淮河姜唐湖行洪堤戴家湖涵堵口搶險的思考

一、概述

2020年7月，受降雨和上游來水影響，安徽省淮河干流淮南以上發生超保證洪水。為有效降低正陽關附近水位，減輕淮河干流防洪壓力，7月20日省防指下令姜唐湖進洪。26日上午9 時，姜唐湖內水位達26.24m，蓄洪庫容7.7 億m3。

2020年7月26日9時57分，潁上縣半崗鎮巡堤查險人員在戴家湖涵閘巡查時，聽到閘門一聲悶響，隨后發現洪水從姜塘湖行洪區通過戴家湖涵西側閘門瞬間涌入堤后垂崗圩。在堤后約40m 處形成向上翻滾的水流區，直徑約10m。戴家湖側水位18.5m，閘門破損處水深約12m，內外水頭差接近8m，閘門破損涵洞反向進水流量約40m3/s。堤內地面高程約21.22m，洪水威脅入垂崗圩內半崗、垂崗兩個鄉鎮7 個行政村8476 人和1.9 萬畝耕地安全。同時，垂崗圩北側沿崗堤多年沒有擋水，一旦大量洪水進入，沿崗圩堤出險甚至潰決的風險很高，將有可能影響到潁上縣城和潁右圈堤安全。

戴家湖涵位于姜唐湖行洪區北堤上，為潁上縣戴家湖向姜唐湖行蓄洪區老淮河故道排澇的排澇涵。戴家湖涵涵洞長55.2m，底高程14.65m，共2 孔，孔口尺寸為2m×2.2m，防洪閘門設在姜唐湖行蓄洪區側，為鑄鐵閘門，螺桿式啟閉機。

二、搶險經過

險情發生后，省、應急部、市、縣及淮委的領導、技術專家會商后，確定內堤外聯動、多重方案并行的方針，同步實施人員撤退、堤防加固防守、險情處置的方案。

1.轉移妥善安置受洪水威脅的群眾

市縣鎮村四級聯動，緊急組織洼地人員安全轉移。抽調近900 名警力，配合鎮村干部開展拉網式排查，確保不落一戶、不少一人。同時，出動宣傳車，向群眾宣傳轉移安置地點，歷時3h，戴家湖流域內8476 名群眾全部安全轉移。

2.及時加固沿崗堤圈加強防守

連夜對沿崗堤、垂崗保莊圩封閉堤堤頂欠高及穿堤涵洞等薄弱部位進行加固、邱家湖站干渠搶修子堤，安全封堵過堤涵洞，確保二道防線全線達標。

3.堤內堤外聯動，三管齊下徹底解除險情

（1）搶險方案

在姜塘湖行洪區側涵閘前拋投堵漏，先用鋼筋籠裝塊石拋投，然后用編織袋裝石子集中放入鋼絲網中拋投，再用編織袋裝粘土拋投閉氣，封堵涵閘進水口；在垂崗圩側堤后構筑“養水盆”，利用行洪堤、西側老堤和北側東側新筑圍堤，形成“養水盆”，減少行洪堤內外水頭差；在姜塘湖行洪區側涵閘前填筑“月牙堤”，包裹住漏水涵閘，防止閘門滲漏，保證涵閘和行洪堤安全。

（2）方案實施

涵閘前拋投堵漏，7月26日14 時40 分開始，利用一鋼渡船和一臺挖掘機進行閘前拋投塊石鋼筋籠、石子鋼絲網，后又投放了鋼管格柵、棉被、粘土袋等。至7月30日8 時，拋投的粘土袋露出水面，涵閘前拋投堵漏基本結束。涵閘堵漏共拋投石料近3000t、鋼絲網約500 套、鋼筋籠92 個；在堤后構筑“養水盆”，7月26日19 時進行“養水盆”現場地形查勘，決定利用行洪堤、西側老堤，在北側和東側選擇相對高地筑新圍堤，形成“養水盆”；7月26日22 時開始施工， 7月30日19 時完成。“養水盆”頂口面積約2 萬m2，周長643m。新筑堤土方4.9 萬m3，堤頂高程27.3m，頂寬8.0m，邊坡1 ∶3；在涵閘前填筑“月牙堤”，7月29日晨全面展開，用自卸汽車運送粘土沿行洪堤從涵閘兩側向閘前填筑推進，用推土機和挖掘機平土整形。在填筑到防洪閘前端之前，利用舟橋部隊浮船從水上先拋投約100m3袋裝石子固腳，然后填筑“月牙堤”。至7月31日14 時40 分“月牙堤”合龍。在月牙堤與行洪堤圍成的區域內填充粘土形成平臺。8月1日晨平臺填筑完成。

（3）搶險效果

涵閘前拋投堵漏過程中，涵洞漏水量從封堵前的約40m3/s 逐步減少，至7月30日15 時，已無明顯滲漏流量，涵洞漏水得到有效控制。至8月1日上午，搶險方案3 項應急處置措施全部實施到位，險情解除。

“月牙堤”填筑過程中，將月牙堤堤內全部填充粘土，實際形成一個粘土“半島”，包裹住整個涵閘，增加涵閘保險系數。

搶險累計投入人員2125 人（其中解放軍1850人），挖掘機95 臺，推土機58 臺，自卸車96 臺，整個搶險過程沒有發生安全事故和人員傷亡。

戴家湖涵閘4 天堵漏成功，6 天徹底消除險情，入選2020年全國十大應急救援典型案例。

三、險情成因分析

汛后對戴家湖涵洞進行了清理，委托安徽省(水利部淮河委員會）水利科學研究所對戴家湖涵進行了安全檢測和安全評價。檢測發現涵洞主體結構完好，質量合格。上游護底完好，下游消力池和護坡護底完好，上游右側護坡因出險水流漩渦掏蝕，尾部2.7m 塌陷沖毀。左孔閘門完好，右孔閘門破損，破損閘門殘留閘門門體腐蝕嚴重，門槽有明顯變形且腐蝕嚴重，原尺寸為2.1m×2.3m，鑄鐵門面積為4.83m2，閘門頂部殘留面積1.24m2，斷裂沖走閘門面積3.59m2，占74.3%。戴家湖涵險情的實質為閘門破損。

戴家湖涵閘鑄鐵閘門門板材料為HT200，面板實測厚度最薄位置和最厚位置分別為29.5mm、34.0mm，鑄件本體預期抗拉強度要求為不低于155 MPa，戴家湖涵閘鑄鐵閘門門板材料檢測結果為136 MPa；鑄件布氏硬度要求為150-230 HBW，戴家湖涵閘鑄鐵閘門門板材料檢測結果為127 HBW，戴家湖涵閘鑄鐵閘門門板材料檢測結果為不合格。鑄鐵閘門材料檢測報告材料力學性能檢測數據見表1。

表1 鑄鐵閘門材料檢測報告材料力學性能檢測數據表

根據水利部水工金屬結構質量檢驗測試中心《戴家湖鑄鐵閘門復核計算分析報告》，戴家湖正常工作狀態工況：總水壓力+閘門結構自重，閘門水頭為12m，水壓力寬度為面板寬度。復核結果如下：

（1）閘門整體結構等效應力絕大部分區域在57.39MPa 以下，最大等效應力值為73.77MPa，發生在下主橫梁與外邊梁連接處，其值小于HT200 許用屈服強度180MPa，閘門整體結構的屈服強度滿足使用條件。

（2）閘門整體結構垂直水流向（X 方向）正應力絕大部分區域在-56.70～29.21MPa 之間，閘門整體結構水流反向（Y 方向）正應力絕大部分區域在-33.93～38.21MPa 之間，閘門整體結構豎直向（Z方向）正應力絕大部分區域在-59.36～34.56MPa 之間；三個方向最大壓應力是垂直水流向（X 方向）應力為-81.24MPa，出現在下主橫梁與外邊梁連接處，其值小于閘門整體的抗壓容許應力135MPa，三個方向最大拉應力是水流反向（Y 方向）應力為50.23MPa，出現在閘門頂部靠中間處，其值大于閘門整體的抗拉容許應力40.5MPa，因此閘門在運行過程中應當加強監測避免發生危險。

（3）閘門整體結構三個水流平面（XY 平面）剪應力絕大部分區域在-8.89～11.64MPa 之間，閘門整體結構順水流平面（YZ 平面）剪應力絕大部分區域在-8.63～7.79MPa 之間，閘門整體結構橫水流平面（XZ 平面）剪應力絕大部分區域在-18.85～13.38MPa之間；最大剪應力是橫水流平面剪應力（XZ 平面）為-23.46MPa，出現在下主橫梁與外邊梁連接處，其值略小于構件的抗剪容許應力31.5MPa，因此閘門整體結構抗剪強度滿足規范使用要求。

造成事故的原因：一是閘門材質不符合要求，二是汛前沒有對水下結構進行檢查。戴家湖涵為2006年拆除重建工程，考慮鑄鐵閘門成本相對較低，抗銹蝕，止水效果好，安裝、維護、保養方便，選用了鑄鐵閘門。但鑄鐵閘門抗拉強度低，脆性大，在鑄造過程中不可避免有氣泡缺陷。一旦破壞，為整體破壞，危害性極大。在閘門出廠驗收時，規范不要求檢測原材料，只能依靠閘門生產廠的檢測報告，存在風險隱患。鑄鐵閘門是整體結構，止水效果好，但閘門和門槽常年在水面以下，一般需要打圍堤排水才能進行檢查，汛前檢查受資金限制，是檢查的薄弱環節。

四、建議

（1）防洪閘門慎用鑄鐵閘門。鑄鐵閘門成本相對較低，安裝、維護、保養方便，但抗拉強度低，脆性大，且可能受鑄造工藝等因素影響產生鑄造缺陷，作為防洪閘門特別是深水閘門應慎用。

（2）加強水下結構的汛前檢查力度。對常年在水下的水工建筑物，一般需要打圍堤排水才能全面檢查，是汛前檢查的薄弱環節。利用水下成像、水下機器人等新技術進行水下檢測，確保汛前檢查真正落到實處■