陸渾干渠堤壩險情典型案例分析

□郝敬偉 □田京飛 □劉小軍（河南省陸渾水庫管理局）

1.灌區(qū)概況

陸渾灌區(qū)位于河南省西部，跨黃河、淮河兩大流域，主要分布在伊河兩側、伊洛河南側及北汝河北側，范圍涉及洛陽、平頂山、鄭州三市的嵩縣、伊川縣、汝陽縣、汝州市、偃師市、鞏義市、滎陽市七縣（市），全灌區(qū)總土地面積18.27萬hm2，規(guī)劃總控制灌溉面積12.05萬hm2。

陸渾灌區(qū)于1970年2月開工建設，規(guī)劃有總干渠、東一干渠、東二干渠、西干渠、灘渠5條干渠和75條支渠，總長度467.7 km。到目前為止，共完成干渠長261.4km，襯砌83.9km，建筑物1438座，其中填方壩257座；完成或部分完成支渠44條，長203.1km，襯砌71.6km；配套建筑物1340座。

陸渾灌區(qū)屬山區(qū)丘陵地貌，溝河縱橫?？偢汕隙伟介_渠，多涵洞渡槽；下段及其它干渠大都在淺山丘陵區(qū)，穿嶺跨溝，坡陡流急。經(jīng)過幾十年來的輸水運行，陸渾灌區(qū)大部分工程老化失修，功能明顯衰減，加之建筑物配套不完善，干渠堤壩工程險情不斷，嚴重制約了工程效益的正常發(fā)揮。

2.典型案例

2.1 牛溝渡槽進口管涌

牛溝渡槽位于東一干渠上段下游36+283m樁號處，是直徑2.5m的U型高架渡槽，長161.6m，橫跨牛溝河中段，進口漸變段距牛溝河左岸28m。2009年2月春灌期間，牛溝渡槽段過水流量17m3/s，渠道水位比往年稍高約7cm。某日下午17時30分，牛溝渡槽進口左岸距渡槽10m處的牛溝河左岸陡坡突然滑塌，滑體土方約420m3?；雒嬷猩喜楷F(xiàn)管涌點一處，管徑約6cm，其周圍出露滑面上的滲水也形成了較小面流，右邊另有一處明顯滲水面，但面積不大。經(jīng)對渡槽進口附近仔細查勘，發(fā)現(xiàn)渡槽進口右岸壩坡也有局部輕微沉陷，右岸壩頂公路有長10余米，寬1～2.5cm的裂縫出現(xiàn)。雖然渡槽基樁、槽身及堤壩未見異常，但出于輸水安全考慮，及時從伊川電廠退水終止了下游偃師、鞏義的灌溉輸水工作。停水后即對左岸滑坡進行了應急護砌，對右岸裂隙外滑體進行了開挖回填處理。在2009年4月中旬工程修復后的第一次通水中，右岸頂部又出現(xiàn)裂縫，并伴有輕度沉降，壩腳下也有滲水出漏。

2.2 廂溝壩滑坡

廂溝壩位于總干渠梁疙瘩段8+750m樁號處，右岸為半坡開挖，左岸為粘土填筑壩體，2005年曾因滲漏嚴重做過防滲處理但未采取導滲措施，坡腳一直存在滲漏現(xiàn)象?？紤]到壩下居民的生命安全，2008年9月又在坡腳下緊鄰民房做了2.0m的漿砌石擋墻和排水溝。

2009年4月25日下午13時，正處于灌區(qū)應急抗旱輸水期間，壩頂突然出現(xiàn)沉陷，最初1h沉陷近10cm。在渠首壓閘減流以盡快降低渠道水位的同時，組織了填土壓滲，至下午14時30分，填壓土方約11m3，此時壩坡中部新出現(xiàn)明顯滲濕并有鼓凸跡象，并且沉陷一直持續(xù)發(fā)展，隨即停止了壩頂土方填壓。至下午17時，沉陷逐漸變緩，18時最大沉降達65cm。險情發(fā)生時渠道水位接近歷年最高，為3.45m。

2.3 潘溝壩塌岸

潘溝壩位于總干渠梁疙瘩段4+620m樁號處，原為挖方段，右岸緊靠疏松的安山玢巖石坡，左岸依托由第四系殘坡積土層組成的陡坎，陡坎平均高約18m，渠道左岸距坎沿約25m，坎腳下地勢平坦，20m外即有民居。2011年5月5月晚上9時，陡坎大面積滑塌，波及至壩頂?shù)缆愤呇兀匆妷雾斅访娉霈F(xiàn)側移或沉陷。通水后做了應急處理：將滑塌土方向下深挖約10m，后回填碾壓恢復成斜坡，坡腳做2.5m重力擋墻（地面以上1.5m）。

2012年6月20日，時值全省抗旱的緊要關頭，下午15時，潘溝壩壩頂突現(xiàn)坍塌。經(jīng)過對現(xiàn)場仔細的查勘和認真分析，當即決定水庫及時停水，并開啟距潘溝壩最近的上游渠首退水閘、下游梁疙瘩退水閘將渠道里的水排入河道，以盡快減輕壩體壓力，避免發(fā)生垮壩事故。

自潘溝壩頂公路出現(xiàn)裂縫并塌陷開始，壩頂路面一直以每10min約5cm的速度快速沉陷，共歷時5h，最終壩頂沉陷面積約2m×11m=22m2，最大沉陷近1.55m，造成內壩坡兩塊襯砌水泥板向外傾坍并從中間折斷。除壩頂裂縫、塌陷外，在距壩腳擋墻約1m的坡面左腳僅有一處滲濕，面積約3.5m2，壩坡上未見滲水滲濕。塌岸發(fā)生時，渠道內最大引水43m3/s（20日8時渠首由40m3/s加至43m3/s，此處僅歷時5h），水位較歷年來輸水最大高度偏高約8cm，為3.55m。

3.成因分析

3.1 工程老化嚴重

陸渾干渠工程始建于20世紀七十年代，采用的是民辦公助投資方式，系大兵團作戰(zhàn)，群眾性施工，工程質量差，基礎施工標準低。部分壩段填筑時，土料雜質較多，干容重不均，夯壓不實，尤其是分期分段施工過程中銜接處填土、碾壓施工不規(guī)范，結合面密實度不夠。又經(jīng)過幾十年缺少必要維護的間斷通水運行，堤壩、涵洞的脫坡、裂縫、滲漏、變形現(xiàn)象較為普遍，再加上壩體本身的蟻穴、獸洞等隱患，造成堤壩工程老化嚴重，壩體強度嚴重下降。

3.2 壩體存在空洞

灌溉高峰期，渠道內流量大，水位偏高，堤壩承壓力較大；農(nóng)民灌溉用水又是白天多晚上少，造成渠道內水位夜升晝降，變化較大，不穩(wěn)定的水壓動力以及水環(huán)境下的自有重力促進了土壤顆粒的間隙運動，形成了壩體內夯壓不實部位土壤顆粒的垂向聚合和側向流失，久而久之在浸潤線以下的虛填部位形成空洞，時間越久，空洞的面積及高度也越來越大，從潘溝壩的沉陷深度、塌岸體積上，可見有些壩內空洞之大。這些空洞的存在是塌岸險情發(fā)生的根本原因。

3.3 水力侵蝕作用

這些險情都發(fā)生在通水高峰期間，這時渠道內水位較高，堤壩承壓力較大，一旦堤壩內存在裂縫或土壤間隙較大，就很容易形成滲漏。若外部護坡或土層密實度較好透水性差，又沒有導滲措施，滲水不易外透，就會在壩體空隙內積聚。一旦渠道水位抬高，浸潤線會隨之向上發(fā)展，所蓄水分也會逐漸向上侵蝕上部土體，形成浸潤淘刷，空隙逐漸聚合并上移形成空洞，同時空洞周圍土層也會遭受水力強力浸潤，造成大面積土層浸水軟化，承壓抗剪力衰減，導致空洞上部土體沉降，形成塌岸。因此說，渠道內水位較高，造成壩內水力侵蝕加強，空洞周圍大面積土體軟化難以承壓是塌岸形成的主要誘因。

4.經(jīng)驗及建議

4.1 陸渾灌區(qū)自開灌38年來，渠道水位一直偏低運行，從目前的滲漏狀況來看，渠道的承載力確實較低。今后通水過程中應嚴格控制渠道流量，高水位運行不能持續(xù)時間過長，否則將極易發(fā)生滑坡、垮壩險情。

4.2 灌溉高峰期間，水量調配應以先上游后下游，定時定量、分片統(tǒng)灌為原則，既可減少水量損失，提高灌溉效率，又可防止水位驟升驟降對渠道堤壩工程尤其是未護砌填方段帶來不良影響。4.3通水期間，應嚴格按照有關規(guī)定，切實加強工程巡查，對突發(fā)滲漏或有明顯變化的滲流、裂縫，更要加次或守護觀測，認真分析，及時對險情進行評估，并制定詳實可行的防險搶險預案，避免責任事故的發(fā)生。

4.4 渠道的日常養(yǎng)護不能僅限于壩坡除草、壩頂路面平整等面上工程，更應注重壩坡排水系統(tǒng)整修、壩體除害培護及滲水點填堵等。尤其對內壩坡新發(fā)現(xiàn)空洞、滲水點，應在通水前及時用細土填補夯實。待通水結束2-3d后，壩體內含水量減少，土體自然沉降后再及時補填一次。

4.5 滑坡處理應高度重視新老結合面的壓實質量，立陡滑面應削土成坡以利于夯壓，并采用和原土質相同并不存在有較大顆粒和其它雜質的土料。

4.6 對存在管涌、空洞現(xiàn)象的堤壩的處理，應注意找出水流通道，徹底開挖回填，不宜做淺層次的局部應急處理，不然很難保證處理效果，既勞民傷財又不能根除滲漏、坍塌隱患。3.2,3.3案例的二次修復即是典型例證。

4.7 從目前工程老化病險狀況來看，部分填方壩和半挖半填壩空洞現(xiàn)象普遍，隨時會影響到壩下人民的生命安全和應急抗旱輸水安全，因此應盡快將堤壩加固和壩坡植被治理工作提上日程，尤其應注重骨干渠段的堤壩加固質量，從根本上解決滲漏、滑坡、垮壩等安全隱患。