1998年7月5日至8月4日位于湖北省蒲圻市长江右岸的长江赤壁干堤老堵口,先后发生9处管涌群,险情发生后,按预案要求,迅速组织力量进行抢险,通过采用砂石反滤堆法处理。成功堵住管涌,避免了决堤溃口的恶性事故的发生。
一、基本情况
赤壁干堤老堵口,又名倒口,位于湖北省蒲圻市长江右岸。因历史上该堤段曾多次出现“倒堤溃口”而得名。该堤全长3.11km,是长江干堤著名的管涌险段之一。1998年汛期,老堵口桩号334+190~335+678、距背水堤脚51~121m的水沟和水塘内,先后发生溃口性管涌群9处,每处管涌孔10个以上,最多达40多个;孔径一般2~10cm,最大达50cm;管涌孔逸出高程22.0~24.7m(吴松基面,下同)。该堤段面宽6m,堤内外坡为1:3,临水堤外临河陡坎,背水堤内禁脚宽30m,高程26.5~27.0m,100m范围内为排水沟或渊塘。(见图5-3-1)。
二、险情的发生、发展情况
图5-3-1 赤壁干堤老堵口管涌区平面示意图
1998年7月5日至8月4日先后发生管涌群9处,其中1号、2号、3号、4号和6号尤为严重。
1号管涌群:7月5日外江水位32.17m时,在桩号334+924处,距背水堤脚88m、25.6m2范围的菜园内,发生孔径3~5cm的管涌孔13个,翻沙鼓水。7月25日7时,当第二次洪峰上涨,水位32.39m时,险情向下段发展,即334+927~334+935之间,30m2范围内又出现11个管涌孔,最大孔径15cm,最小孔径3cm,水量约0.05m3/s,浑水带细沙。8月6日,管涌水量加大,同时下段管涌群向距堤脚84m的水塘中发展。8月15~16日,经导滤堆处理后,仍有时浑时清现象。8月17日上午,外江水位33.10m,上段基本稳定,但下段管涌群进一步向堤脚方向水塘中扩展,并在334+930处有两孔孔径由原来15cm扩大到30~40cm,两孔平行大堤轴线,相距4.5m,距堤脚81m,总出水量达0.15~0.20m3/s。
2号管涌群:7月7日,外江水位32.15m时,桩号334+708、距背水堤脚86m处,在81m2范围内有10孔翻沙鼓水,孔径2~5cm,出险地面高程24.3m。8月6日,管涌范围向下游扩大至104m2,孔数增至14孔。
3号管涌群:7月8日,当外江水位31.91m时,在桩号335+551、距背水堤脚84m、104m2范围内的排水沟边发生管涌群,共3孔,孔径8~10cm,冒水、气和沙,沟底高程22.00m。8月8日,管涌面积扩大至178m2,孔数增至6孔。8月11日下午经水下摸探发现少量带沙现象,12日下午6~9时处理后,又于14日,管涌向堤脚方向移动3m,16日再次发展到距堤脚77m的鱼塘内,其最大孔径40cm以上,并有带沙冒泡现象。8月30日至9月2日,长江水位仍高达33.07~33.09m,出水量达0.1~0.2m3/s,在塘埂导滤堆范围内时有带沙现象。
4号管涌群:7月8日,当外江水位31.91m时,在桩号335+666、距背水堤脚103m处的水塘埂上,出现管涌群,发现时最大管涌孔径12cm,孔口高程24.7m。7月25日,在下段仅相距2m,沿堤长10m、宽3m的水塘中又出现20余孔管涌,孔径最大达12cm,最小3cm,塘底高程22m,水深2.1m。8月11~14日,塘埂上管涌群不断向周边扩展,且出水量增大,带青灰沙。15日凌晨,管涌群向堤脚方向水塘中发展(塘底高程22.00m),主孔已扩大到30~50cm,周边孔数10~15个,出水流量0.2m3/s,水头高90cm。
6号管涌群:7月26日,外江水位32.90m,在桩号334+520~334+545处,距背水堤脚60m、490m2范围内发生蜂窝状管涌孔40多个,孔径3~5cm,孔口高程24.2m。8月5日,管涌群范围扩大至803m2,孔数增至60余个,冒浑水和气泡,带少量沙。8月上中旬,该处管涌群多次恶化,逐步扩展,到8月14日管涌群面积已达1100m2。
其他管涌发生情况如表5-3-1所示。
表5-3-1 1998年赤壁干堤老堵口5号、7号、8号、9号管涌发生情况
三、危险原因
老堵口大范围管涌群的出现,与地质、汛情等因素有关。一是堤基下为强透水层。据1990年物探资料和1991年、1997年地质钻探资料分析,该段地层为第四纪全新统河湖相混合沉积物,具有二元结构,高程19.0~21.5m(距表层5.2~2.7m)以上以淤泥质粘土和沙壤土为主,以下至高程8.2m为粉细砂及中粗砂夹淤泥质粘土透镜体,其砂层矿物为石英、白云母等;高程8.2m以下可见黑色或墨绿色砂岩。二是渗径短,背水堤内覆盖薄弱。该段堤迎水面无滩,堤背水面由于人类活动和历史溃口形成渊塘,其塘宽100余米,塘底高程多在21.2~22.00m,使覆盖厚度严重不足。三是内外水头压力大。1998年长江遭遇特大洪水,水位高,历时久,大堤内外水头差在7~11m的时间达87天。综上所述,第四纪土层结构的空间分布规律决定了单透水层渗流场的边界条件,而堤外无滩使地下水有充足的补给和入渗途径;堤后渊塘形成较薄的堤基表土层,这种复杂渗流场的边界条件及第四纪浅层粉细砂及中粗砂层地下水的渗透作用,即是堤内局部发生管涌的主要原因。
四、抢险救援措施
老堵口管涌险情抢护过程主要有以下三个阶段。
(1)险情发生阶段(7月5日至8月4日)的抢护。老堵口9处管涌群发生在长江第一次洪峰至第三次洪峰期间。险情发生后,按预案要求,迅速组织力量进行抢护,均采用砂石反滤堆处理。根据险情发生时的情况,1号、3号、9号管涌采取三级配(厚度粗砂0.1~0.2m,瓜米石0.2m,碎石0.1m),2号、5~8号均采取二级配(厚度粗砂0.1~0.2m,瓜米石0.2m),4号管涌也采取三级配,其中7月25日对水塘内30m2的反滤堆的每层厚度为0.7m,经过上述处理,管涌出清水,险情初步控制。
(2)险情发展恶化阶段(8月5日至8月18日)的抢护。8月5日,长江高水位在持续30多天情况下,第四次洪峰开始起涨,至8月18日长江水位再次超历史记录,险情不断发展恶化,不仅流量加大,而且夹带粉细砂。对此,指挥部按预案要求加大了险情处理力度。8月5日,对6号管涌群采取二级反滤处理,使803m2范围内60余个管涌孔均出清水,耗用砂石料187.8m3。8月7日,2号管涌群向下游发展,组织力量100人,采取三级配反滤。8月8日,3号、4号管涌群发展变化,当天采取加大反滤层厚度(每层厚度为0.3m)处理,并耗用109m3(4号耗石101.8m3),并将4号管涌群原直径1.4m的反滤堆扩大到直径12m。8月12日,3号管涌群出浑水,处理范围80m2,其粗砂、瓜米石、碎石厚度各增至0.4m。8月14日16时,4号管涌群渗水又出现带沙,管涌向靠水塘一侧周边扩散,将原反滤堆上大碎石清除后,在瓜米石层上采取四级反滤,使反滤堆范围扩大到长12~15m,宽9m,高出塘水面1.5m,险情得到初步控制。为便于险情恶化后及时处理,在水塘中预先做四级反滤(各层0.5m),平水面,并在四周侧面铺土工织物布,将反滤堆扩大到330m2(长22m,宽15m)。8月16日,3号管涌群出水量加大,并带少量细沙,指挥部立即组织兵力,加大反滤雄,反滤层厚由0.4m加大到0.5m,使反滤堆范围扩大到200m2(20m×10m)。8月17日上午,1号管涌群四周出浑水并严重带沙,水头高出塘水面1.5m。当即采取四级反滤处理(反滤堆下部直径30m,水下深3m;水面以上直径8m,高1.7m),使险情得到初步控制。在此期间,为缓解险情,指挥部决定实施蓄水反压措施,8月13日17时开始筑围堰,14日凌晨充水,至15时,水位抬高0.2~0.3m(堰内水位24.5m)。
(3)险情稳定控制阶段(8月19日以后)的维护。鉴于长江第六次洪峰8月16日水位上涨速率加快、险情不断恶化的实际情况,指挥部决定再次抬高反压围堰水位。19日7时开始经811充水,围堰水位抬高0.5m,以后又多次加固围堰蓄水,至9月4日堰内最高水位达到25.43m。与此同时对险情严重的1号、3号、4号管涌群作局部反滤和增加石料压重处理,使9处管涌群险情全部得到了有效控制。
老堵口险区从管涌发生至9月19日基本停止渗水,为期76天,抢险过程中投入地方和部队官兵共10.5万人次,砂石料17000m3:,抢做土方16500m2,调用船只220船次,调用运输车辆3100台班,架浮桥2座,长180m,耗楠竹2000根,架设照明线路9300m。
五、经验总结
老堵口管涌群属溃口性险情,其抢险成功的主要经验有以下三条。
(一)加强巡堤查险,力求险情早发现早报告。老堵口的作法是:根据该段水下险情难以发现的特点,专门成立水下特别查险队,实行全天候巡查,并制定严格的巡查制度,保证了险情早发现早报告,为及时除险赢得了时间。
(二)制定和及时修订抢险预案,这是抢险成功的重要手段。凡事预则立,不预则废。老堵口管涌群险情发生并非偶然,根据多年险情及其抢护特点,早在汛初就制定了抢险预案,1998年7月26日及8月13日又分别按抢特大险情和溃口性险情要求修订预案,使之更符合实际,为抢险起到了重要的指导作用。
(三)抢险组织、人员、物料、技术措施四落实。抢险组织、人员、物料、技术措施构成防汛抢险四大基本要素,缺一不可。其中抢险组织是保证,抢险人员是前提,抢险物料是基础,技术措施是关键。老堵口成立了以市、镇、村、部队领导及技术人员参加的抢险临时指挥部,并落实责任,做到凡抢险领导必须到现场指挥;抢险救援的地方力量和部队官兵吃住在险段附近,保证出险后20min内赶到现场;采取险点、定点、机动三种备料方式备足防汛物料,宁可备而不用,不可用而无备;在技术措施上采取砂石反滤控制基础逸沙,同时蓄水反压。老堵口正是狠抓了以上四个方面的全面落实,因而才取得了抢险成功。值得一提的是,在老堵口险区实施大面积蓄水反压这一技术措施,运用效果十分显著。实践证明,充分利用地形条件实行大面积蓄水反压,既减少由于单个险区反压造成工程量、物力的增加和防守的困难,又有效地控制了老险情的恶化,防止了新险情的发生。
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