重庆太平桥堰塞湖应急处置方法的研究与实践

王　位，　周 志 东

(中国人民武装警察部队 水电第三总队，成都 温江　611130)

重庆太平桥堰塞湖应急处置方法的研究与实践

王位，周 志 东

(中国人民武装警察部队 水电第三总队，成都 温江611130)

摘要：介绍了重庆奉节竹园镇无山村因山体滑坡形成的两处泥石流型堰塞湖的处理过程。该堰塞体含水量高，应急处理难度大，处置时，研究了“沿岸开挖，反复掏洗，固基护坡，冲刷成槽”的方法，有效地处置了堰塞湖险情，比原计划提前4 d完成任务，取得了良好的社会效益。

关键词：太平桥堰塞湖；应急处置；战法；滑坡；泥石流

1堰塞湖概况

2014年9月1日，重庆市奉节县出现强降雨，暴雨导致奉节县竹园镇无山村吴山坪出现山体滑坡，滑坡体滑入岔河村岔河陈家老屋河段和盘盘路河段阻塞河道形成两处堰塞湖。堰塞湖所在河流属于为竹园河一级支流岔河上游。两处堰塞湖首尾相连，其中1号堰塞湖位于奉节县竹园镇岔河村太平桥上游的陈家老屋河段、2号堰塞湖位于奉节县竹园镇岔河村太平桥下游的盘盘路河段。两个堰塞湖相距约470m。堰塞湖现状航拍图见图1。

图1　太平桥堰塞湖航拍图

太平桥堰塞体高度大于30m、小于70m，堰塞体物质组成为土含块石，堰塞湖规模为小型。堰塞湖一旦溃决，将导致下游竹园镇岔河村、建设村、华吉村和大树镇场镇共1万余人的生命财产损失以及沿河两岸的道路、电力、通讯及农田等损失。根据《堰塞湖风险等级划分标准》SL450-2009，太平桥堰塞湖风险等级为Ⅱ级。

2滑坡成因及堰塞体物质组成

2.1地层岩性

堰塞湖区地表覆盖层主要有第四系全新统滑坡堆积层(Q4del)、第四系全新统冲洪积层(Q4pal)及第四系全新统坡残积层(Q4edl)，下伏基岩为侏罗系中统新田沟组(J2x)、下统自流井组(J1-2Z)、珍珠冲组(J1Z)：

崩滑堆积层(Q4del)：灰黄、黄褐色，主要为粉土、粉质粘土及砂质页岩、砂岩块、碎石及其风化产物，块石多呈棱角状，粒径一般为200～600mm，块石含量约25%，其余为基岩风化产物，主要分布于堰塞体1、堰塞体2及其右岸坡，前部槽谷及河谷地段堆积体较厚，成份为粉质粘土，松散，湿～饱和。

冲洪积层(Q4pal)：灰黄色，漂卵石大小不均，一般粒径为200～500mm，偶含漂石，漂石最大直径可达2 000mm，呈滚圆～次滚圆状，成分复杂，分选性差，主要为泥质砂岩、钙质页岩及少量石灰岩，漂石间充填以中粗砂及少量粉质粘土为主，含量约30%。该层分布于岔河河床及河漫滩，现多被滑坡堆积物所掩埋。

残坡积层(Q4edl)：灰黄色、褐色，主要为砂质页岩及粉砂岩碎石及其风化产物，块石多呈棱角状，粒径50～500mm，块石含量约25%，其余为粉质粘土、粉土充填，左岸岸坡该层平均厚度约6m，右岸吴山村该层分布较厚，厚度约15～20m。

侏罗系下统珍珠冲组(J1z):由灰、黄灰、灰绿色中至厚层岩屑石英砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及页岩组成，上、下部以页岩为主，中部以砂岩为主，底部夹薄煤层。

侏罗系中下统自流井组(J1-2z)：灰、深灰色、灰绿色页岩夹中厚层灰岩、介壳灰岩、介壳页岩、局部夹紫红色泥岩。

侏罗系中统新田沟组(J2x)：由灰、黄灰色中至厚层砂岩及灰、灰绿色页岩、泥岩组成，砂、页岩常为互层状或混合沉积成岩，夹介壳砂岩与介壳灰岩透镜体。一般其上部以砂岩为主，中部砂、页岩互层或混杂沉积成岩，下部砂岩较页岩发育。

2.2成因初步分析

岔河太平桥河段右岸坡顶无山村吴山坪地面高程大约在950～1 050m之间，地形坡度大致为12°～16°，地势开阔，地形平缓，残坡积层厚度较大，下伏基岩为侏罗系中统新田沟组灰、黄灰色中至厚层砂岩及灰、灰绿色页岩、泥岩，砂、页岩为互层状。吴山坪处于红岩向斜西端南翼近核部，岩层产状为N10°～30°E，倾角为5°～35°，岩层倾向岔河左岸(坡外)。地表居民较多，分布多个水塘。据调查，吴山坪滑坡体南北长约630m，东西宽约700m，在强暴雨作用下，地表水入渗，岩、土体达到全饱和状态，动水压力大，岩、土体的抗剪强度指标骤然下降。由于强降雨，吴山村滑坡体冯家老屋至倒灶屋基及后坡大量地表水汇集冲刷而下，引起吴山村滑坡体产生滑动，并在冯家老屋至倒灶屋基一带沿坡外几条小冲沟失稳下滑形成泥石流，堆积于岔河太平桥河段，形成两段河床堵体而产生堰塞湖，因此，该湖属于滑坡→泥石流→堵江形成的堰塞湖。

3应急处置方法研究

3.1重点、难点分析

处理的重点是开挖泄流槽，尽快降低水位，减小库容，排除险情。处置难点：1#、2#堰塞湖处在同一河床，两者紧密联系，相互影响较大。堰塞体以松软泥石为主，含水量较大，堰塞体承压能力小，泄流槽两边难以同时展开处置。降雨将增加库区来水，软化堰塞体岩土体，引发新的泥石流，对抢险施工影响大，现场不确定因素较多，安全风险大。

(1) 堰塞体的物质组成决定开挖难度大。

因堰塞体主要成分为黏土，土体松散，含水饱和，局部蠕动、易流变，自然沉降和土体失水固结后，堰塞体一直蠕动变形，存在较大的安全隐患；受降雨及湖水浸泡，土体已过度饱和，局部形成流变土体。因此，推土机、装载机、运输车辆等设备无法作业，仅靠挖掘机接力翻渣且在其作业时也需要不停铺垫块石(抛石挤淤)修路，否则就会陷车，机械作业效率受到严重限制。由于施工扰动造成右岸坡脚部位产生蠕动变形，蠕变体侵占过流断面，使泄流能力减小，影响排险进度；因自然沉降及土体失水固结，导致坡面鼓包和坡脚外移，需要反复修坡和开挖，从而增加了工作量。

(2) 降雨对抢险施工影响大。

一旦降雨，右岸滑坡区尚残留的1 000多万m3堆积体很可能会转化为新的泥石流危及抢险官兵的安全，必然造成现场停工，待设备重新上作业面时，原来的施工便道还需重新处理后才能施工，将极大地影响施工进度；降雨可能对成型泄流槽坡面的裂缝灌水，加剧土体沉陷甚至滑动，需反复处理泄流槽边坡。

(3) 现场安全压力大。

① 右岸高边坡存在的不稳定滑坡体局部塌方，对官兵的生命安全威胁极大。② 两个堰塞湖距离近且已过流，无法及时处置，一旦溃决，会危及2#堰塞湖处理人员与设备的安全。③由于堰塞体为饱和的土夹石，承载能力极低，很容易造成设备沉陷，可能造成事故。

(4) 不利因素多。

根据我部处理堰塞湖取得的经验和水利部出台的《堰塞湖应急处置技术导则》，其处理最不利的两个因素是堰塞体富含黏土，水的流速小。现场这两个最不利因素均存在，极大地制约了抢险的工作进度。

3.2具体处置方法

根据堰塞湖的成因和物质组成特征，特别是滑坡物质在暴雨作用下运动转化成泥石流，堆积物饱水，承载力较低，无法满足大型设备包括湿地挖掘机等设备的行走与作业要求，因此，通过仔细进行灾情侦测后，采用“顺岸成槽、掏挖冲洗、抛石挤淤、降库减灾”的方法，在堰塞体上利用自然过堰形成的泄流槽中，通过采用“部分水力快速冲刷、部分翻渣”的方式，以机械开挖为主，对堰塞体减载并加宽、加深泄流槽以达到降低堰前水位、排除险情的目的。

根据设备进场通行条件，设备主要是沿着左岸开挖。部分设备根据物质组成和施工条件适度进入堰塞体中。其中，掏挖是最常采用的方法，一方面利用水流冲刷带走细粒的物质，另一方面，冲刷出来的块石可以作为垫路材料以增加道路的承载力，便于设备的行走。太平桥堰塞湖堰塞体物质小于5cm直径(即把块体折算成球体的直径)的细粒物质约为60%，水流速度为0.5～1m/s，根据流速与粒径的关系，可以带走的颗粒直径为：

(1)

式中D为块体粒径，即块体折算成球体的直径，m；K为稳定系数，一般槽底取0.9-1；r1为块体的容重，t/m3；r为水的容重，t/m3；V为水流速度，m/s。

经过计算，可以冲走的颗粒直径为1.5～6 cm。通过统计，一般反铲淘洗一次，可以带走约20%的可带走的细粒物质。那么，随着掏挖次数的增加，细粒物质带走量和剩余物质中细粒的含量大致如表1所示。

表1　细粒物质带走量和剩余物质中细粒的含量表

根据现场施工实践，一般要掏挖5-6次，才能把大部分泥粒带走，粒径小于5cm的细粒含量也只占1/3的比例，其物质组成可以满足垫路的要求，不会浪费设备作业时间和油料，可以把石块挖出来垫路，同时加深加宽泄流槽。

4应用效果

我们通过仔细的灾情侦测，采取有效的处置方法，定下了排险的决心，经过10d奋战，在地方政府的领导和支持下，特别是重庆市水利局的业务指导下，成功在2个堰塞湖上开出了泄流槽，降低了堰塞湖的库容，使上游多处淹没房屋和农田露出水面，并使泄流槽达到了20a一遇排洪标准，有效地保护了下游人民群众生命财产的安全，履行了党和国家赋予水电部队的职能和使命。比原计划提前4天完成任务，创造了良好的社会效益，受到了各级政府和人民群众的赞誉。

5结语

重庆太平桥堰塞湖排险的经验告诉我们，详细的灾情侦测，取得堰塞湖的成因及物质组成等第一手资料，是研究和制定应急处置方法、定下排险决心的关键。太平桥堰塞湖物质组成特殊，采用“顺岸成槽、掏挖冲洗、抛石挤淤、降库减灾”的方法成功排险，其中掏挖冲洗是关键工序，值得我们进一步研究。

王位(1973-)，男，四川平昌人，高级工程师，学士，从事水利水电工程施工技术和应急救援工作；

周志东(1969-)，男，湖南新化人，高级工程师，博士，从事水利水电工程施工技术和应急救援工作.

(责任编辑：李燕辉)

收稿日期:2015-07-27

文章编号:1001-2184(2015)04-0068-03

文献标识码:B

中图分类号:TV52;TV853;X43

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