淮河姜唐湖行洪堤戴家湖涵堵口抢险的思考

2021-05-11

治淮 2021年4期

一、概述

2020年7月，受降雨和上游来水影响，安徽省淮河干流淮南以上发生超保证洪水。为有效降低正阳关附近水位，减轻淮河干流防洪压力，7月20日省防指下令姜唐湖进洪。26日上午9 时，姜唐湖内水位达26.24m，蓄洪库容7.7 亿m3。

2020年7月26日9时57分，颍上县半岗镇巡堤查险人员在戴家湖涵闸巡查时，听到闸门一声闷响，随后发现洪水从姜塘湖行洪区通过戴家湖涵西侧闸门瞬间涌入堤后垂岗圩。在堤后约40m 处形成向上翻滚的水流区，直径约10m。戴家湖侧水位18.5m，闸门破损处水深约12m，内外水头差接近8m，闸门破损涵洞反向进水流量约40m3/s。堤内地面高程约21.22m，洪水威胁入垂岗圩内半岗、垂岗两个乡镇7 个行政村8476 人和1.9 万亩耕地安全。同时，垂岗圩北侧沿岗堤多年没有挡水，一旦大量洪水进入，沿岗圩堤出险甚至溃决的风险很高，将有可能影响到颍上县城和颍右圈堤安全。

戴家湖涵位于姜唐湖行洪区北堤上，为颍上县戴家湖向姜唐湖行蓄洪区老淮河故道排涝的排涝涵。戴家湖涵涵洞长55.2m，底高程14.65m，共2 孔，孔口尺寸为2m×2.2m，防洪闸门设在姜唐湖行蓄洪区侧，为铸铁闸门，螺杆式启闭机。

二、抢险经过

险情发生后，省、应急部、市、县及淮委的领导、技术专家会商后，确定内堤外联动、多重方案并行的方针，同步实施人员撤退、堤防加固防守、险情处置的方案。

1.转移妥善安置受洪水威胁的群众

市县镇村四级联动，紧急组织洼地人员安全转移。抽调近900 名警力，配合镇村干部开展拉网式排查，确保不落一户、不少一人。同时，出动宣传车，向群众宣传转移安置地点，历时3h，戴家湖流域内8476 名群众全部安全转移。

2.及时加固沿岗堤圈加强防守

连夜对沿岗堤、垂岗保庄圩封闭堤堤顶欠高及穿堤涵洞等薄弱部位进行加固、邱家湖站干渠抢修子堤，安全封堵过堤涵洞，确保二道防线全线达标。

3.堤内堤外联动，三管齐下彻底解除险情

（1）抢险方案

在姜塘湖行洪区侧涵闸前抛投堵漏，先用钢筋笼装块石抛投，然后用编织袋装石子集中放入钢丝网中抛投，再用编织袋装粘土抛投闭气，封堵涵闸进水口；在垂岗圩侧堤后构筑“养水盆”，利用行洪堤、西侧老堤和北侧东侧新筑围堤，形成“养水盆”，减少行洪堤内外水头差；在姜塘湖行洪区侧涵闸前填筑“月牙堤”，包裹住漏水涵闸，防止闸门渗漏，保证涵闸和行洪堤安全。

（2）方案实施

涵闸前抛投堵漏，7月26日14 时40 分开始，利用一钢渡船和一台挖掘机进行闸前抛投块石钢筋笼、石子钢丝网，后又投放了钢管格栅、棉被、粘土袋等。至7月30日8 时，抛投的粘土袋露出水面，涵闸前抛投堵漏基本结束。涵闸堵漏共抛投石料近3000t、钢丝网约500 套、钢筋笼92 个；在堤后构筑“养水盆”，7月26日19 时进行“养水盆”现场地形查勘，决定利用行洪堤、西侧老堤，在北侧和东侧选择相对高地筑新围堤，形成“养水盆”；7月26日22 时开始施工， 7月30日19 时完成。“养水盆”顶口面积约2 万m2，周长643m。新筑堤土方4.9 万m3，堤顶高程27.3m，顶宽8.0m，边坡1 ∶3；在涵闸前填筑“月牙堤”，7月29日晨全面展开，用自卸汽车运送粘土沿行洪堤从涵闸两侧向闸前填筑推进，用推土机和挖掘机平土整形。在填筑到防洪闸前端之前，利用舟桥部队浮船从水上先抛投约100m3袋装石子固脚，然后填筑“月牙堤”。至7月31日14 时40 分“月牙堤”合龙。在月牙堤与行洪堤围成的区域内填充粘土形成平台。8月1日晨平台填筑完成。

（3）抢险效果

涵闸前抛投堵漏过程中，涵洞漏水量从封堵前的约40m3/s 逐步减少，至7月30日15 时，已无明显渗漏流量，涵洞漏水得到有效控制。至8月1日上午，抢险方案3 项应急处置措施全部实施到位，险情解除。

“月牙堤”填筑过程中，将月牙堤堤内全部填充粘土，实际形成一个粘土“半岛”，包裹住整个涵闸，增加涵闸保险系数。

抢险累计投入人员2125 人（其中解放军1850人），挖掘机95 台，推土机58 台，自卸车96 台，整个抢险过程没有发生安全事故和人员伤亡。

戴家湖涵闸4 天堵漏成功，6 天彻底消除险情，入选2020年全国十大应急救援典型案例。

三、险情成因分析

汛后对戴家湖涵洞进行了清理，委托安徽省(水利部淮河委员会）水利科学研究所对戴家湖涵进行了安全检测和安全评价。检测发现涵洞主体结构完好，质量合格。上游护底完好，下游消力池和护坡护底完好，上游右侧护坡因出险水流漩涡掏蚀，尾部2.7m 塌陷冲毁。左孔闸门完好，右孔闸门破损，破损闸门残留闸门门体腐蚀严重，门槽有明显变形且腐蚀严重，原尺寸为2.1m×2.3m，铸铁门面积为4.83m2，闸门顶部残留面积1.24m2，断裂冲走闸门面积3.59m2，占74.3%。戴家湖涵险情的实质为闸门破损。

戴家湖涵闸铸铁闸门门板材料为HT200，面板实测厚度最薄位置和最厚位置分别为29.5mm、34.0mm，铸件本体预期抗拉强度要求为不低于155 MPa，戴家湖涵闸铸铁闸门门板材料检测结果为136 MPa；铸件布氏硬度要求为150-230 HBW，戴家湖涵闸铸铁闸门门板材料检测结果为127 HBW，戴家湖涵闸铸铁闸门门板材料检测结果为不合格。铸铁闸门材料检测报告材料力学性能检测数据见表1。

表1 铸铁闸门材料检测报告材料力学性能检测数据表

根据水利部水工金属结构质量检验测试中心《戴家湖铸铁闸门复核计算分析报告》，戴家湖正常工作状态工况：总水压力+闸门结构自重，闸门水头为12m，水压力宽度为面板宽度。复核结果如下：

（1）闸门整体结构等效应力绝大部分区域在57.39MPa 以下，最大等效应力值为73.77MPa，发生在下主横梁与外边梁连接处，其值小于HT200 许用屈服强度180MPa，闸门整体结构的屈服强度满足使用条件。

（2）闸门整体结构垂直水流向（X 方向）正应力绝大部分区域在-56.70～29.21MPa 之间，闸门整体结构水流反向（Y 方向）正应力绝大部分区域在-33.93～38.21MPa 之间，闸门整体结构竖直向（Z方向）正应力绝大部分区域在-59.36～34.56MPa 之间；三个方向最大压应力是垂直水流向（X 方向）应力为-81.24MPa，出现在下主横梁与外边梁连接处，其值小于闸门整体的抗压容许应力135MPa，三个方向最大拉应力是水流反向（Y 方向）应力为50.23MPa，出现在闸门顶部靠中间处，其值大于闸门整体的抗拉容许应力40.5MPa，因此闸门在运行过程中应当加强监测避免发生危险。

（3）闸门整体结构三个水流平面（XY 平面）剪应力绝大部分区域在-8.89～11.64MPa 之间，闸门整体结构顺水流平面（YZ 平面）剪应力绝大部分区域在-8.63～7.79MPa 之间，闸门整体结构横水流平面（XZ 平面）剪应力绝大部分区域在-18.85～13.38MPa之间；最大剪应力是横水流平面剪应力（XZ 平面）为-23.46MPa，出现在下主横梁与外边梁连接处，其值略小于构件的抗剪容许应力31.5MPa，因此闸门整体结构抗剪强度满足规范使用要求。

造成事故的原因：一是闸门材质不符合要求，二是汛前没有对水下结构进行检查。戴家湖涵为2006年拆除重建工程，考虑铸铁闸门成本相对较低，抗锈蚀，止水效果好，安装、维护、保养方便，选用了铸铁闸门。但铸铁闸门抗拉强度低，脆性大，在铸造过程中不可避免有气泡缺陷。一旦破坏，为整体破坏，危害性极大。在闸门出厂验收时，规范不要求检测原材料，只能依靠闸门生产厂的检测报告，存在风险隐患。铸铁闸门是整体结构，止水效果好，但闸门和门槽常年在水面以下，一般需要打围堤排水才能进行检查，汛前检查受资金限制，是检查的薄弱环节。