蔡躍波 , 盛金保 , 楊正華
(1.南京水利科學(xué)研究院,210029,南京;2.水利部大壩安全管理中心,210029,南京)
為深入貫徹落實(shí)2011年中央一號(hào)文件精神,國(guó)家還將全面加快小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固步伐,繼續(xù)鞏固大中型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固成果,確保到“十二五”末全面完成5400座小(1)型、4.1萬座小(2)型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固任務(wù)。無疑,今后一個(gè)時(shí)期,以小型水庫(kù)為重點(diǎn)的病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程建設(shè)將是一項(xiàng)數(shù)量更多、強(qiáng)度更大、建設(shè)周期更短的巨大工程。因此,分析總結(jié)病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程事故經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn),給今后的病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作以警示和啟發(fā),無疑具有重要意義。
新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)八一水庫(kù)位于新疆昌吉回族自治州米泉市境內(nèi),為引水注入式水庫(kù),總庫(kù)容3500萬m3。1999年鑒定為三類壩,隨后進(jìn)行除險(xiǎn)加固,總投資4188萬元。潰決失事時(shí),除險(xiǎn)加固工程尚未全部完成。
2004 年1 月 21 日 13∶30,水庫(kù)管理人員發(fā)現(xiàn)新建泄洪閘下游左側(cè)壩坡出現(xiàn)一個(gè)漏水塌洞,洞內(nèi)有水流射出。接到險(xiǎn)情報(bào)告后,有關(guān)方面奮力搶險(xiǎn),但因天氣嚴(yán)寒,搶險(xiǎn)條件惡劣,無法控制險(xiǎn)情發(fā)展。22日凌晨,泄洪閘垮塌形成潰口,寬約40m。所幸及時(shí)緊急疏散了下游群眾13800余人,未造成人員傷亡。
經(jīng)水利部調(diào)查組事后調(diào)查分析,新建泄洪閘周圍回填土擋水后發(fā)生滲透破壞,是導(dǎo)致八一水庫(kù)潰決的直接原因。存在的主要問題包括:①違反基本建設(shè)程序,在新建泄洪閘未做分部工程驗(yàn)收的情況下,即拆除圍堰,擋水投入使用。②新建泄洪閘防滲設(shè)計(jì)存在缺陷,底部開挖寬度小,兩側(cè)老壩體開挖邊坡陡,箱涵出口未設(shè)反濾保護(hù)。③建設(shè)工期安排不合理,施工分包違反規(guī)定,無法保證泄洪閘周圍回填土施工質(zhì)量。
英德爾水庫(kù)位于青海省海西蒙古族藏族自治州都蘭縣境內(nèi),總庫(kù)容100萬m3,2002年6月實(shí)施包括溢洪道加固在內(nèi)的除險(xiǎn)加固工程,當(dāng)年11月完工。2003年10月,除險(xiǎn)加固工程通過竣工驗(yàn)收。
2005年4月27日,海西州烏蘭縣、都蘭縣交界處發(fā)生4.2級(jí)地震,震中距水庫(kù)65km。4月28日3:30,水庫(kù)管理人員發(fā)現(xiàn)溢洪道右側(cè)漏水,并發(fā)現(xiàn)庫(kù)內(nèi)溢洪道左側(cè)有漩渦,當(dāng)時(shí)庫(kù)水位3320.07 m,比正常蓄水位低0.84 m;4∶40 左右, 溢洪道右側(cè)逐漸垮塌;5∶40左右,溢洪道右側(cè)壩體已沖開約3m的缺口;6:20左右,溢洪道被全部沖垮,大壩潰口寬度超過20m。事故未造成人員傷亡。
水利部大壩安全管理中心經(jīng)調(diào)查分析后認(rèn)為,溢洪道與壩體接觸部位存在脫空與裂縫是事故的起因,運(yùn)行中庫(kù)水位超過溢洪道底板高程后,脫空與裂縫部位產(chǎn)生接觸滲漏破壞,管理上未及時(shí)發(fā)現(xiàn);地震加劇了接觸沖刷的發(fā)展,最終導(dǎo)致溢洪道垮塌潰壩。存在的主要問題包括:①設(shè)計(jì)審查把關(guān)不嚴(yán),對(duì)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案及變更中存在的明顯缺陷沒有引起足夠重視。②施工沒有嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求開挖回填,監(jiān)理與驗(yàn)收把關(guān)不嚴(yán)。③水庫(kù)日常管理巡視檢查不到位,未及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故征兆。
小海子水庫(kù)位于甘肅省張掖市高臺(tái)縣境內(nèi),總庫(kù)容1048.1萬m3,2002年2月開始除險(xiǎn)加固工程建設(shè),總投資2275萬元,2004年10月完工,2004年12月初步驗(yàn)收,隨后投入正常使用。
2007年4月19日,天氣晴好,約11∶45,水庫(kù)附近村民發(fā)現(xiàn)壩下排水溝中有水柱射出,很短時(shí)間后,大壩潰決,潰口寬約41.5 m。潰壩沒有造成人員傷亡,直接經(jīng)濟(jì)損失179.84萬元。
水利部調(diào)查組調(diào)查分析后認(rèn)為,水庫(kù)潰決前未發(fā)生地震、暴雨等自然災(zāi)害,事故由非自然因素造成的壩基滲流破壞所致。根本原因是壩后排水溝底部黏土層缺失、壩前天然鋪蓋缺陷處理不當(dāng),致使壩基不能滿足滲透穩(wěn)定要求。存在的主要問題包括:①除險(xiǎn)加固前期工作存在嚴(yán)重缺陷。地質(zhì)勘察不規(guī)范,初步設(shè)計(jì)未對(duì)壩后排水溝提出處理措施,壩前鋪蓋設(shè)計(jì)不當(dāng)。②項(xiàng)目法人未正確履行建設(shè)管理職責(zé)。改動(dòng)壩線未履行報(bào)批程序,壩后排水溝處理不當(dāng),壩前鋪蓋處理指定無專業(yè)資質(zhì)施工隊(duì)伍。③水庫(kù)運(yùn)行管理單位日常巡視檢查不到位。對(duì)背水坡與壩趾滲流情況未引起重視,錯(cuò)失了消除險(xiǎn)情的最佳時(shí)機(jī)。④當(dāng)?shù)卣綑?quán)抬高水庫(kù)蓄水位運(yùn)行,增加了大壩滲流的不利荷載。
崗崗水庫(kù)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市奈曼旗境內(nèi),總庫(kù)容1030萬m3,2006年3月開始除險(xiǎn)加固。
2007年7月10—11日,庫(kù)區(qū)降雨 24 mm。10日 24∶00左右,施工單位與水庫(kù)管理人員巡查均未發(fā)現(xiàn)庫(kù)內(nèi)有水。11日4∶23,施工單位人員發(fā)現(xiàn)新建泄洪排沙洞附近排水棱體上邊冒水,立即報(bào)告。10分鐘后,新建泄洪排沙洞左側(cè)大壩已斷裂2~3 m,洞身末端底板懸空,水流從底板下和左邊墻外側(cè)流出;5∶00左右,洞身段、閘室段傾斜,壩前混凝土護(hù)坡板塌陷。事故未造成人員傷亡。
水利部調(diào)查組調(diào)查分析后認(rèn)為,新建泄洪排沙洞垮塌事故是由混凝土建筑物與壩體及基礎(chǔ)填筑土之間的接觸滲流引發(fā)沖刷破壞,致使建筑物基礎(chǔ)淘空而垮塌,屬典型接觸滲透破壞。存在的主要問題包括:①地質(zhì)勘察工作量不足,未查明新建泄洪排沙洞基礎(chǔ)工程地質(zhì)條件,設(shè)計(jì)方案存在嚴(yán)重缺陷,是造成潰決的主要原因。②泄洪排沙洞與壩體接合部回填土施工不滿足規(guī)范要求,刷漿未采用濃黏土泥漿,回填土料未采用高塑性土料,在不均勻沉降等因素作用下,極易開裂,形成滲流捷徑。③項(xiàng)目法人和監(jiān)理未征得設(shè)計(jì)同意,變更設(shè)計(jì)內(nèi)容,降低了泄洪排沙洞進(jìn)口翼墻后回填土的厚度,增大了滲流破壞的風(fēng)險(xiǎn)。④除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)審批把關(guān)不嚴(yán),在沒有組織技術(shù)審查情況下,同意在原河床位置新建泄洪排沙洞。
大河水庫(kù)位于吉林省樺甸市常山鎮(zhèn),總庫(kù)容400萬m3,2010年6月完成除險(xiǎn)加固工程建設(shè),總投資288萬元。
2010年7月27日開始,樺甸市持續(xù)暴雨,大河水庫(kù)于7月28日因洪水漫頂潰決。
根據(jù)初步掌握的資料,大河水庫(kù)潰決并造成重大生命損失的主要原因是疏于管理和應(yīng)急處置不當(dāng),具體體現(xiàn)在如下兩方面:①水庫(kù)管理人員思想麻痹,未嚴(yán)格執(zhí)行防汛值班與巡查制度,沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)庫(kù)水位持續(xù)上漲,造成閘門因門頂溢流無法開啟。②當(dāng)?shù)卣退衷?∶00接到險(xiǎn)情報(bào)告,未能采取有效應(yīng)急處置措施,6∶00才通知村民撤離,貽誤了人員撤離良機(jī)。
卡馬水庫(kù)位于廣西河池市羅城仫佬族自治縣境內(nèi),總庫(kù)容930萬m3,2008年9月開始除險(xiǎn)加固。2009年6月24日,受強(qiáng)降雨影響,大壩導(dǎo)流洞進(jìn)口堵體被擊穿;7月3日,導(dǎo)流洞出口邊坡坍塌,并引起上部壩體滑坡,出現(xiàn)嚴(yán)重險(xiǎn)情,舉國(guó)關(guān)注。雖經(jīng)應(yīng)急處理,險(xiǎn)情得到了有效控制,但造成重大經(jīng)濟(jì)損失。
水利部大壩安全管理中心經(jīng)調(diào)查分析后認(rèn)為,卡馬水庫(kù)出險(xiǎn)原因:一是出現(xiàn)強(qiáng)降雨等極端不利天氣;二是2008年11月因施工需要開啟的原無壓導(dǎo)流洞為漿砌石結(jié)構(gòu),長(zhǎng)期停用,老化破損嚴(yán)重,2009年5月導(dǎo)流洞臨時(shí)封堵后,因庫(kù)水位暴漲堵體被擊穿;三是導(dǎo)流洞出口邊坡因沖刷坍塌,巨石瞬間堵塞導(dǎo)流洞,產(chǎn)生水擊氣曝振動(dòng),導(dǎo)致導(dǎo)流洞上部壩體滑坡。存在的主要問題包括:①除險(xiǎn)加固前期工作深度不足,未發(fā)現(xiàn)壩體內(nèi)存在報(bào)廢的原施工導(dǎo)流洞。②設(shè)計(jì)和施工組織不當(dāng),在未經(jīng)充分論證和查清原導(dǎo)流洞結(jié)構(gòu)形式情況下,即盲目開啟此洞,且堵體設(shè)計(jì)與施工不滿足安全性要求。
溫泉水庫(kù)位于青海省格爾木市, 總庫(kù)容 2.55億m3,2002年 5月開始除險(xiǎn)加固,當(dāng)年10月完工。由于建設(shè)資金不足,擴(kuò)建原溢洪道、左壩肩防滲處理、大壩上游增設(shè)黏土鋪蓋等加固措施最終未得以實(shí)施。
2010年6月,格爾木河提前進(jìn)入主汛期,水庫(kù)上游連續(xù)降雨,致使溫泉水庫(kù)入庫(kù)洪峰流量及庫(kù)水位均創(chuàng)歷史紀(jì)錄。7月 10日 6∶00,庫(kù)水位達(dá)3957.87 m,超設(shè)計(jì)洪水位0.55 m,距校核洪水位僅0.23 m,排水體下游出現(xiàn)多個(gè)滲水翻沙點(diǎn),防洪形勢(shì)異常嚴(yán)峻,水利部和國(guó)家防總高度重視,當(dāng)?shù)卣跍厝畮?kù)現(xiàn)場(chǎng)成立了抗洪搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)指揮部,通過修建應(yīng)急溢洪道并應(yīng)急建設(shè)下游壓鎮(zhèn)平臺(tái)和排水溝,險(xiǎn)情得以緩解和控制,但20余天的搶險(xiǎn)工作耗費(fèi)了大量的人力和財(cái)力。
經(jīng)事后分析,溫泉水庫(kù)遭遇洪水約300年一遇,之所以出現(xiàn)嚴(yán)重險(xiǎn)情,主要由于除險(xiǎn)加固工程建設(shè)資金不足,大壩安全鑒定揭示的工程安全隱患沒有得到徹底處理,工程并未真正除險(xiǎn)。
(1)安徽省王洼水庫(kù)主壩滑坡
王洼水庫(kù)位于安徽省滁州市全椒縣境內(nèi),總庫(kù)容345萬m3,2008年10月開始除險(xiǎn)加固。12月25日,主壩壩頂下游壩肩出現(xiàn)縱向裂縫并迅速發(fā)展導(dǎo)致滑坡。經(jīng)調(diào)查分析,因施工需要放空水庫(kù)致使庫(kù)水位大幅度降落,以及高壓噴灌使壩體含水率大幅度增大,降低了土體強(qiáng)度,這是王洼水庫(kù)主壩滑坡的主要原因,與建設(shè)管理不到位、施工組織不當(dāng)均有關(guān)聯(lián)。
(2)海南省博馮水庫(kù)潰壩
博馮水庫(kù)是海南省萬寧市的一座小(1)型水庫(kù),2009年3月27日,因除險(xiǎn)加固過程中違規(guī)施工,造成壩體決口,沖斷東線高速公路,屬于典型的人為事故,建設(shè)管理與施工承擔(dān)主要責(zé)任。
(3)廣西壯族自治區(qū)赤水水庫(kù)主壩裂縫
赤水水庫(kù)位于廣西岑溪市岑城鎮(zhèn),總庫(kù)容1115萬m3,2008年11月開始除險(xiǎn)加固。2009年5月11日,施工單位在解救被卡埋的抓斗時(shí),發(fā)現(xiàn)壩頂和上游坡出現(xiàn)多條縱向裂縫。水利部專家組經(jīng)調(diào)查分析后認(rèn)為:施工單位缺乏超過50m深的塑性混凝土防滲墻施工經(jīng)驗(yàn),被卡埋抓斗解救方案不當(dāng),是造成裂縫的主要原因;施工單位承擔(dān)主要責(zé)任,建設(shè)管理不到位也有關(guān)系。
事故案例大多存在明顯設(shè)計(jì)缺陷,固然與設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素質(zhì)與認(rèn)識(shí)水平低有關(guān),與前期工作經(jīng)費(fèi)投入不足也有極大關(guān)系。小型病險(xiǎn)水庫(kù)為“三無”工程或“三邊”工程,原勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理等基礎(chǔ)資料匱乏,如果不補(bǔ)充必要的地勘工作,工程地質(zhì)、壩體結(jié)構(gòu)與施工質(zhì)量缺陷就無法查清楚,也就無法全面準(zhǔn)確地分析判斷大壩存在的病險(xiǎn)與安全隱患,致使除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)依據(jù),難以提出完善合理的加固方案。
多起潰壩案例的防滲加固設(shè)計(jì)方案均存在明顯缺陷,但設(shè)計(jì)審查、審批均沒有提出疑義,沒有發(fā)揮應(yīng)有的把關(guān)作用。由于病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固任務(wù)重、時(shí)間緊、行政干預(yù)多,設(shè)計(jì)審查、審批容易走過場(chǎng)。設(shè)計(jì)審查、審批人員必須加強(qiáng)學(xué)習(xí),提高認(rèn)識(shí),同時(shí)也需要加強(qiáng)對(duì)審查與審批單位的監(jiān)督,嚴(yán)格責(zé)任追究制度。
病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程事故案例多發(fā)生在技術(shù)、管理水平相對(duì)落后的西部地區(qū),說明與設(shè)計(jì)和水庫(kù)管理人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)及管理水平有一定關(guān)系。
英德爾、小海子、崗崗等3座水庫(kù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上的問題應(yīng)推首位,主要與設(shè)計(jì)人員專業(yè)知識(shí)、工程經(jīng)驗(yàn)及認(rèn)識(shí)水平局限性有關(guān)。地勘工作量和深度不足與設(shè)計(jì)人員對(duì)該項(xiàng)工作重要性的認(rèn)識(shí)程度有很大關(guān)系;認(rèn)識(shí)不到庫(kù)水位大幅度降落是土石壩上游坡不利工況,對(duì)穿壩建筑物的防滲處理設(shè)計(jì)普遍重視不夠,則與專業(yè)知識(shí)和工程經(jīng)驗(yàn)不足有關(guān)。
小海子水庫(kù)2005年蓄水后,壩后即出現(xiàn)異常滲流現(xiàn)象,相信水庫(kù)管理人員在長(zhǎng)達(dá)2年多的時(shí)間內(nèi)一定有所察覺,但并未認(rèn)識(shí)到這是工程險(xiǎn)情征兆,從而一直未采取搶險(xiǎn)措施。
經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展過程中,各項(xiàng)水利建設(shè)與管理任務(wù)也在快速增長(zhǎng),水利工程設(shè)計(jì)、施工、管理等單位任務(wù)繁重,一定程度上造成了工程建設(shè)管理人力資源不足,特別是訓(xùn)練有素的專業(yè)人員缺乏;加上病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程時(shí)間緊、任務(wù)重,各階段工作存在一些缺陷難以完全避免。所有事故案例普遍存在建設(shè)管理不到位的現(xiàn)象,出現(xiàn)搶工期、盲目施工、人為事故等問題,由此埋下新的安全隱患也就成為可能。
八一水庫(kù)新建泄洪閘在投入正常使用前,如果進(jìn)行分部工程驗(yàn)收和蓄水前驗(yàn)收,也許可以發(fā)現(xiàn)463.40m高程以上回填土質(zhì)量差的缺陷。英德爾、小海子水庫(kù)均通過了工程驗(yàn)收;溫泉水庫(kù)由于建設(shè)資金不足,大壩安全鑒定揭示的工程安全隱患沒有得到徹底處理,但仍能通過驗(yàn)收,反映驗(yàn)收環(huán)節(jié)的把關(guān)作用還有待加強(qiáng)。
一般洪水漫頂和滲透破壞事故,均有一段逐步發(fā)展的過程,如發(fā)現(xiàn)及時(shí)并能采取措施搶險(xiǎn),像八一、英德爾、小海子、大河水庫(kù)那樣的潰壩事故是完全可以避免的。由于在潰壩前的一定時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)了事故征兆(既有水庫(kù)管理人員發(fā)現(xiàn)的,也有附近村民發(fā)現(xiàn)的),及時(shí)通知下游群眾轉(zhuǎn)移,均未造成人員傷亡。
與新建工程不同,病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的技術(shù)復(fù)雜性很強(qiáng):一是填土壓實(shí)度不足或不均勻性等很多質(zhì)量缺陷很難通過加固進(jìn)行消除;二是除險(xiǎn)加固工程大多為隱蔽工程,施工難度大,對(duì)老工程有擾動(dòng)作用;三是除險(xiǎn)加固工程完全套用新建工程的設(shè)計(jì)規(guī)范可能并不合適;四是由于不易對(duì)工程問題認(rèn)清、認(rèn)全、認(rèn)準(zhǔn),難以保證設(shè)計(jì)與施工方案的科學(xué)性、針對(duì)性、合理性,當(dāng)施工過程中遭遇突發(fā)洪水、調(diào)度不當(dāng)、管理混亂等情況時(shí)更易發(fā)生不測(cè)。
所有事故案例水庫(kù)加固前病險(xiǎn)嚴(yán)重,但由于實(shí)行大壩安全行政首長(zhǎng)負(fù)責(zé)制,管理者認(rèn)識(shí)到病險(xiǎn)存在,思想上重視,控制水位運(yùn)行,在長(zhǎng)期運(yùn)行中大壩并沒有潰決。除險(xiǎn)加固后,安全狀況總體上改善了,很多在沒有遭遇特大洪水、強(qiáng)烈地震等極端條件下,反而潰壩了。除了加固工程本身存在質(zhì)量缺陷外,管理者認(rèn)為除險(xiǎn)加固可以高枕無憂了,從而思想上麻痹、管理上疏忽,這是潰壩的主要原因。
“前事不忘,后事之師”?;仡櫜‰U(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程事故,教訓(xùn)固然深刻,經(jīng)驗(yàn)彌足珍貴,切實(shí)在教訓(xùn)中尋求啟發(fā),發(fā)揮事故的警示作用,為后續(xù)的病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固乃至整個(gè)水利建設(shè)與管理工作提供有益參考,則是補(bǔ)救和挽回事故損失的最好方法。
病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,事故均不是由單一原因造成的,相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)從中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),做到警鐘長(zhǎng)鳴、時(shí)刻防范,從安全鑒定、初步設(shè)計(jì)與審查、施工質(zhì)量控制、驗(yàn)收、運(yùn)行管理等各個(gè)環(huán)節(jié)切實(shí)有效地改進(jìn)工作,則是保障后續(xù)除險(xiǎn)加固項(xiàng)目建設(shè)成效、保障大壩安全的良策。
與大中型病險(xiǎn)水庫(kù)相比,小型病險(xiǎn)水庫(kù)更加面廣量大,資料更加缺乏,工作基礎(chǔ)更差,建設(shè)管理隊(duì)伍能力更為不足。切不可輕視小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固的復(fù)雜性,要以更加謹(jǐn)慎的態(tài)度做好“十二五”期間小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作。
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