水利工程搶險實例及對建管工作的啟示

詹 蓉

（珠海市斗門區城鄉防洪設施管理和技術審查中心,廣東 珠海 519000）

1 聯圍工程概況

珠海市斗門區位于西北江三角洲西南部,珠海市西部,磨刀門到崖門之間,是西江干流入海口門區。珠江出海口八大門中的五門（崖門、磨刀門、雞啼門、坭灣門、虎跳門）經過斗門。全區的主要海堤分別為：白蕉聯圍、乾務赤坎大聯圍斗門段、小林聯圍斗門段、四小聯圍（三沙聯圍、竹銀聯圍、上橫聯圍、大沙聯圍）,總長211.938 km。白蕉聯圍、竹銀聯圍東臨的磨刀門水道,是西江主要出海水道,也是斗門區與中山市的分界河道。水道斗門河段北起螺洲溪口,南至鶴洲北,全長33.53 km。磨刀門水道至橫琴石欄洲入海是珠江的主要入海口門,其泄洪、排沙量居八大入海口門之冠,徑流量豐沛,過境水量充足,是斗門區最重要的淡水資源。

2 險情及搶險概況

據水利部通報,2022年6月17日至21日的西江上游發生強降雨,2022年6月19日8時,珠江流域西江干流廣西梧州站水位漲至20.95 m,超過警戒水位2.45 m,相應流量34500 m3/s,編號為“西江2022 年第4 號洪水”[1]。

2022年6月19 日起,位于斗門區的西江干流開始出現持續的高水位。位于四小聯圍、白蕉聯圍上等多個外江泵站：葫蘆坦泵站、瑞福泵站、竹洲泵站、十八頃北泵站、忠信泵站等多座小型泵站先后出現管涌險情,部分外江水閘出現閘門漏水情況。

6月24日,西江4號洪峰過境珠海市斗門區,同日磨刀門水道竹銀站點出現最高潮位1.78 m,超藍色警戒潮位0.12 m。連日來外江堤防一直處于高水位運行狀態。

2.1 葫蘆坦泵站險情及搶險概況

位于白蕉聯圍的葫蘆坦泵站于6月19日值班巡查人員發現管涌滲漏,進水前池內出現涌水點,之后立即上報當地水利管理所。隨著管涌的持續擴大,泵站出水方涵底部,兩側被淘空,涌水量呈擴大趨勢。水利管理所立即組織附近村民迅速開展搶險工作：采用混凝土臨時封堵崩塌口,外側鋪彩條布減少涌水量,防止災情的進一步發展；并隨即調配小型灌漿設備連夜灌水泥粘土漿堵漏。但因堤身淘空范圍大,涌水量流速較大,所灌漿液被水流帶出,未能達到預期效果。

6月21日,方涵右側的砌石防洪墻出現局部崩塌,大量的水流從崩塌處涌入。在無法控制險情的情況下,水利管理所人員采用了彩條布封住崩塌口,外用沙袋配合現場配制的混凝土堵漏,控制住崩塌處的進一步擴展。

6月22日,進一步組織搶險工作。搶險的主要方案為：在泵站出水涵的外江側采用淤泥（黑泥）封堵涌水通道,控制住涌水量后繼續灌漿堵漏。6月23日凌晨開始在外江拋填淤泥,至下午約2∶00,涌水量明顯減少,基本控制住險情。隨后,采用彩條布覆蓋淤泥,防止被堵漏淤泥被外江洪水沖走。本次共拋填淤泥近1000 m3。6月25日,西江4號洪峰過境后,外江水位稍降,繼續開始灌漿堵漏工作。6月26日下午,泵站進水前池內的滲漏點停止涌水。

2.2 瑞福泵站險情及搶險概況

位于蓮洲鎮大沙聯圍瑞福泵站于6月20日發現滲漏險情。泵站內側的進水前池出現涌水逸出點,外江側出現肉眼可見漩渦。6月21日,開始組織瑞福泵站搶險工作。

主要搶險方案為：外江側的滲漏范圍內施工松木樁,形成保護圈；在保護圈內拋填淤泥堵漏；采用彩條布保護堵漏淤泥。內側采用袋裝砂制作“圍井”將滲漏點封閉,平衡內外水壓,減少滲透破壞。

瑞福泵站搶險過程中未發生堤岸崩塌現象,但涌水量大,情況緊急。連夜組織管理人員、專家和搶險隊伍搶險。至6月23日,滲水量持續減少,基本控制住險情。

3 本次險情分析及經驗總結

3.1 險情分析

本次發生的險情具有明顯的共性,即在小型泵站的穿堤建筑處發生滲透破壞。經查閱泵站的建設資料可知,泵站的出水方涵均采用鉆孔灌注樁作為承力樁。灌注樁底部打入較為堅硬的巖層,工后沉降量較小。

珠海地區的外圍海堤多為二十世紀六七十年代圍墾初步成形,后經逐年加高培厚形成現狀海堤。堤基均為較深厚的海相沉積淤泥,含水量高、壓縮性大,力學指標差,觸變性靈敏是海相沉積淤泥的顯著特點。同時,淤泥滲透性差,致使孔隙水難以排出,固結速度緩慢。從海堤初步成形開始,堤身地基一直在緩慢沉降。至今已超40 年,但絕大部分堤身的沉降仍未完全停止。

在海堤的穿堤建筑建設時,為保持建筑的穩定,控制沉降量,多采用剛性樁作為基礎承力樁。當臨近堤身發生固結沉降時,帶動建筑基礎沉降,發生地基脫空現象,形成滲漏通道。隨著滲漏的持續,滲漏通道持續擴展。特別是持續高水位時,特別容易出現水流淘空堤基的現象,導致潰堤的發生。

滲透破壞發生的示意圖見圖1。

圖1 此次險情滲透破壞發生的示意圖

3.2 經驗總結

7月2日,2022 年第3 號臺風“暹芭”登陸廣東電白,斗門區全區平均雨量99.5 mm,最大雨量白蕉鎮149.8 mm。本輪降雨期間,對前期發生險情的工程進行重點巡查工作,葫蘆坦泵站、瑞福泵站均未發現滲漏情況,表明上一輪搶險工作灌漿效果良好,應對措施有效。

通過本次的搶險工作,筆者總結出如下的經驗：

1）加強日常巡視上報

巡查人員要形成嚴密、高效的巡查網絡,能隨時掌握轄區內的工情、險情,并做好巡查記錄。發現險情時應迅速判明情況,及時報告,并在現場做好標記及警戒,便于加強檢查。越是極端天氣越是需要增加巡查頻次,確保巡查效果,一旦發現險情,或者已穩定的險情再次發生了變化,應第一時間向上級反饋現場情況,相關負責人必須立即趕到現場研究險情,面對情況復雜的險情應請示上一級水行政主管部門組織相關專家及應急部門共同參與。

2）合理制定搶險方案

（1）外側堵漏

發生管涌險情,搶險工作第一步先堵住臨河漏源,要想堵住漏源,必先探明漏源。探明漏源,可采取查看漩渦或進行水下探摸以及儀器探測等。探明漏源后采用軟簾蓋堵、軟楔堵塞或是淤泥封堵等方式進行漏源封堵。

（2）圍井平壓

在內河側通過編織袋或麻袋裝土搶筑圍井并外包彩條布,無需填筑反濾料。該方式主要是靠通過抬高管涌區內的水位來減小堤內外的水頭差,從而降低滲透壓力,減小出逸水力坡降,減少滲透破壞造成進一步的險情。

4 結論與建議

水利工程是關系人民生命財產安全的民生工程,險情發生時,需要制定適宜且有效的方案,采取針對性的措施,避免險情被不斷擴大而帶來無法控制的風險。當然,如果在工程建設前期的設計階段就能預判出運行期的風險,采取相應的預防性措施,將運行期的隱患點提前解決,而在運行期借助信息化手段精準判斷隱患點,就更能減少險情發生的可能性,進一步提升水利工程的可靠性、安全性。因此,針對水利工程的建設與運行管理過程特提出以下幾點建議,供相關工程參考使用。

4.1 建議優化水利工程防滲措施

珠海市臨近河海的水利工程大都是軟土地基,為保持穿堤建筑的功能不受影響,需要采取工程措施控制沉降,而周圍引堤的堤基沉降量大,持續時間長。穿堤建筑與周圍引堤之間的不均勻沉降是不可避免的。為避免發生基礎脫空引發滲透破壞,現常用的方法有兩種：

（1）在建筑外江側的底板下設防滲帷幕

一般采用鋼板樁或塑鋼板樁防滲墻,板樁伸入底板一定深度。在發生不均勻沉降時,防滲墻仍可與建筑底板形成防滲結構,可大幅度的減少滲流水量,減緩滲透破壞的發生。

（2）預留灌漿孔

在建筑物墩墻和底板上預留灌漿孔。若墩墻上預留有灌漿孔,則可在滲透破壞發生的第一時間內采取措施,精準堵漏。

4.2 建議加強水、雨情預報機制

利用水庫、水閘標準化管理體系數據,依托市、區三防應急指揮系統,及時掌握當前的雨情、水情、江河等基本情況,以便提前做好準備工作。

4.3 建議加強基層防汛搶險培訓

目前大多中小型水利工程管養單位為基層水利部門,管養人員的經驗及辨識險情的能力參差不齊,而往往阻止險情擴大的關鍵時期正是初期,因此,應為基層管養人員開展專業的培訓和訓練,以基層內容為主,讓他們會查險、能識險、會搶險,讓他們在第一時間做好緊急處置,盡量為更專業人員爭取更多的時間[2]。

4.4 建議運用信息化技術做好日常監測

巡堤檢查技術要求中明確規定“六查”：即堤頂、 迎水坡、背水坡、堤腳、背水坡平臺及平臺外一定范圍為重點巡查區域。然而在具體實施過程中,由于人力配備不足、地形條件復雜等原因,對迎水坡的巡查往往不到位[3],水下部分更是成為巡查的盲區,導致堤身漏洞險情發現不及時而大大增加了搶險的難度。

為應對新時期水利工程規模大、致險因素復雜、病害隱蔽等特點,在安全檢測和隱患排查技術方面,根據工程表觀、水下和內部檢測需要,將地球物理探測技術結合無人機、水下機器人及物聯網新技術（如無人機載智能化快速巡檢技術、磁電阻率法及水下高密度電法）等,通過解析工程表觀和內部的特征信息,可快速有效判斷工程安全狀態和存在的病險,是水利工程安全檢測的新技術、新方法,可為水利工程安全運行和信息化運行管理提供可靠的技術支撐[4],也能更快速、精準地判斷病險工程,提前進行工程除險加固。