重慶太平橋堰塞湖應(yīng)急處置方法的研究與實(shí)踐

王　位，　周 志 東

(中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第三總隊(duì)，成都 溫江　611130)

重慶太平橋堰塞湖應(yīng)急處置方法的研究與實(shí)踐

王位，周 志 東

(中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第三總隊(duì)，成都 溫江611130)

摘要：介紹了重慶奉節(jié)竹園鎮(zhèn)無(wú)山村因山體滑坡形成的兩處泥石流型堰塞湖的處理過(guò)程。該堰塞體含水量高，應(yīng)急處理難度大，處置時(shí)，研究了“沿岸開(kāi)挖，反復(fù)掏洗，固基護(hù)坡，沖刷成槽”的方法，有效地處置了堰塞湖險(xiǎn)情，比原計(jì)劃提前4 d完成任務(wù)，取得了良好的社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：太平橋堰塞湖；應(yīng)急處置；戰(zhàn)法；滑坡；泥石流

1堰塞湖概況

2014年9月1日，重慶市奉節(jié)縣出現(xiàn)強(qiáng)降雨，暴雨導(dǎo)致奉節(jié)縣竹園鎮(zhèn)無(wú)山村吳山坪出現(xiàn)山體滑坡，滑坡體滑入岔河村岔河陳家老屋河段和盤盤路河段阻塞河道形成兩處堰塞湖。堰塞湖所在河流屬于為竹園河一級(jí)支流岔河上游。兩處堰塞湖首尾相連，其中1號(hào)堰塞湖位于奉節(jié)縣竹園鎮(zhèn)岔河村太平橋上游的陳家老屋河段、2號(hào)堰塞湖位于奉節(jié)縣竹園鎮(zhèn)岔河村太平橋下游的盤盤路河段。兩個(gè)堰塞湖相距約470m。堰塞湖現(xiàn)狀航拍圖見(jiàn)圖1。

圖1　太平橋堰塞湖航拍圖

太平橋堰塞體高度大于30m、小于70m，堰塞體物質(zhì)組成為土含塊石，堰塞湖規(guī)模為小型。堰塞湖一旦潰決，將導(dǎo)致下游竹園鎮(zhèn)岔河村、建設(shè)村、華吉村和大樹(shù)鎮(zhèn)場(chǎng)鎮(zhèn)共1萬(wàn)余人的生命財(cái)產(chǎn)損失以及沿河兩岸的道路、電力、通訊及農(nóng)田等損失。根據(jù)《堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)》SL450-2009，太平橋堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅱ級(jí)。

2滑坡成因及堰塞體物質(zhì)組成

2.1地層巖性

堰塞湖區(qū)地表覆蓋層主要有第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層(Q4del)、第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4pal)及第四系全新統(tǒng)坡殘積層(Q4edl)，下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)新田溝組(J2x)、下統(tǒng)自流井組(J1-2Z)、珍珠沖組(J1Z)：

崩滑堆積層(Q4del)：灰黃、黃褐色，主要為粉土、粉質(zhì)粘土及砂質(zhì)頁(yè)巖、砂巖塊、碎石及其風(fēng)化產(chǎn)物，塊石多呈棱角狀，粒徑一般為200～600mm，塊石含量約25%，其余為基巖風(fēng)化產(chǎn)物，主要分布于堰塞體1、堰塞體2及其右岸坡，前部槽谷及河谷地段堆積體較厚，成份為粉質(zhì)粘土，松散，濕～飽和。

沖洪積層(Q4pal)：灰黃色，漂卵石大小不均，一般粒徑為200～500mm，偶含漂石，漂石最大直徑可達(dá)2 000mm，呈滾圓～次滾圓狀，成分復(fù)雜，分選性差，主要為泥質(zhì)砂巖、鈣質(zhì)頁(yè)巖及少量石灰?guī)r，漂石間充填以中粗砂及少量粉質(zhì)粘土為主，含量約30%。該層分布于岔河河床及河漫灘，現(xiàn)多被滑坡堆積物所掩埋。

殘坡積層(Q4edl)：灰黃色、褐色，主要為砂質(zhì)頁(yè)巖及粉砂巖碎石及其風(fēng)化產(chǎn)物，塊石多呈棱角狀，粒徑50～500mm，塊石含量約25%，其余為粉質(zhì)粘土、粉土充填，左岸岸坡該層平均厚度約6m，右岸吳山村該層分布較厚，厚度約15～20m。

侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組(J1z):由灰、黃灰、灰綠色中至厚層巖屑石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及頁(yè)巖組成，上、下部以頁(yè)巖為主，中部以砂巖為主，底部夾薄煤層。

侏羅系中下統(tǒng)自流井組(J1-2z)：灰、深灰色、灰綠色頁(yè)巖夾中厚層灰?guī)r、介殼灰?guī)r、介殼頁(yè)巖、局部夾紫紅色泥巖。

侏羅系中統(tǒng)新田溝組(J2x)：由灰、黃灰色中至厚層砂巖及灰、灰綠色頁(yè)巖、泥巖組成，砂、頁(yè)巖常為互層狀或混合沉積成巖，夾介殼砂巖與介殼灰?guī)r透鏡體。一般其上部以砂巖為主，中部砂、頁(yè)巖互層或混雜沉積成巖，下部砂巖較頁(yè)巖發(fā)育。

2.2成因初步分析

岔河太平橋河段右岸坡頂無(wú)山村吳山坪地面高程大約在950～1 050m之間，地形坡度大致為12°～16°，地勢(shì)開(kāi)闊，地形平緩，殘坡積層厚度較大，下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)新田溝組灰、黃灰色中至厚層砂巖及灰、灰綠色頁(yè)巖、泥巖，砂、頁(yè)巖為互層狀。吳山坪處于紅巖向斜西端南翼近核部，巖層產(chǎn)狀為N10°～30°E，傾角為5°～35°，巖層傾向岔河左岸(坡外)。地表居民較多，分布多個(gè)水塘。據(jù)調(diào)查，吳山坪滑坡體南北長(zhǎng)約630m，東西寬約700m，在強(qiáng)暴雨作用下，地表水入滲，巖、土體達(dá)到全飽和狀態(tài)，動(dòng)水壓力大，巖、土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)驟然下降。由于強(qiáng)降雨，吳山村滑坡體馮家老屋至倒灶屋基及后坡大量地表水匯集沖刷而下，引起吳山村滑坡體產(chǎn)生滑動(dòng)，并在馮家老屋至倒灶屋基一帶沿坡外幾條小沖溝失穩(wěn)下滑形成泥石流，堆積于岔河太平橋河段，形成兩段河床堵體而產(chǎn)生堰塞湖，因此，該湖屬于滑坡→泥石流→堵江形成的堰塞湖。

3應(yīng)急處置方法研究

3.1重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

處理的重點(diǎn)是開(kāi)挖泄流槽，盡快降低水位，減小庫(kù)容，排除險(xiǎn)情。處置難點(diǎn)：1#、2#堰塞湖處在同一河床，兩者緊密聯(lián)系，相互影響較大。堰塞體以松軟泥石為主，含水量較大，堰塞體承壓能力小，泄流槽兩邊難以同時(shí)展開(kāi)處置。降雨將增加庫(kù)區(qū)來(lái)水，軟化堰塞體巖土體，引發(fā)新的泥石流，對(duì)搶險(xiǎn)施工影響大，現(xiàn)場(chǎng)不確定因素較多，安全風(fēng)險(xiǎn)大。

(1) 堰塞體的物質(zhì)組成決定開(kāi)挖難度大。

因堰塞體主要成分為黏土，土體松散，含水飽和，局部蠕動(dòng)、易流變，自然沉降和土體失水固結(jié)后，堰塞體一直蠕動(dòng)變形，存在較大的安全隱患；受降雨及湖水浸泡，土體已過(guò)度飽和，局部形成流變土體。因此，推土機(jī)、裝載機(jī)、運(yùn)輸車輛等設(shè)備無(wú)法作業(yè)，僅靠挖掘機(jī)接力翻渣且在其作業(yè)時(shí)也需要不停鋪墊塊石(拋石擠淤)修路，否則就會(huì)陷車，機(jī)械作業(yè)效率受到嚴(yán)重限制。由于施工擾動(dòng)造成右岸坡腳部位產(chǎn)生蠕動(dòng)變形，蠕變體侵占過(guò)流斷面，使泄流能力減小，影響排險(xiǎn)進(jìn)度；因自然沉降及土體失水固結(jié)，導(dǎo)致坡面鼓包和坡腳外移，需要反復(fù)修坡和開(kāi)挖，從而增加了工作量。

(2) 降雨對(duì)搶險(xiǎn)施工影響大。

一旦降雨，右岸滑坡區(qū)尚殘留的1 000多萬(wàn)m3堆積體很可能會(huì)轉(zhuǎn)化為新的泥石流危及搶險(xiǎn)官兵的安全，必然造成現(xiàn)場(chǎng)停工，待設(shè)備重新上作業(yè)面時(shí)，原來(lái)的施工便道還需重新處理后才能施工，將極大地影響施工進(jìn)度；降雨可能對(duì)成型泄流槽坡面的裂縫灌水，加劇土體沉陷甚至滑動(dòng)，需反復(fù)處理泄流槽邊坡。

(3) 現(xiàn)場(chǎng)安全壓力大。

① 右岸高邊坡存在的不穩(wěn)定滑坡體局部塌方，對(duì)官兵的生命安全威脅極大。② 兩個(gè)堰塞湖距離近且已過(guò)流，無(wú)法及時(shí)處置，一旦潰決，會(huì)危及2#堰塞湖處理人員與設(shè)備的安全。③由于堰塞體為飽和的土夾石，承載能力極低，很容易造成設(shè)備沉陷，可能造成事故。

(4) 不利因素多。

根據(jù)我部處理堰塞湖取得的經(jīng)驗(yàn)和水利部出臺(tái)的《堰塞湖應(yīng)急處置技術(shù)導(dǎo)則》，其處理最不利的兩個(gè)因素是堰塞體富含黏土，水的流速小?，F(xiàn)場(chǎng)這兩個(gè)最不利因素均存在，極大地制約了搶險(xiǎn)的工作進(jìn)度。

3.2具體處置方法

根據(jù)堰塞湖的成因和物質(zhì)組成特征，特別是滑坡物質(zhì)在暴雨作用下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成泥石流，堆積物飽水，承載力較低，無(wú)法滿足大型設(shè)備包括濕地挖掘機(jī)等設(shè)備的行走與作業(yè)要求，因此，通過(guò)仔細(xì)進(jìn)行災(zāi)情偵測(cè)后，采用“順岸成槽、掏挖沖洗、拋石擠淤、降庫(kù)減災(zāi)”的方法，在堰塞體上利用自然過(guò)堰形成的泄流槽中，通過(guò)采用“部分水力快速?zèng)_刷、部分翻渣”的方式，以機(jī)械開(kāi)挖為主，對(duì)堰塞體減載并加寬、加深泄流槽以達(dá)到降低堰前水位、排除險(xiǎn)情的目的。

根據(jù)設(shè)備進(jìn)場(chǎng)通行條件，設(shè)備主要是沿著左岸開(kāi)挖。部分設(shè)備根據(jù)物質(zhì)組成和施工條件適度進(jìn)入堰塞體中。其中，掏挖是最常采用的方法，一方面利用水流沖刷帶走細(xì)粒的物質(zhì)，另一方面，沖刷出來(lái)的塊石可以作為墊路材料以增加道路的承載力，便于設(shè)備的行走。太平橋堰塞湖堰塞體物質(zhì)小于5cm直徑(即把塊體折算成球體的直徑)的細(xì)粒物質(zhì)約為60%，水流速度為0.5～1m/s，根據(jù)流速與粒徑的關(guān)系，可以帶走的顆粒直徑為：

(1)

式中D為塊體粒徑，即塊體折算成球體的直徑，m；K為穩(wěn)定系數(shù)，一般槽底取0.9-1；r1為塊體的容重，t/m3；r為水的容重，t/m3；V為水流速度，m/s。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，可以沖走的顆粒直徑為1.5～6 cm。通過(guò)統(tǒng)計(jì)，一般反鏟淘洗一次，可以帶走約20%的可帶走的細(xì)粒物質(zhì)。那么，隨著掏挖次數(shù)的增加，細(xì)粒物質(zhì)帶走量和剩余物質(zhì)中細(xì)粒的含量大致如表1所示。

表1　細(xì)粒物質(zhì)帶走量和剩余物質(zhì)中細(xì)粒的含量表

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐，一般要掏挖5-6次，才能把大部分泥粒帶走，粒徑小于5cm的細(xì)粒含量也只占1/3的比例，其物質(zhì)組成可以滿足墊路的要求，不會(huì)浪費(fèi)設(shè)備作業(yè)時(shí)間和油料，可以把石塊挖出來(lái)墊路，同時(shí)加深加寬泄流槽。

4應(yīng)用效果

我們通過(guò)仔細(xì)的災(zāi)情偵測(cè)，采取有效的處置方法，定下了排險(xiǎn)的決心，經(jīng)過(guò)10d奮戰(zhàn)，在地方政府的領(lǐng)導(dǎo)和支持下，特別是重慶市水利局的業(yè)務(wù)指導(dǎo)下，成功在2個(gè)堰塞湖上開(kāi)出了泄流槽，降低了堰塞湖的庫(kù)容，使上游多處淹沒(méi)房屋和農(nóng)田露出水面，并使泄流槽達(dá)到了20a一遇排洪標(biāo)準(zhǔn)，有效地保護(hù)了下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全，履行了黨和國(guó)家賦予水電部隊(duì)的職能和使命。比原計(jì)劃提前4天完成任務(wù)，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益，受到了各級(jí)政府和人民群眾的贊譽(yù)。

5結(jié)語(yǔ)

重慶太平橋堰塞湖排險(xiǎn)的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，詳細(xì)的災(zāi)情偵測(cè)，取得堰塞湖的成因及物質(zhì)組成等第一手資料，是研究和制定應(yīng)急處置方法、定下排險(xiǎn)決心的關(guān)鍵。太平橋堰塞湖物質(zhì)組成特殊，采用“順岸成槽、掏挖沖洗、拋石擠淤、降庫(kù)減災(zāi)”的方法成功排險(xiǎn)，其中掏挖沖洗是關(guān)鍵工序，值得我們進(jìn)一步研究。

王位(1973-)，男，四川平昌人，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)和應(yīng)急救援工作；

周志東(1969-)，男，湖南新化人，高級(jí)工程師，博士，從事水利水電工程施工技術(shù)和應(yīng)急救援工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-07-27

文章編號(hào):1001-2184(2015)04-0068-03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類號(hào):TV52;TV853;X43

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