談水利工程除險(xiǎn)施工技術(shù)

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［摘要］水利工程受自然災(zāi)害影響往往具有較大的安全隱患，通過(guò)對(duì)水利工程面臨的不確定性、突發(fā)性和破壞性險(xiǎn)情特點(diǎn)和水利工程除險(xiǎn)中的應(yīng)急技術(shù)預(yù)案、緊急處置方案、安全性評(píng)價(jià)等內(nèi)容進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上明確總結(jié)出施工技術(shù)的研究?jī)?nèi)容、方法和對(duì)象，將更加及時(shí)、有效的防控各類(lèi)險(xiǎn)情。以期為除險(xiǎn)加固方案設(shè)計(jì)及其綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］工程險(xiǎn)情;技術(shù)方案;搶險(xiǎn)施工;水利工程

1水利工程除險(xiǎn)施工技術(shù)

1．1工程險(xiǎn)情特點(diǎn)

突發(fā)性。地震、災(zāi)害性氣候等自然因素導(dǎo)致的堰塞湖、泥石流、滑坡等重大水利工程險(xiǎn)情屬于突發(fā)性事件，這種自然災(zāi)害對(duì)工程緊急除險(xiǎn)、水利設(shè)施安全等產(chǎn)生的威脅也具有突發(fā)性。破壞性。自然災(zāi)害往往會(huì)引發(fā)重大的水利工程險(xiǎn)情，其破壞性極強(qiáng)且導(dǎo)致的后果非常嚴(yán)重。其中，自然災(zāi)害的破壞性主要體現(xiàn)在以下方面:對(duì)水利設(shè)施產(chǎn)生破壞作用，甚至引起嚴(yán)重的后果或重大工程險(xiǎn)情;對(duì)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(zāi)害發(fā)生前難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其危害程度以及具體位置，并且災(zāi)害發(fā)生后無(wú)法有效判斷水利設(shè)施的安全狀態(tài)，無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)是否還會(huì)發(fā)生后續(xù)自然災(zāi)害。因此，水利工程除險(xiǎn)施工的不確定因素多，險(xiǎn)情排除時(shí)需考慮多種因素。

1．2緊急處理技術(shù)

1．2．1安全性評(píng)價(jià)水利工程除險(xiǎn)加固以安全性評(píng)價(jià)為基本前提，其實(shí)現(xiàn)流程為:(1)合理確定評(píng)價(jià)范圍，主要包括工程設(shè)施本身的安全性、除險(xiǎn)加固施工作業(yè)的安全性、地質(zhì)災(zāi)害影響水利設(shè)施的安全性以及上游水電設(shè)施的安全性，例如攔河壩安全運(yùn)行受堰塞湖、潛在滑坡體影響，各類(lèi)險(xiǎn)情綜合作用對(duì)大壩安全狀態(tài)產(chǎn)生威脅。(2)科學(xué)規(guī)范評(píng)價(jià)方法，工程實(shí)踐中如何選擇合適的方法逐漸引起重點(diǎn)關(guān)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(shí)存在較多的技術(shù)難題;工程加固整治后出臺(tái)了除險(xiǎn)技術(shù)導(dǎo)則，明確規(guī)范了相關(guān)技術(shù)問(wèn)題和安全性評(píng)價(jià)內(nèi)容，為湖庫(kù)除險(xiǎn)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)依據(jù);此外，非常有必要出臺(tái)各種工程險(xiǎn)情的除險(xiǎn)技術(shù)規(guī)范，為盡快解決工程險(xiǎn)情提供指導(dǎo)。(3)掌握先進(jìn)的險(xiǎn)情信息獲取技術(shù)，發(fā)生險(xiǎn)情后快速掌握相關(guān)信息、及時(shí)查明工程險(xiǎn)情是除險(xiǎn)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(shí)做到這一點(diǎn)存在較大的難度，對(duì)此要加強(qiáng)研發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備，如利用信息化技術(shù)快速傳輸數(shù)據(jù)、以專(zhuān)用的設(shè)備快速探測(cè)受損的工程設(shè)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(xiǎn)技術(shù)決策的實(shí)質(zhì)是處置方案的優(yōu)選，選擇合適的處置方案對(duì)工程險(xiǎn)情的排除、實(shí)施緊急處置措施具有關(guān)鍵作用。充分考慮安全性評(píng)價(jià)的相關(guān)內(nèi)容，進(jìn)一步明確處置方案優(yōu)選時(shí)還要解決的問(wèn)題包括:(1)技術(shù)上可行，實(shí)施的緊急除險(xiǎn)措施滿足實(shí)時(shí)性要求，同時(shí)能夠有效解決工程險(xiǎn)情問(wèn)題，在技術(shù)上可靠且有類(lèi)似的施工或搶險(xiǎn)經(jīng)驗(yàn)。(2)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件達(dá)到要求，現(xiàn)場(chǎng)具備搶險(xiǎn)所需的電力供應(yīng)、搶險(xiǎn)作業(yè)空間、物料與設(shè)備進(jìn)場(chǎng)等條件。(3)除險(xiǎn)施工控制，緊急除險(xiǎn)技術(shù)的施工方法、工程設(shè)計(jì)較其它建設(shè)項(xiàng)目，其技術(shù)要求較低且屬于原則性問(wèn)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(zhuān)業(yè)搶險(xiǎn)施工隊(duì)伍能夠結(jié)合搶險(xiǎn)經(jīng)驗(yàn)或施工方法全面細(xì)化各類(lèi)技術(shù)要求。然而對(duì)于特殊的搶險(xiǎn)技術(shù)措施，如爆破作業(yè)在工程搶險(xiǎn)過(guò)程中，若操作不當(dāng)很可能引起嚴(yán)重的后果或進(jìn)一步加劇險(xiǎn)情;對(duì)此，爆破施工控制技術(shù)按照不同的工程設(shè)施受損情況提出了具體的控制指標(biāo)和明確的要求［4］。

1．2．3技術(shù)預(yù)案探析目前，關(guān)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(jí)部門(mén)的重視，且水利工程應(yīng)急預(yù)案較為齊全，然而工程實(shí)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(jí)應(yīng)急預(yù)案不夠深入、具體，并且發(fā)生險(xiǎn)情后的技術(shù)準(zhǔn)備明顯不足，若未能妥善處置水利工程險(xiǎn)情極易產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。所以，有必要科學(xué)制定與探究除險(xiǎn)技術(shù)方案，明確規(guī)定水利工程運(yùn)行期、建設(shè)期、設(shè)計(jì)階段和項(xiàng)目立項(xiàng)等環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)［5］。其中，自然災(zāi)害可能產(chǎn)生的險(xiǎn)情應(yīng)引起工程項(xiàng)目立項(xiàng)審查的關(guān)注，要準(zhǔn)確把關(guān)和論證其可能產(chǎn)生的后果，特別是水電站梯級(jí)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目;水利工程的安全狀況受自然災(zāi)害的影響，應(yīng)作為工程設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮的環(huán)節(jié)，對(duì)此必須準(zhǔn)確分析大壩的安全泄洪能力;建設(shè)過(guò)程中要查明工程安全運(yùn)行受自然災(zāi)害的影響因素，全面分析與收集有關(guān)資料信息;水利項(xiàng)目運(yùn)行期，要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與分析重大危險(xiǎn)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(xiǎn)技術(shù)預(yù)案。針對(duì)中小型水利工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、維修養(yǎng)護(hù)不善等特點(diǎn)，迫切需要形成一套完整的除險(xiǎn)技術(shù)預(yù)案，完善相關(guān)的技術(shù)準(zhǔn)備工作。

2搶險(xiǎn)施工技術(shù)

2．1研究對(duì)象

1)江河堤防裂縫、漫溢、漏洞、決口、管涌的排險(xiǎn)。一般地，堤防險(xiǎn)情包括決口、風(fēng)浪、裂縫、滑坡、管涌、漫溢、陷坑、塌陷、滲水等，其中堤防險(xiǎn)情最為常見(jiàn)的是管涌。一旦裂縫險(xiǎn)情進(jìn)一步擴(kuò)大將產(chǎn)生崩岸、滑坡等災(zāi)害，若未能及時(shí)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(zāi)害必須盡快排險(xiǎn)。2)堰塞湖、泥石流及近壩庫(kù)岸滑坡的排險(xiǎn)。近壩庫(kù)岸受強(qiáng)降雨、地震作用產(chǎn)生諸多危害，并嚴(yán)重威脅著水利工程的安全運(yùn)行，特別是深山峽谷地區(qū)的危害程度更為突出。工程實(shí)踐中比較常見(jiàn)的有堰塞湖、泥石流、山體崩塌、涌浪及滑坡等災(zāi)害，明顯制約著水利工程搶險(xiǎn)工作的開(kāi)展。3)壩坡失穩(wěn)、土石壩泄洪能力不足及滲流破壞的排險(xiǎn)。土石壩為我國(guó)絕大多數(shù)病險(xiǎn)水庫(kù)的壩體類(lèi)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(shí)閘門(mén)失靈、泥石流、泄洪能力低、庫(kù)區(qū)滑坡涌浪、遭遇超標(biāo)洪水等屬于導(dǎo)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(xiǎn)。實(shí)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(xiǎn)情。例如，服役年限較長(zhǎng)的漿砌石包殼堆石壩、建設(shè)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(mén)、效能設(shè)施、溢洪道和泄洪洞失事的排險(xiǎn)。水利工程中泄水系統(tǒng)作為重要的安全設(shè)施，若發(fā)生險(xiǎn)情將直接影響著大壩安全。泄洪洞與導(dǎo)流洞相結(jié)合、出口被淹沒(méi)以及進(jìn)水流態(tài)不好的情況下，極易發(fā)生險(xiǎn)情。超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水對(duì)兩岸山體、下游河道及消力池產(chǎn)生明顯的沖刷破壞，閘門(mén)開(kāi)啟受阻的情況下很容易引發(fā)洪水漫頂潰壩。6)輸電設(shè)備、開(kāi)關(guān)站、地面廠房、進(jìn)水口的排險(xiǎn)。飛石、崩塌、滑坡、滾石、泥石流、地震等災(zāi)害很容易對(duì)電氣設(shè)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(yán)重。例如，汶川地震中輸電設(shè)備、開(kāi)關(guān)站、地面廠房和進(jìn)水口發(fā)生明顯的損壞。

2．2研究?jī)?nèi)容

1)快速勘查險(xiǎn)情。搶險(xiǎn)作業(yè)成功實(shí)施的重要環(huán)節(jié)是快速勘查險(xiǎn)情，主要包括以下內(nèi)容:收集整理工程的運(yùn)行、施工和設(shè)計(jì)資料;掌握水利設(shè)施的受損程度與具體部位;明確搶險(xiǎn)作業(yè)的處置要求與實(shí)施部位;勘查自然災(zāi)害的相關(guān)信息和威脅設(shè)施安全的因素;了解搶險(xiǎn)作業(yè)條件與設(shè)施周邊環(huán)境。為解決工程實(shí)踐中遇到問(wèn)題，運(yùn)用先進(jìn)的方法和設(shè)備快速勘查險(xiǎn)情，通過(guò)加強(qiáng)便捷性、及時(shí)有效的險(xiǎn)情勘查技術(shù)研究，由此實(shí)現(xiàn)工程險(xiǎn)情的快速勘查和新技術(shù)的推廣應(yīng)用。2)快速進(jìn)場(chǎng)到位。保證搶險(xiǎn)設(shè)備、人員和物料的快速進(jìn)場(chǎng)到位屬于成功實(shí)施搶險(xiǎn)作業(yè)的基本前提，水利設(shè)施受自然災(zāi)害影響發(fā)生險(xiǎn)情，對(duì)其除險(xiǎn)施工時(shí)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(duì)搶險(xiǎn)作業(yè)點(diǎn)修筑臨時(shí)道路。其中，快速搶通道路是施工重點(diǎn)，主要涉及直升機(jī)吊運(yùn)、臨時(shí)橋梁架設(shè)、隧洞塌方清除貫通、清除滾石、水上交通運(yùn)輸、橋梁緊急加固、緊急修復(fù)塌陷段道路、快速挖除滑坡體等。3)快速搶險(xiǎn)施工。此環(huán)節(jié)為實(shí)現(xiàn)除險(xiǎn)處置方案的核心，充分考慮技術(shù)方案明確時(shí)限要求與施工任務(wù)，快速制定科學(xué)可行的技術(shù)方案，工程實(shí)踐中需要解決的問(wèn)題包括:(1)搶險(xiǎn)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(xiǎn)對(duì)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(diǎn)的處理。深入分析與正常施工相比搶險(xiǎn)時(shí)可能遇到的技術(shù)難點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上提出有效的解決方法，并保證搶險(xiǎn)作業(yè)的按預(yù)期開(kāi)展。例如，選用路基箱鋪墊法搶險(xiǎn)疏通舟曲泥石流，對(duì)處理反鏟沉陷問(wèn)題具有明顯成效。(3)資源的合理配置。搶險(xiǎn)施工具有作業(yè)條件特殊、時(shí)效性強(qiáng)、任務(wù)重等特點(diǎn)，許多不確定因素均可對(duì)險(xiǎn)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(xiǎn)作業(yè)提前完成施工任務(wù)的原則，合理配置資源。(4)搶險(xiǎn)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(xiǎn)作業(yè)的重點(diǎn)，由此確?，F(xiàn)場(chǎng)組織的高效指揮與通信暢通。4)安全控制措施。總體上可以將搶險(xiǎn)安全劃分為如下方面:(1)施工設(shè)備與作業(yè)人員的安全。一般情況下，搶險(xiǎn)作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)較高，為了避免發(fā)生更大的安全問(wèn)題以及按時(shí)完成搶險(xiǎn)作業(yè)，非常有必要快速排查各類(lèi)險(xiǎn)情。充分考慮工程搶險(xiǎn)作業(yè)條件，運(yùn)用先進(jìn)的安全預(yù)警和安全監(jiān)測(cè)技術(shù)查清重大危險(xiǎn)源，加強(qiáng)搶險(xiǎn)作業(yè)安全管理減少其安全威脅。(2)合理控制水利設(shè)施受搶險(xiǎn)作業(yè)的不利影響，如溢洪道開(kāi)挖時(shí)選用爆破作業(yè)法，而土石壩自身安全受爆破震動(dòng)影響明顯。因此，工程搶險(xiǎn)時(shí)必須全面分析各方面不利因素，采取切實(shí)可行的技術(shù)措施防止搶險(xiǎn)作業(yè)進(jìn)一步加劇已受損水利設(shè)施的險(xiǎn)情。

2．3研究方法

1)工程類(lèi)型劃分法。根據(jù)不同的搶險(xiǎn)施工重點(diǎn)及其工程類(lèi)型，將水利工程搶險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)能力低且數(shù)量較多，此類(lèi)工程作為一類(lèi)災(zāi)害除險(xiǎn)分類(lèi)，將堰塞湖、泥石流和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害歸入三類(lèi)除險(xiǎn)。采用以上分類(lèi)方法，能夠比較全面系統(tǒng)的研究工程搶險(xiǎn)施工技術(shù)。2)施工專(zhuān)業(yè)法。水利工程按照搶險(xiǎn)施工專(zhuān)業(yè)類(lèi)型分為機(jī)電設(shè)備與金屬結(jié)構(gòu)除險(xiǎn)、混凝土作業(yè)、鉆灌、鉆爆、開(kāi)挖等作業(yè)。采用該分類(lèi)方式，可以較為深入的研究搶險(xiǎn)施工的某一專(zhuān)業(yè)技術(shù)，并且有利于提高工程搶險(xiǎn)隊(duì)的專(zhuān)業(yè)技能。3)技術(shù)路線法。收集整理某一項(xiàng)或某一類(lèi)搶險(xiǎn)施工技術(shù)的資料信息，通過(guò)對(duì)工程搶險(xiǎn)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(xiǎn)施工作業(yè)中引入有效的、快速搶險(xiǎn)“四新”技術(shù)，加強(qiáng)各方技術(shù)合作和新型搶險(xiǎn)設(shè)備的研發(fā)。

3結(jié)語(yǔ)

水利工程受自然災(zāi)害影響往往具有較大的安全隱患，所以安全性評(píng)價(jià)為受損工程除險(xiǎn)的基本前提，對(duì)此要選取規(guī)范的評(píng)價(jià)方法;工程除險(xiǎn)技術(shù)決策的核心是處置方案的科學(xué)確定，需要加強(qiáng)應(yīng)急預(yù)案的深入研究。通過(guò)研究搶險(xiǎn)施工技術(shù)，明確自然災(zāi)害的危害程度及其破壞形式，合理確定加固整治的對(duì)象，同時(shí)要實(shí)施分類(lèi)研究和技術(shù)路線系統(tǒng)分析。隨著科技的發(fā)展以及應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制的完善，水利工程除險(xiǎn)技術(shù)將得到深入研究，未來(lái)將更加及時(shí)、有效的防控各類(lèi)險(xiǎn)情。

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作者：劉若華 單位：遼寧省昌圖縣水利事務(wù)服務(wù)中心