海通溝堰塞湖排險及河道疏通施工技術

魏 海 兵，　王 永 平

(1.中國人民武裝警察部隊 水電第八支隊，重慶　410320；2.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，四川 成都　611130)

海通溝堰塞湖排險及河道疏通施工技術

魏 海 兵1，王 永 平2

(1.中國人民武裝警察部隊 水電第八支隊，重慶410320；2.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，四川 成都611130)

摘要：以西藏芒康縣山洪泥石流除險為例，在分析堰塞體成因及特征的基礎上，提出了“開槽泄流，挖槽引流”的處理方案，經過合理配置資源、嚴密組織調度、科學指導施工，最終完成了堰塞湖除險及河道應急疏通任務，及時消除了堰塞湖對下游人民群眾生命財產安全的威脅。

關鍵詞：海通溝；堰塞湖；應急疏通；泄洪槽；導流溝；施工技術

1災情概述

2012年6月20日，位于川藏公路G318線K3404處的海通溝受汛期以來持續強降雨的影響，發生了間斷性泥石流地質災害，擁堵河道形成堰塞湖，致使芒康縣通往四川省巴塘縣的G318道路中斷。

該堰塞湖位于西藏自治區昌都地區芒康縣境內的海通溝段。堰塞湖上游距芒康縣城20 km，湖面高程約為3 500 m，湖面沿道路方向長150 m，寬60 m，距觀測，最深處水深達15 m，庫容約10萬m3，入庫流量約3.1 m3/s，出庫流量約2.9 m3/s。現場險情如圖1、2所示。

2堰塞體成因及特征分析

2.1堰塞體成因

根據實地考察，堰塞體形成原因主要有以下幾個方面：

(1)海通溝兩側山體植被覆蓋率低，大部分地表裸露在外，長期的風化作用加之雨水沖刷，致使表層土質疏松且山形陡峭，在強勁的外力作用下極易形成塌方和滑坡。

(2)6月14日以來，昌都地區連續降雨，雨水慢慢滲入松散土體，致使土顆粒間的有效應力減小。6月20日晚，昌都地區再次發生強降水，雨水猛烈的沖刷導致本已松散的土體發生滑塌，液化的土壤和石塊混雜在一起從海通溝傾瀉而下，爆發泥石流。

(3)原318國道在經海通溝段高程較低，泥石流方量較大，原河道深度、寬度均較小，水流流速慢，泥石流下泄后很快填滿河道且緩慢的水流無法沖走淤塞的泥石流，時間一長，泥石流越積越多，最終形成堰塞湖。

圖1　沖溝上游側

圖2　沖溝下游側

2.2堰塞體特性分析

堰塞體主要由砂卵石、淤泥、樹木和大量孤石構成。堰塞體沿G318道路走向長約180 m，上游側(垂直G318道路走向)寬度約為80 m，下游側(垂直G318道路走向) 寬度約為30 m，沖溝處寬度約為120 m(垂直G318道路走向)，上下游落差達20 m。

海通沖溝溝底虎口處寬度約為15 m，高程約為3 505 m，與G318國道相接處長度約為180 m，高程約為3 520 m，堰塞體成扇形淤積。泥石流沖積后，海通沖溝大面積出露基巖。沖溝兩側邊坡受泥石流沖刷作用多形成垂直邊坡，出露大量孤石并存在邊坡裂縫，隨時存在塌滑的可能。險情現場情況如圖3所示。

圖3　險情現場示意圖

3現場交通道路的布置

3.1對外交通條件

堰塞體上游距芒康縣20 km，堰塞體下游距四川省巴塘縣約150 km，分別以堰塞體上下游為起點，通往這兩處的交通路線G318國道暢通，場外設備調運及出渣運輸無阻礙。

3.2場內交通條件

經現場勘察，G318道路芒康方向通往堰塞體上游的道路由武警交通部隊施工，暫形成2 m寬木質便橋供人員及簡易設備通行至堰塞體上游。

G318道路巴塘方向通往堰塞體下游的道路雖被泥石流隔斷，但短時間內使用CAT330型挖掘機配合自卸車裝運便可打通，既能夠滿足重型機械設備通行要求，同時也可作為人員緊急撤離的通道使用。

4堰塞湖的處置

4.1總體處置原則

(1)圍繞降低水位、排除險情的總目標分階段實施，在安全、科學的前提下快速施工，同時注意加強動態反饋，優化調整方案。

(2)泄流槽與引流溝成槽方法均采取機械開挖。

(3)優化施工組織，最大程度地降低對友鄰交通支隊修復318國道工作的干擾。

4.2應急疏通方案

總體排險思路為“開槽泄流，挖槽引流”。具體實施分堰塞湖除險和沖溝治理兩個階段[1-3]。

4.2.1堰塞湖除險

首先利用CAT330大型挖掘機配合自卸車裝運，打通G318國道巴塘方向至堰塞湖下游面的施工道路，使其具備重型機械設備通行能力(圖4)。

圖4　G318國道部分疏通示意圖

經過對現場進行實地踏勘分析，確定泄流槽基本斷面為梯形，其優點：(1)利于“挖翻接力，分層開挖”，短時間內能迅速形成高強度開挖；(2)便于渠底作業，有利于擋水阻隔帶的預留及拆除；(3)取水口面積較大，可加大入槽流量。在現場測量放樣完成后，結合測量數據結果計算確定：梯形斷面長約200 m，底寬10 m，兩側邊坡為1：1.5；扇形引流溝底寬約5 m，深1.5 m，兩側邊坡為1：1.5。工程量：砂礫石開挖20 200 m3，砂礫石填筑16 100 m3。

泄流槽開挖方案為“沿原河床中心線，自上而下，逐段分層開挖”。鑒于堰塞體具有的濕軟特性，機械要進入堰塞體中心開挖泄流槽需要采用路基箱鋪筑作業。挖掘機進入堰塞體中心后，在堰塞湖下游尾端預留一定寬度的阻隔帶，而后從此位置開始退挖，將中心部位渣料向左岸翻拋，位于G318國道上的另一臺挖掘機將部分翻拋渣料直接裝上自卸車運走，部分填筑于岸邊，完成接力。此外，在泄洪槽開挖成型前，在G318道路下游未被破壞的合適位置架設一座36 m長的臨時橋連通左右岸，以便于在河道疏通后人員進入右岸踏勘，對沖溝進行下一步治理。初步開挖完成后的情況如圖5所示。

圖5　泄流槽開挖示意圖

在泄流槽初步開挖完成后，挖掘機退出堰塞體范圍，沿G318國道呈線性布置，相鄰兩臺挖掘機至少保持20 m間距。在確定搶險人員、下游群眾撤離至安全地帶后，利用爆破方式炸開堰塞湖與泄流槽之間預留的阻隔帶，輔以人工引導水流歸槽。

由于阻隔帶的作用，堰塞湖尾端與泄流槽取水口之間形成了較大的垂直落差，此外，在開挖泄流槽的過程中，人工將槽底形成了幾個小的梯段，這樣一來，水流由上一級階梯進入下一級階梯時空氣將被帶入水流中，有利于形成有益侵蝕。與此同時，長臂挖掘機在泄流槽取水口處不停地掏挖清障，源源不斷的氣體將被引入水流中，氣體溶入高速水流后，也可加大對下游泄流槽的沖刷。

水流進入泄流槽后，隨著流速的增加，水流的沖切作用將愈發強烈，這種沖切侵蝕主要表現為下切侵蝕和側蝕。下切侵蝕使泄流槽深度增加，側蝕則會掏空泄流槽溝腳而使巖岸懸空。為了減小這兩種侵蝕作用，隨著過流的加大，沿岸布置的挖掘機要將預留在岸邊的塊石拋填至槽底與槽腳，同時利用反鏟挖掘機的料斗拍實預留在岸邊的部分渣料。堰塞湖除險后的情況如圖6所示。

4.2.2沖溝治理

在堰塞湖險情排除、庫容銳減、過流穩定后，挖掘機渡河進入右岸，人員通過預先架設的臨時橋進入右岸踏勘，準備下一步的沖溝治理。

由于先前泥石流的沖刷作用，海通溝地表裸露了大量的孤石、危石，溝口處還有大量的淤積體。為防止近期因再次強降雨引發泥石流而造成河道的二次堵塞，首先利用挖掘機挖除沖溝內邊坡的孤石、危石及堆積體，沿垂直于原河道的海通溝方向形成一條“扇形”導流溝，修整、加固邊坡，最終的疏通情況如圖7所示。

圖6　堰塞湖除險后示意圖

圖7　最終疏通示意圖

4.3主要施工資源投入

4.3.1主要施工設備投入

共投入設備14臺(套)，其中挖掘機5臺，指揮車4臺，駐勤車1臺，皮卡車1臺，油罐車1臺，發電機1臺，全站儀1臺。

4.3.2主要施工人員投入

本次搶險共投入人力42人，其中指揮人員8人，挖機操作手9人，炮工8人，測量工2人，其他人員15人。

5安全保障措施

在整個險情處置過程中，所實施的安保措施為：

(1)進入現場后，前進指揮所迅速對險情區域拉警戒線封閉，一方面派出安全人員檢查下游

群眾疏散情況；一方面在堰塞湖上、下游和淤積體上、下游較高地勢處設置安全監控點，派安全員輪班作業，及時觀察險情動向。

(2)定時對右岸邊坡進行變形監測，做好邊坡滑塌應急預案；

(3)定時對堰塞湖水位進行監測，做好決堤應急逃生預案。

(4)做好夜間照明和執勤警戒工作。

(5)泄流槽開挖過程中，每臺挖掘機配備兩名安全員，不間斷觀察機械四周地質和水位情況，并通過對講機與機械操作手保持通話暢通。

(6)保持較大的機械操作間距，一方面減少機械間的相互干擾，另一方面減少機械高強度震動對堰塞湖壩體安全的影響。

(7)與當地氣象部門緊密聯系，第一時間獲得天氣情況，在施工現場醒目位置設置晴雨表并實時更新。

6結語

西藏芒康縣海通溝堰塞湖排險及河道應急疏通是一次較小規模的搶險任務，經過實地踏勘，全面了解災情成因和現場環境后，在“開槽泄流，挖槽引流”的總體處置思路指導下，制定了“兩步走”的排險方案：第一步，開挖泄流槽，主動降低堰塞湖水位，排除首要威脅；第二步，治理沖溝，消除后續隱患，預防二次災害。整個除險過程指導科學，組織嚴密，處置有效，確保了人民群眾生命安全，避免了大的經濟損失，所取得的經驗可以作為堰塞湖成功處置的典范，供后續除險工程借鑒。

參考文獻：

[1]趙秀玲，馬學強．“5·12”汶川地震堰塞湖應急處置工程除險實踐[J]．水利水電技術，2012，43(1)：48-51.

[2]陳曉清，崔鵬，趙萬玉，等．“5·12”汶川地震堰塞湖應急處置措施的討論—以唐家山堰塞湖為例[J]．山地學報，2010，28(3)：350-357.

[3]周宏偉，楊興國，李洪濤，等．地震堰塞湖排險技術與治理保護[J]．四川大學學報(工程科學版)，2009，41(3)：96-101.

魏海兵(1987-)，男，陜西延安人，助理工程師，碩士，從事水利水電工程施工技術與管理工作;

王永平(1968-)，男，陜西甘泉人，高級工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作..

(責任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-07-10

文章編號:1001-2184(2015)04-0003-03

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV52;TV853;X43

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