談水利工程除險施工技術(shù)

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［摘要］水利工程受自然災害影響往往具有較大的安全隱患，通過對水利工程面臨的不確定性、突發(fā)性和破壞性險情特點和水利工程除險中的應急技術(shù)預案、緊急處置方案、安全性評價等內(nèi)容進行分析，在此基礎上明確總結(jié)出施工技術(shù)的研究內(nèi)容、方法和對象，將更加及時、有效的防控各類險情。以期為除險加固方案設計及其綜合效應評價提供科學依據(jù)。

［關鍵詞］工程險情;技術(shù)方案;搶險施工;水利工程

1水利工程除險施工技術(shù)

1．1工程險情特點

突發(fā)性。地震、災害性氣候等自然因素導致的堰塞湖、泥石流、滑坡等重大水利工程險情屬于突發(fā)性事件，這種自然災害對工程緊急除險、水利設施安全等產(chǎn)生的威脅也具有突發(fā)性。破壞性。自然災害往往會引發(fā)重大的水利工程險情，其破壞性極強且導致的后果非常嚴重。其中，自然災害的破壞性主要體現(xiàn)在以下方面:對水利設施產(chǎn)生破壞作用，甚至引起嚴重的后果或重大工程險情;對周邊生態(tài)環(huán)境造成不利影響，使得施工環(huán)境與作業(yè)條件較差。不確定性。災害發(fā)生前難以準確預測其危害程度以及具體位置，并且災害發(fā)生后無法有效判斷水利設施的安全狀態(tài)，無法準確預測是否還會發(fā)生后續(xù)自然災害。因此，水利工程除險施工的不確定因素多，險情排除時需考慮多種因素。

1．2緊急處理技術(shù)

1．2．1安全性評價水利工程除險加固以安全性評價為基本前提，其實現(xiàn)流程為:(1)合理確定評價范圍，主要包括工程設施本身的安全性、除險加固施工作業(yè)的安全性、地質(zhì)災害影響水利設施的安全性以及上游水電設施的安全性，例如攔河壩安全運行受堰塞湖、潛在滑坡體影響，各類險情綜合作用對大壩安全狀態(tài)產(chǎn)生威脅。(2)科學規(guī)范評價方法，工程實踐中如何選擇合適的方法逐漸引起重點關注。如唐家山堰塞湖受汶川地震影響的安全狀況，尤其是判斷分析潰決情形時存在較多的技術(shù)難題;工程加固整治后出臺了除險技術(shù)導則，明確規(guī)范了相關技術(shù)問題和安全性評價內(nèi)容，為湖庫除險設計提供指導依據(jù);此外，非常有必要出臺各種工程險情的除險技術(shù)規(guī)范，為盡快解決工程險情提供指導。(3)掌握先進的險情信息獲取技術(shù)，發(fā)生險情后快速掌握相關信息、及時查明工程險情是除險技術(shù)決策的重要依據(jù)。然而，在惡劣的環(huán)境條件下或緊急情況時做到這一點存在較大的難度，對此要加強研發(fā)和應用先進的設備，如利用信息化技術(shù)快速傳輸數(shù)據(jù)、以專用的設備快速探測受損的工程設備、選用遙感技術(shù)快速獲取地理信息等［1－3］。

1．2．2處置方案優(yōu)選除險技術(shù)決策的實質(zhì)是處置方案的優(yōu)選，選擇合適的處置方案對工程險情的排除、實施緊急處置措施具有關鍵作用。充分考慮安全性評價的相關內(nèi)容，進一步明確處置方案優(yōu)選時還要解決的問題包括:(1)技術(shù)上可行，實施的緊急除險措施滿足實時性要求，同時能夠有效解決工程險情問題，在技術(shù)上可靠且有類似的施工或搶險經(jīng)驗。(2)現(xiàn)場作業(yè)條件達到要求，現(xiàn)場具備搶險所需的電力供應、搶險作業(yè)空間、物料與設備進場等條件。(3)除險施工控制，緊急除險技術(shù)的施工方法、工程設計較其它建設項目，其技術(shù)要求較低且屬于原則性問題。通常情況下，根據(jù)原則性或一般性處置方案的技術(shù)要求，專業(yè)搶險施工隊伍能夠結(jié)合搶險經(jīng)驗或施工方法全面細化各類技術(shù)要求。然而對于特殊的搶險技術(shù)措施，如爆破作業(yè)在工程搶險過程中，若操作不當很可能引起嚴重的后果或進一步加劇險情;對此，爆破施工控制技術(shù)按照不同的工程設施受損情況提出了具體的控制指標和明確的要求［4］。

1．2．3技術(shù)預案探析目前，關于突發(fā)事件的法律法規(guī)日趨完善，突發(fā)事件也逐漸引起各級部門的重視，且水利工程應急預案較為齊全，然而工程實踐中比較注重組織指揮的探究。技術(shù)層面上水利工程各級應急預案不夠深入、具體，并且發(fā)生險情后的技術(shù)準備明顯不足，若未能妥善處置水利工程險情極易產(chǎn)生嚴重的后果。所以，有必要科學制定與探究除險技術(shù)方案，明確規(guī)定水利工程運行期、建設期、設計階段和項目立項等環(huán)節(jié)的技術(shù)要點［5］。其中，自然災害可能產(chǎn)生的險情應引起工程項目立項審查的關注，要準確把關和論證其可能產(chǎn)生的后果，特別是水電站梯級開發(fā)建設項目;水利工程的安全狀況受自然災害的影響，應作為工程設計重點考慮的環(huán)節(jié)，對此必須準確分析大壩的安全泄洪能力;建設過程中要查明工程安全運行受自然災害的影響因素，全面分析與收集有關資料信息;水利項目運行期，要加強監(jiān)測與分析重大危險源、工程自身安全因素，充分考慮各方面因素合理修訂、制定除險技術(shù)預案。針對中小型水利工程建設標準低、運行時間長、維修養(yǎng)護不善等特點，迫切需要形成一套完整的除險技術(shù)預案，完善相關的技術(shù)準備工作。

2搶險施工技術(shù)

2．1研究對象

1)江河堤防裂縫、漫溢、漏洞、決口、管涌的排險。一般地，堤防險情包括決口、風浪、裂縫、滑坡、管涌、漫溢、陷坑、塌陷、滲水等，其中堤防險情最為常見的是管涌。一旦裂縫險情進一步擴大將產(chǎn)生崩岸、滑坡等災害，若未能及時封堵漏洞將快速發(fā)展成決口，一旦發(fā)現(xiàn)危害極大的堤防決口、漫溢等災害必須盡快排險。2)堰塞湖、泥石流及近壩庫岸滑坡的排險。近壩庫岸受強降雨、地震作用產(chǎn)生諸多危害，并嚴重威脅著水利工程的安全運行，特別是深山峽谷地區(qū)的危害程度更為突出。工程實踐中比較常見的有堰塞湖、泥石流、山體崩塌、涌浪及滑坡等災害，明顯制約著水利工程搶險工作的開展。3)壩坡失穩(wěn)、土石壩泄洪能力不足及滲流破壞的排險。土石壩為我國絕大多數(shù)病險水庫的壩體類型，并且土石壩發(fā)生潰壩事故的概率較高。調(diào)查顯示，引起潰壩的原因主要有壩坡失穩(wěn)、滲流破壞、洪水漫頂?shù)?，其中地震涌浪、地震、泄洪時閘門失靈、泥石流、泄洪能力低、庫區(qū)滑坡涌浪、遭遇超標洪水等屬于導致潰壩的因素。4)洪水與地震的綜合作用下重力壩、堆石壩和拱壩的排險。實踐表明，面板堆石壩、重力壩和拱壩的抗震性能較好，但許多大壩或多或少的具有一定缺陷，在洪水與地震的共同作用下極易引起潰壩或重大險情。例如，服役年限較長的漿砌石包殼堆石壩、建設于軟巖地基或覆蓋層上的重力壩、壩肩巖體較差的拱壩及早期建成的面板堆石壩等。5)閘門、效能設施、溢洪道和泄洪洞失事的排險。水利工程中泄水系統(tǒng)作為重要的安全設施，若發(fā)生險情將直接影響著大壩安全。泄洪洞與導流洞相結(jié)合、出口被淹沒以及進水流態(tài)不好的情況下，極易發(fā)生險情。超設計標準洪水對兩岸山體、下游河道及消力池產(chǎn)生明顯的沖刷破壞，閘門開啟受阻的情況下很容易引發(fā)洪水漫頂潰壩。6)輸電設備、開關站、地面廠房、進水口的排險。飛石、崩塌、滑坡、滾石、泥石流、地震等災害很容易對電氣設施及地面建筑物產(chǎn)生破壞，其中深山峽谷地區(qū)的破壞作用更加嚴重。例如，汶川地震中輸電設備、開關站、地面廠房和進水口發(fā)生明顯的損壞。

2．2研究內(nèi)容

1)快速勘查險情。搶險作業(yè)成功實施的重要環(huán)節(jié)是快速勘查險情，主要包括以下內(nèi)容:收集整理工程的運行、施工和設計資料;掌握水利設施的受損程度與具體部位;明確搶險作業(yè)的處置要求與實施部位;勘查自然災害的相關信息和威脅設施安全的因素;了解搶險作業(yè)條件與設施周邊環(huán)境。為解決工程實踐中遇到問題，運用先進的方法和設備快速勘查險情，通過加強便捷性、及時有效的險情勘查技術(shù)研究，由此實現(xiàn)工程險情的快速勘查和新技術(shù)的推廣應用。2)快速進場到位。保證搶險設備、人員和物料的快速進場到位屬于成功實施搶險作業(yè)的基本前提，水利設施受自然災害影響發(fā)生險情，對其除險施工時可能受泥石流、道路塌陷、崩塌、山體滑坡等作用而中斷交通，特殊情況下還要對搶險作業(yè)點修筑臨時道路。其中，快速搶通道路是施工重點，主要涉及直升機吊運、臨時橋梁架設、隧洞塌方清除貫通、清除滾石、水上交通運輸、橋梁緊急加固、緊急修復塌陷段道路、快速挖除滑坡體等。3)快速搶險施工。此環(huán)節(jié)為實現(xiàn)除險處置方案的核心，充分考慮技術(shù)方案明確時限要求與施工任務，快速制定科學可行的技術(shù)方案，工程實踐中需要解決的問題包括:(1)搶險方法的優(yōu)選。根據(jù)工程地質(zhì)、周邊地形、交通條件、水文氣象及流域等因素，考慮搶險對象的特性特征快速、有效的比選確定施工方法。(2)技術(shù)難點的處理。深入分析與正常施工相比搶險時可能遇到的技術(shù)難點，在此基礎上提出有效的解決方法，并保證搶險作業(yè)的按預期開展。例如，選用路基箱鋪墊法搶險疏通舟曲泥石流，對處理反鏟沉陷問題具有明顯成效。(3)資源的合理配置。搶險施工具有作業(yè)條件特殊、時效性強、任務重等特點，許多不確定因素均可對險情控制產(chǎn)生不利作用，按照惡劣環(huán)境條件下保證工程搶險作業(yè)提前完成施工任務的原則，合理配置資源。(4)搶險作業(yè)的有序組織。合理規(guī)劃施工程序、道路和作業(yè)面是搶險作業(yè)的重點，由此確?，F(xiàn)場組織的高效指揮與通信暢通。4)安全控制措施?？傮w上可以將搶險安全劃分為如下方面:(1)施工設備與作業(yè)人員的安全。一般情況下，搶險作業(yè)的安全風險較高，為了避免發(fā)生更大的安全問題以及按時完成搶險作業(yè)，非常有必要快速排查各類險情。充分考慮工程搶險作業(yè)條件，運用先進的安全預警和安全監(jiān)測技術(shù)查清重大危險源，加強搶險作業(yè)安全管理減少其安全威脅。(2)合理控制水利設施受搶險作業(yè)的不利影響，如溢洪道開挖時選用爆破作業(yè)法，而土石壩自身安全受爆破震動影響明顯。因此，工程搶險時必須全面分析各方面不利因素，采取切實可行的技術(shù)措施防止搶險作業(yè)進一步加劇已受損水利設施的險情。

2．3研究方法

1)工程類型劃分法。根據(jù)不同的搶險施工重點及其工程類型，將水利工程搶險施工技術(shù)分為引水發(fā)電系統(tǒng)、泄洪系統(tǒng)、拱壩、重力壩、面板堆石壩、土石壩和江河堤防。其中，中小型水利工程的抗風險能力低且數(shù)量較多，此類工程作為一類災害除險分類，將堰塞湖、泥石流和滑坡等地質(zhì)災害歸入三類除險。采用以上分類方法，能夠比較全面系統(tǒng)的研究工程搶險施工技術(shù)。2)施工專業(yè)法。水利工程按照搶險施工專業(yè)類型分為機電設備與金屬結(jié)構(gòu)除險、混凝土作業(yè)、鉆灌、鉆爆、開挖等作業(yè)。采用該分類方式，可以較為深入的研究搶險施工的某一專業(yè)技術(shù)，并且有利于提高工程搶險隊的專業(yè)技能。3)技術(shù)路線法。收集整理某一項或某一類搶險施工技術(shù)的資料信息，通過對工程搶險施工與現(xiàn)有技術(shù)方法、安全控制措施的適用性分析，在搶險施工作業(yè)中引入有效的、快速搶險“四新”技術(shù)，加強各方技術(shù)合作和新型搶險設備的研發(fā)。

3結(jié)語

水利工程受自然災害影響往往具有較大的安全隱患，所以安全性評價為受損工程除險的基本前提，對此要選取規(guī)范的評價方法;工程除險技術(shù)決策的核心是處置方案的科學確定，需要加強應急預案的深入研究。通過研究搶險施工技術(shù)，明確自然災害的危害程度及其破壞形式，合理確定加固整治的對象，同時要實施分類研究和技術(shù)路線系統(tǒng)分析。隨著科技的發(fā)展以及應急響應機制的完善，水利工程除險技術(shù)將得到深入研究，未來將更加及時、有效的防控各類險情。

參考文獻

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作者：劉若華 單位：遼寧省昌圖縣水利事務服務中心