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黄河原阳三官庙控导工程出险原因分析及对策-建筑论文发表

作者:中州期刊来源:原创日期:2011-10-04人气:1340

摘要: 2010年6月20日,黄河原阳三官庙控导工程38#坝出现险情,经过新乡黄河河务局、原阳黄河河务局、施工单位及当地群众的奋力抢护,历时43天圆满完成了抢险任务,确保了工程及附近村庄的安全,本文分析了工程出险原因,总结了这次抢险的经验,为类似工程抢险提供参考依据。
关键词: 黄河工程  抢险  三官庙控导工程 
1   工程概况
黄河原阳三官庙控导工程始建于1998年,工程原有丁坝32道,长3200m,是京广铁路至东坝头游荡性河段河道整治工程中的重要的节点工程。该工程上迎黄河右岸九保下延控导工程来溜,向下送溜至韦滩控导工程。
2008年为进一步稳定河势,加强该工程对上游来水来沙的控导能力,采用散抛石水中进占方式续建了33—42#坝。其设计标准为,坝顶高程超当地2000年4000m3/s流量设计水平水位lm,高程为86.63m。坝型为直线圆头丁坝,坝间距100m,坝长100m,丁连坝夹角30°。丁坝顶宽15m,裹护段从距坝根点30m处开始裹护,止于丁坝下跨角,迎水面裹护长62.5m,裹护段坦石顶宽1.0m,坦石外坡1:1.5,内坡1:1.3,护脚底宽最小不小于1.5m;未裹护段水上边坡1:2,水下边坡1:4。散石进占体顶宽4m,顶高程超施工水位0.5m,为83.32m(黄海),外边坡1:1,内边坡1:0.75。裹护段迎水面最后20m直线段至下跨部135°范围内沿散抛石进占体1:1的坡度抛铅丝笼固根,其顶部与占体顶平,宽度为2m。为保证工程安全和抢险加固需要,每道坝补充备防石500m3。
2   河势情况
2009年2月初修建33~37#坝时,大河主流位于后来40~42#坝设计位置,33~40坝均处于边溜中。2009年3月份,工程修建至37#丁坝时,因黄河下下游供水抗旱的紧急调水,对该段河势影响较大,调水过后河势发生显著变化,主流在工程对岸坐弯后变成横河直接顶冲37#坝,主流在工程处上提200m,河道主流线与工程连坝轴线夹角接近90°。2009年12月底38#坝主体工程修建完成时,由于大河处于枯水期,河面变窄38#坝靠边溜。2010年6月20日河势情况为:38坝大溜顶冲,37坝靠边溜,河面宽为500m。当日花园口流量为:1670m3/s,工程水位高程:82.13m。
3  出险情况
2010年6月17日,黄河小浪底防洪预泄后,三官庙工程38#坝开始大溜顶冲。6月20日6时,38#坝圆头因受大溜淘刷,出现根石坍塌险情,出险位置38#坝圆头顶点至下跨角,长度21m,缺石断面积24.3m2,项目部查险队员立即按照预警机制逐级汇报,接到险情汇报后,项目部迅速派出技术人员到达现场进行查勘,同时按照度汛预案组织人员进行抢护,并加强对工程的观测。至8月1日18时,38坝共抢险11次,据勘测,38坝圆头根石走失长26m,平均深度13.5m,平均宽度3.1m;背河土胎坍塌长度81m,平均深度7.5m,平均宽度7.1m。
4    出险原因
4.1   工程在建
三官庙控导为在建工程,工程尚未修建完成,设计10道丁坝仅完成了6道,导致工程整体防洪效果难以发挥。自2009年12月底38坝修建完成后一直靠溜,长时间的边溜冲刷,已使坝头根石不稳,又经调水调沙大流量、高含沙量的水流高强度冲刷,根石走失、坦石下蛰,形成险情。
4.2  河床地质条件影响
经设计单位地质勘探,工程河床地质属黄河近现代冲积地貌,淤积层呈现淤河层沙结构,该结构地质条件对水流的冲刷能力不同,淤(粘)土层抗冲刷能力强,而沙(壤)土层冲刷能力弱,因此同一部位河床,沙(壤)土层部分被冲刷掉,而此时可能悬空的淤(粘)土层仍起着稳定坝体的作用,当达到极限淤(粘)土层失去稳定作用,造成坝岸基础突然坍塌,形成坝岸墩蜇等险情。
4.3  调水调沙前后河水流量变化大
2010年调水调沙自6月19日开始,至7月7日结束,期间工程上游花园口断面,最大流量达到6000m3/s,最小流量1670m3/s,较大的流量变化,形成高落差的水位,造成靠水边坡的稳定性下降,导致出现坝坡大体积坍塌。
5   抢险措施及过程
三官庙续建控导工程险情发生后,项目部度汛领导小组立即按照预先制定的度汛预案有条不紊的运行起来,同时在新乡市河务局、原阳县河务局派驻相关技术人员指导下,项目部按照“边抢护、边报告”的原则,组织当地应急抢险队员50余人,1艘抢险船、2部自卸汽车、2部装载机、1部挖掘机进行抢险。根据出险及河势情况,制定了“圆头抛散石固根挑溜、背河抛枕防淘恢复坝身”的抢护方案,同时按照先重后轻、先上后下的原则,对出险部位进行紧急抢护。对圆头至下跨角根石走失的部位,由于初期险情发展较为迅速,采用装载机配合自卸汽车大量抛散石固根挑溜,再抛铅丝笼固根还坡,未抛投到位的人工排捡到位。对坍塌墩蜇严重的38#坝背河土坡,在坍塌起始部位停靠抢险船挑溜后,开始自上而下对土体坍塌处抛柳石枕固根,枕体与土胎空挡处,下抛柳料层上压散石层层结合,防止回流淘刷土体,最后抛乱石还坡。至7月5日23:10分,险情得到有效控制, 38#坝圆头根石台、散石坡基本得到恢复,背河土胎准备汛期抢险汛期结束后恢复,抢险宣告取得阶段性胜利。7月7日小浪底调水调沙结束后,至7月27日大河来水流量一直维持在1000m3/s上下,坝岸未发生较大险情。7月28日10:30分,黄河中游来水,花园口流量达到2600m3/s,该流量持续6天,38#丁坝背河面和连坝坝头有土方坍塌现象,抢险人员迅速对坍塌部位采取下抛柳石枕固根,上压铅丝笼或土袋笼,在抛乱石或土袋还坡的抢护方案,很快险情得到控制。自6月20日险情开始之日起至8月1日全部抢险结束,经过抢险指战员43天的坚守,工程顺利度险。
6   工料投入
经过各方艰苦奋战,到8月1日工程顺利度险,共完成散抛乱石790m3,捆抛柳石枕855.65m3,柳料110500kg,木桩50根,铅丝笼150片,土工袋280条,麻绳870kg,完成人工工日514个,投资29.86万元。
7    采取的措施
7.1  各级领导的重视
抢护期间河南省河务局局、新乡市河务局、原阳县河务局、新乡市政府、原阳县政府等领导亲临抢险一线指导,提高了抢险技术平,同时也鼓舞了士气。
7.2  充分的料物准备
汛期来临前,项目部就与附近村委协商度汛期间为我方提供50万kg柳秸料,与原阳县河务局协商使用三官庙养护班库存麻绳、木桩等抢险物资。另在33-38#坝坝面上预备抢险石料3000m3,这些充分的物资为38#坝突发险情的抢护奠定了成功的基础。
7.3  组织措施得当
工程项目部在汛期来临前,成立了以项目经理为首的度汛领导小组,编制了一套切实可行的度汛预案,对于重点险段,领导分工明确,责任到人。同时积极与当地政府联系互通交通、天气等方面信息,并得到了当地政府的大力支持。
7.4 整修施工路面,确保抢险道路畅通
抢险期间度汛领导小组接到当地政府通知:近期新乡地区有中到大雨,项目部预测工程抢险期间连坝路面必然泥泞难行,影响抢险工作的顺利开展,当即决定修整工程33-38#联坝路面,确保了抢险道路畅通。
8  几点建议
(1)新修控导工程汛期来临前必须做好工程防护,把被动抢险变为主动避险。三官庙续建工程为在建工程,修至38#时由于工程发生变更处于停滞状态,汛期来临前施工单位虽然做好抢险准备,但是没有考虑到事先防护,导致工程险情发展迅速。
(2)抢险期间应抓好安全工作。抢险时由于人员多、车辆多、物资转运频繁,尤其是夜间抢险,必须安排2-3名指挥人员在主要抢险路口、卸料场指挥;另外食品安全、用电安全也必须安排人员专管专办,最大程度上确保抢险人员在抢险过程中的安全。
(3)继续对三官庙控导工程进行上延
为确保工程安全及滩区群众的生命财产安全,防止上首溃坝顺堤行洪,造成更大的河势变化,影响防洪安全,急需对三官庙控导工程进行上延,彻底改变该河段河势,使河势顺畅,消除洪水对下游滩区人民群众生命财产的威胁。
(4)加快新技术、新材料的研究及推广应用
目前黄河抢险一般使用传统的抢险方法、料物,在险情紧急需要大量的料物的时候往往不能及时到位,延误抢险最佳时间。建议新修工程或防汛抢险时,多研究、推广和使用新材料、新技术、新方法的筑坝方式,比如土工模袋、土工网笼、砼插板桩、土工格栅堆石进占等。以保证快速有效地处理各种险情。

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