婁樹紅
(湖南省韶山灌區(qū)工程管理局,湖南 湘潭 411119)
韶山灌區(qū)工程是湘中丘陵地區(qū)一個(gè)灌溉100 萬(wàn)畝農(nóng)田的大型引水工程,兼有防洪、發(fā)電,及城市、工礦供水功能。工程于1965 年動(dòng)工興建,1966 年建成通水,從湘江一級(jí)支流漣水引水。灌區(qū)范圍包括湘潭、長(zhǎng)沙、婁底3 市7 個(gè)縣區(qū)(雙峰縣、湘鄉(xiāng)市、湘潭縣、韶山市、雨湖區(qū)、寧鄉(xiāng)市、岳麓區(qū))共2 500 km2,是湖南省重要的商品糧生產(chǎn)基地。
灌區(qū)共5 條干渠(總干、南干、北干、左干、右干)、長(zhǎng)186 km,干渠上有渡槽26 座、隧洞10 處、閘堰60 處,小型水工建筑物4 050 處;支渠共401 條、長(zhǎng)1 186 km,斗渠及以下渠道長(zhǎng)8 730 km。
韶山灌區(qū)干渠渠道工程分成三種類型:填方渠道、切方渠道、半填半切渠道。這三類典型渠道工程常見性的險(xiǎn)情有:滲水、管涌、漏洞、穿堤建筑物接觸沖刷滑坡、裂縫、跌窩。
渠道高水位運(yùn)行時(shí),渠堤背水堤坡或堤腳出現(xiàn)表土潮濕,發(fā)現(xiàn)有水流滲出的現(xiàn)象稱為滲水險(xiǎn)情,一般采用臨水截滲,背水導(dǎo)滲方法處理。根據(jù)滲水實(shí)際現(xiàn)狀,背水面可采用盲溝導(dǎo)滲技術(shù)方案。導(dǎo)滲盲溝平面形式可采用“人”字形、“丫”字形或縱橫溝型。
臨水截滲:渠道堤坡較平整,找準(zhǔn)滲漏部位,采用土工膜(二布一膜)截流。將直徑5 cm 的鋼管固定在土工膜的下端,卷好后將上端系于堤頂木樁上,沿堤坡滾下,并在其上壓蓋土袋。
盲溝導(dǎo)滲:從背水渠堤出現(xiàn)滲水的最高處起,至堤腳處止,開挖“人”字形、“丫”字形或縱橫導(dǎo)滲盲溝。溝寬(0.5~0.8)m,深(1.0~1.2)m,豎溝間距5 m,溝內(nèi)分層鋪填反濾料:0.2 m 厚粗砂,0.2 m 厚卵石(2 cm~4 cm),0.6 m 厚塊石壓頂保護(hù)。順渠道堤腳開一道排水縱溝與豎溝相連,集中排出滲水。
管涌多發(fā)生在高填方渠段背水坡附近地面或較遠(yuǎn)的洼地、潭坑。汛期渠道高水位時(shí),在滲透壓力作用下土中的細(xì)顆粒被帶出,落于孔口周圍形成沙環(huán)。處理方法:
1)反濾鋪蓋。當(dāng)渠道背水面大面積出現(xiàn)管涌時(shí),可采用反濾鋪蓋搶護(hù)。在出現(xiàn)管涌的范圍內(nèi),分層鋪填透水性良好的反濾料,以降低涌水流速,制止地基土顆粒流失。一般處理為:首先鋪土工布,在其上接鋪20 cm厚粗砂,接鋪20 cm 厚小石子(1 cm~2 cm)、接鋪20 cm厚大石子(2 cm~4 cm),再蓋壓塊石或片石。
2)反濾圍井。對(duì)于單個(gè)的、獨(dú)立的管涌,可采用反濾圍井搶護(hù)。按管涌口徑的10 倍確定圍井范圍,先清除地面雜物并開挖軟土0.2 m,用土袋分層錯(cuò)縫搭接圍成井狀,在井內(nèi)先鋪上土工布織物,再在井內(nèi)分層鋪設(shè)反濾料,下層鋪粗砂0.2 m 厚,中層鋪小石子0.2 m 厚,上層鋪大石子0.2 m 厚,在適當(dāng)高度設(shè)排水管排水。
3)無(wú)濾網(wǎng)圍井。當(dāng)管涌險(xiǎn)情嚴(yán)重,反濾料一時(shí)難以籌措時(shí),可在管涌口搶筑圍井,抬高井內(nèi)水位,降低滲透壓力,減小滲透破壞,以穩(wěn)定管涌險(xiǎn)情,在適當(dāng)高度設(shè)排水管排水。
漏洞是貫穿渠道堤身的流水通道,處理方法為前堵后導(dǎo),臨背并舉。在高填方渠段,當(dāng)發(fā)現(xiàn)漏洞后,必須盡快查出進(jìn)水口,全力以赴,迅速搶堵。當(dāng)探測(cè)到漏洞進(jìn)口位置時(shí),采用塞堵法,塞堵物料有軟楔、水布袋等。在有效控制漏洞險(xiǎn)情的發(fā)展后,及時(shí)用袋裝黏性土封堵閉氣。同時(shí),在渠道背水面出水口采取反濾導(dǎo)滲措施,以緩和險(xiǎn)情。搶堵后安排專人觀察。
渠道滑坡既可發(fā)生在深切方渠段,也可以發(fā)生在高填方渠段,一般是因內(nèi)部滲水作用或頂部壓載,底部淘刷造成。填方渠段渠堤滑坡后,堤身斷面變窄,深切渠段滑坡后,堵塞渠堤道路或渠道過(guò)流斷面,誘發(fā)其他險(xiǎn)情。一般處理方法為固腳阻滑,削坡減載,導(dǎo)滲排水,打抗滑樁,防雨,做土撐。
固腳阻滑:將土袋、塊石等重物堆放在滑坡體邊腳,有阻止滑坡體繼續(xù)下滑和固腳的雙重作用。削坡減載:削緩陡坡,減壓減載。導(dǎo)滲排水:在滑動(dòng)土體上,在浸潤(rùn)線下,沿滑動(dòng)體周圍開挖導(dǎo)水槽,槽內(nèi)填砂石反濾料,防止水流滲入滑動(dòng)體帶走泥土。打抗滑樁:有條件時(shí)可在滑動(dòng)體上,呈梅花狀打入抗滑樁,樁可選用棕樹木樁,角鋼樁等,樁長(zhǎng)視滑動(dòng)體厚度定。防雨:在雨期,用彩條布覆蓋整個(gè)滑動(dòng)面,防止雨水滲入滑動(dòng)體。做土撐:如果渠堤滑坡范圍較大,險(xiǎn)情嚴(yán)重,可在滑坡體上順坡挖溝,溝內(nèi)做反濾,填筑透水性大的砂石料,分層夯實(shí)而成土撐,一般每條土撐順渠堤方向?qū)? m,長(zhǎng)視滑動(dòng)體尺寸而定,土撐間距為5 m。
對(duì)于暴雨及以上雨情和干渠高水位(不超設(shè)計(jì)水位)運(yùn)行下的水情、工情情況清楚,準(zhǔn)備到位,渠道工程險(xiǎn)情搶早、搶小,才能取得防汛搶險(xiǎn)的主動(dòng)。把險(xiǎn)情消滅在萌芽狀態(tài)或發(fā)展階段。在出現(xiàn)重大險(xiǎn)情時(shí),應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)條件,采取臨時(shí)應(yīng)急措施,以控制險(xiǎn)情進(jìn)一步惡化,同時(shí)分析原因,制定險(xiǎn)情處理方案?;竟ぷ鞒绦蛉缦拢孩匐U(xiǎn)情鑒別與出險(xiǎn)原因分析;②預(yù)估險(xiǎn)情發(fā)展趨勢(shì);③制定搶護(hù)方案;④制定實(shí)施辦法;⑤按方案實(shí)施搶險(xiǎn);⑥守護(hù)監(jiān)視。
韶山灌區(qū)南干渠K8+930 至K8+980 地段屬于傍山渠道,為紅沙壤土。渠道右側(cè)屬切方渠坡,渠道左側(cè)屬填方渠堤。2020 年8 月12 日,在工程巡查中,發(fā)現(xiàn)該段左側(cè)渠堤外坡出現(xiàn)多處冒水、冒氣泡情況,其中一處出水量較大的點(diǎn)挾帶泥沙顆粒,距渠堤坡腳為2.3 m,出水口徑為0.2 m,滲水量約為150 L/s。險(xiǎn)情發(fā)生后,首先采取降低渠道運(yùn)行水位的措施,安排專人觀測(cè)記錄,緊接著對(duì)險(xiǎn)情原因進(jìn)行分析,確定為管涌重大險(xiǎn)情。對(duì)集中鼓水翻砂處采用反濾圍井法處理,對(duì)其他散布的管涌采用反濾壓蓋方案處理。
1)集中(單個(gè))管涌處理。首先對(duì)管涌口周圍清表,挖去0.2 m 厚軟土,鋪蓋土工布,再圍筑反濾圍井,反濾圍井直徑采用10 倍管涌口徑,即2.1 m,用土袋錯(cuò)縫搭接筑圍井,井內(nèi)土工布上按序鋪填粗砂0.2 m 厚,小石子(1 cm~2 cm)0.2 m 厚,大石子(2 cm~4 cm)0.2 m厚,構(gòu)成反濾圍井,并在圍井上1.4 m 處安裝排水管(PVC 管Φ100)將井內(nèi)水排出并穩(wěn)定井內(nèi)水位,保證井水不從井頂外溢。
2)面上管涌群處理。面上滲水量小的管涌群采用反濾壓蓋處理,先在鼓水口上面堆放塊石、消殺水頭,再按序堆鋪粗砂(20 cm 厚),小石子20 cm 厚,大卵石子(2 cm~4 cm)20 cm 厚,并于鋪蓋周邊堆用編織袋裝砂卵石,使清水泌出而不帶走泥土,以遏制管涌的發(fā)展、控制險(xiǎn)情。
搶險(xiǎn)工作完成后,每天進(jìn)行觀察記錄。由于是抗旱用水高峰期,渠道水位恢復(fù)到設(shè)計(jì)水位運(yùn)行直到2020年10 月15 日抗旱工作結(jié)束,效果很好。
總結(jié)了灌區(qū)渠道工程常見的工程險(xiǎn)情及其危害程度評(píng)估方法,分述了相應(yīng)的處險(xiǎn)措施。在運(yùn)用實(shí)例中,列舉了管涌處險(xiǎn)案例,可以供其他類似工程參考。防汛搶險(xiǎn)是系統(tǒng)工程,時(shí)空因素要綜合考慮,掌握主動(dòng),才能取得很好的搶險(xiǎn)效果。