黃河原陽三官廟控導工程出險原因分析及對策-建筑論文發表

摘要： 2010年6月20日，黃河原陽三官廟控導工程38#壩出現險情，經過新鄉黃河河務局、原陽黃河河務局、施工單位及當地群眾的奮力搶護，歷時43天圓滿完成了搶險任務，確保了工程及附近村莊的安全，本文分析了工程出險原因，總結了這次搶險的經驗，為類似工程搶險提供參考依據。
關鍵詞： 黃河工程  搶險  三官廟控導工程 
1   工程概況
黃河原陽三官廟控導工程始建于1998年，工程原有丁壩32道，長3200m，是京廣鐵路至東壩頭游蕩性河段河道整治工程中的重要的節點工程。該工程上迎黃河右岸九保下延控導工程來溜，向下送溜至韋灘控導工程。
2008年為進一步穩定河勢，加強該工程對上游來水來沙的控導能力，采用散拋石水中進占方式續建了33—42#壩。其設計標準為，壩頂高程超當地2000年4000m3/s流量設計水平水位lm，高程為86.63m。壩型為直線圓頭丁壩，壩間距100m，壩長100m，丁連壩夾角30°。丁壩頂寬15m，裹護段從距壩根點30m處開始裹護，止于丁壩下跨角，迎水面裹護長62.5m，裹護段坦石頂寬1.0m，坦石外坡1：1.5，內坡1：1.3，護腳底寬最小不小于1.5m；未裹護段水上邊坡1：2，水下邊坡1：4。散石進占體頂寬4m，頂高程超施工水位0.5m，為83.32m(黃海)，外邊坡1：1，內邊坡1：0.75。裹護段迎水面最后20m直線段至下跨部135°范圍內沿散拋石進占體1：1的坡度拋鉛絲籠固根，其頂部與占體頂平，寬度為2m。為保證工程安全和搶險加固需要，每道壩補充備防石500m3。
2   河勢情況
2009年2月初修建33～37#壩時，大河主流位于后來40～42#壩設計位置，33～40壩均處于邊溜中。2009年3月份，工程修建至37#丁壩時，因黃河下下游供水抗旱的緊急調水，對該段河勢影響較大，調水過后河勢發生顯著變化，主流在工程對岸坐彎后變成橫河直接頂沖37#壩，主流在工程處上提200m，河道主流線與工程連壩軸線夾角接近90°。2009年12月底38#壩主體工程修建完成時，由于大河處于枯水期，河面變窄38#壩靠邊溜。2010年6月20日河勢情況為：38壩大溜頂沖，37壩靠邊溜，河面寬為500m。當日花園口流量為：1670m3/s，工程水位高程：82.13m。
3  出險情況
2010年6月17日，黃河小浪底防洪預泄后，三官廟工程38#壩開始大溜頂沖。6月20日6時，38#壩圓頭因受大溜淘刷，出現根石坍塌險情，出險位置38#壩圓頭頂點至下跨角，長度21m，缺石斷面積24.3m2，項目部查險隊員立即按照預警機制逐級匯報，接到險情匯報后，項目部迅速派出技術人員到達現場進行查勘，同時按照度汛預案組織人員進行搶護，并加強對工程的觀測。至8月1日18時，38壩共搶險11次，據勘測，38壩圓頭根石走失長26m，平均深度13.5m，平均寬度3.1m；背河土胎坍塌長度81m，平均深度7.5m，平均寬度7.1m。
4    出險原因
4.1   工程在建
三官廟控導為在建工程，工程尚未修建完成，設計10道丁壩僅完成了6道，導致工程整體防洪效果難以發揮。自2009年12月底38壩修建完成后一直靠溜，長時間的邊溜沖刷，已使壩頭根石不穩，又經調水調沙大流量、高含沙量的水流高強度沖刷，根石走失、坦石下蟄，形成險情。
4.2  河床地質條件影響
經設計單位地質勘探，工程河床地質屬黃河近現代沖積地貌，淤積層呈現淤河層沙結構，該結構地質條件對水流的沖刷能力不同，淤（粘）土層抗沖刷能力強，而沙（壤）土層沖刷能力弱，因此同一部位河床，沙（壤）土層部分被沖刷掉，而此時可能懸空的淤（粘）土層仍起著穩定壩體的作用，當達到極限淤（粘）土層失去穩定作用，造成壩岸基礎突然坍塌，形成壩岸墩蜇等險情。
4.3  調水調沙前后河水流量變化大
2010年調水調沙自6月19日開始，至7月7日結束，期間工程上游花園口斷面，最大流量達到6000m3/s，最小流量1670m3/s，較大的流量變化，形成高落差的水位，造成靠水邊坡的穩定性下降，導致出現壩坡大體積坍塌。
5   搶險措施及過程
三官廟續建控導工程險情發生后，項目部度汛領導小組立即按照預先制定的度汛預案有條不紊的運行起來，同時在新鄉市河務局、原陽縣河務局派駐相關技術人員指導下，項目部按照“邊搶護、邊報告”的原則，組織當地應急搶險隊員50余人，1艘搶險船、2部自卸汽車、2部裝載機、1部挖掘機進行搶險。根據出險及河勢情況，制定了“圓頭拋散石固根挑溜、背河拋枕防淘恢復壩身”的搶護方案，同時按照先重后輕、先上后下的原則，對出險部位進行緊急搶護。對圓頭至下跨角根石走失的部位，由于初期險情發展較為迅速，采用裝載機配合自卸汽車大量拋散石固根挑溜，再拋鉛絲籠固根還坡，未拋投到位的人工排撿到位。對坍塌墩蜇嚴重的38#壩背河土坡，在坍塌起始部位停靠搶險船挑溜后，開始自上而下對土體坍塌處拋柳石枕固根，枕體與土胎空擋處，下拋柳料層上壓散石層層結合，防止回流淘刷土體，最后拋亂石還坡。至7月5日23:10分，險情得到有效控制， 38#壩圓頭根石臺、散石坡基本得到恢復，背河土胎準備汛期搶險汛期結束后恢復，搶險宣告取得階段性勝利。7月7日小浪底調水調沙結束后，至7月27日大河來水流量一直維持在1000m3/s上下，壩岸未發生較大險情。7月28日10:30分，黃河中游來水，花園口流量達到2600m3/s，該流量持續6天，38#丁壩背河面和連壩壩頭有土方坍塌現象，搶險人員迅速對坍塌部位采取下拋柳石枕固根，上壓鉛絲籠或土袋籠，在拋亂石或土袋還坡的搶護方案，很快險情得到控制。自6月20日險情開始之日起至8月1日全部搶險結束，經過搶險指戰員43天的堅守，工程順利度險。
6   工料投入
經過各方艱苦奮戰，到8月1日工程順利度險，共完成散拋亂石790m3，捆拋柳石枕855.65m3，柳料110500kg，木樁50根，鉛絲籠150片，土工袋280條，麻繩870kg，完成人工工日514個，投資29.86萬元。
7    采取的措施
7.1  各級領導的重視
搶護期間河南省河務局局、新鄉市河務局、原陽縣河務局、新鄉市政府、原陽縣政府等領導親臨搶險一線指導，提高了搶險技術平，同時也鼓舞了士氣。
7.2  充分的料物準備
汛期來臨前，項目部就與附近村委協商度汛期間為我方提供50萬kg柳秸料，與原陽縣河務局協商使用三官廟養護班庫存麻繩、木樁等搶險物資。另在33-38#壩壩面上預備搶險石料3000m3，這些充分的物資為38#壩突發險情的搶護奠定了成功的基礎。
7.3  組織措施得當
工程項目部在汛期來臨前，成立了以項目經理為首的度汛領導小組，編制了一套切實可行的度汛預案，對于重點險段，領導分工明確，責任到人。同時積極與當地政府聯系互通交通、天氣等方面信息，并得到了當地政府的大力支持。
7.4 整修施工路面，確保搶險道路暢通
搶險期間度汛領導小組接到當地政府通知：近期新鄉地區有中到大雨，項目部預測工程搶險期間連壩路面必然泥濘難行，影響搶險工作的順利開展，當即決定修整工程33-38#聯壩路面，確保了搶險道路暢通。
8  幾點建議
（1）新修控導工程汛期來臨前必須做好工程防護，把被動搶險變為主動避險。三官廟續建工程為在建工程，修至38#時由于工程發生變更處于停滯狀態，汛期來臨前施工單位雖然做好搶險準備，但是沒有考慮到事先防護，導致工程險情發展迅速。
（2）搶險期間應抓好安全工作。搶險時由于人員多、車輛多、物資轉運頻繁，尤其是夜間搶險，必須安排2-3名指揮人員在主要搶險路口、卸料場指揮；另外食品安全、用電安全也必須安排人員專管專辦，最大程度上確保搶險人員在搶險過程中的安全。
（3）繼續對三官廟控導工程進行上延
為確保工程安全及灘區群眾的生命財產安全，防止上首潰壩順堤行洪，造成更大的河勢變化，影響防洪安全，急需對三官廟控導工程進行上延，徹底改變該河段河勢，使河勢順暢，消除洪水對下游灘區人民群眾生命財產的威脅。
（4）加快新技術、新材料的研究及推廣應用
目前黃河搶險一般使用傳統的搶險方法、料物，在險情緊急需要大量的料物的時候往往不能及時到位，延誤搶險最佳時間。建議新修工程或防汛搶險時，多研究、推廣和使用新材料、新技術、新方法的筑壩方式，比如土工模袋、土工網籠、砼插板樁、土工格柵堆石進占等。以保證快速有效地處理各種險情。