堤防抢险技术.docx
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1、堤防抢险技术引言堤坝是防范洪水的主要工程设施。我国有24 万余公里堤防和数万座小水库土坝,每年汛期主要凭借这些堤坝挡御江河、湖泊、水库、海潮的洪水。堤坝是由土体筑成,易受渗流穿透、水流冲刷和风浪攻击的影响而遭破坏。发生危及堤坝安全的各种险情较多,是汛期抢 险的重点。堤坝险情万一抢护不及,常导致溃坝决堤,造成洪水灾难。常见的堤坝险情有:渗水、管涌流土习惯称为翻沙鼓水、漏洞、裂缝、陷坑又称跌窝、风浪、倒塌、滑坡和漫溢等。本书以堤防和坝高 15 米以下土坝的抢护为对象,依据险情发生的缘由及其内在联系, 将其归纳为渗漏、背水脱坡、临水倒塌滑坡和漫溢四类,介绍各类险情产生的缘由、抢护原则、抢护方法以及善
2、后处理和堵口复堤。要做到准时有效地抢护堤坝险情,应做好以下根本工作。(1) 应尽早尽快地觉察险情,力争将其消灭在萌发状态。因此巡查险情就成为一项至 关重要的工作。堤坝偎水后,巡查员 35 人为一组,分别携带铁锹、红旗、报警器、照明灯具、竹杆、尺子、笔记本等,明确各自责任,分别沿水边、临水坡、顶面、背水坡和坡脚处昼夜来回巡查。责任段接合部双方穿插巡察2030 米。巡查人员要选派有防汛抢险阅历的人参与,巡查间隔时间要依据水情和险情打算。巡查中不得成帮结伙,谈笑谈天。特别要 留意刮风下雨、 黑夜拂晓、水位回落之时。巡查中要做到:四勤:眼勤、手勤、耳勤、脚勤; 三快: 觉察快、处理快、报告快。(2)
3、防汛人员对所防护堤坝的防洪力量、薄弱环节以及埋伏的隐患应有全面了解,一 旦觉察险情,马上分析其产生缘由、危急程度以及进展趋势,尽快制定切实可行的抢护方案。(3) 防汛抢险是一项格外繁重而困难的工作,要组织好防汛抢险人力,选拔抢险骨干力气,按险情危急程度分批上堤防守。重大险情应准时抽调专业抢险队及驻军抢护。(4) 预备好充分的物料是抢险的物质根底,物料应依据工程状况分类存放。常用的抢 险物料有砂石料、土料、木桩以及岗柴、芦苇、柳枝等梢料。近来重量轻、强度高、适应性好、便于贮存运输的土工合成材料如土袋、土工布、土工膜等在防汛抢险中应用很广, 它除了可以代替传统的麻袋、草包外,还可用来隔渗和反滤导渗
4、。一、渗漏抢险堤防大多修建在冲积平原上,水库土坝则横亘于河床之中,地面掩盖层下多为砂石透水 层,加之堤坝自身具有透水性,因此,在挡水时必定渗水。假设渗流破坏了堤坝的强度和稳定,就会引起种种险情,这类险情统称为渗漏险情。(一) 渗漏险情的类别1. 渗水险情在高水位作用下,水流渗入堤坝,将填土分为上干下湿两局部,干、湿土的分界限叫浸润线,浸润线与背水坡面的交点称逸出点有反滤体的选出点在体内。选出点以下的坡面 和坡脚,土壤泅水发软,甚至集合成涓涓细流即为渗水险情。发生渗水险情除与高水位持续时间长直接有关外,堤坝断面薄弱、背水坡太陡,土料透 水性大或有硬土块、冻土块、砖石、树粮、废涵管等杂物,填筑时夯
5、压不实,施工分段未按要求处理等,均会加大渗流流速,抬高浸润线,促使渗水险情进展。2. 管涌险情具有强透水层地基的堤坝,高水位时,渗透坡降大于地基掩盖层的允许渗透坡降,就会在背水坡脚四周地面发生渗透破坏。渗流使土体中细颗粒沿孔隙移动并被带至地面,在渗水出口四周形成沙环。随着流失土粒增多变粗,渐渐形成贯穿的连续通道而成管涌险情。土坝上游自然铺盖被破坏,或防渗铺盖质量不高,坝后排水反滤措施失效,在堤坝背水坡脚 外取土、挖鱼塘、打井、皮爆破等,减弱或破坏了掩盖层,缩短了渗径,削减了抵抗渗流的阻力,更会使有管涌险情恶化。3. 流土险情渗流的渗透力超过掩盖土的有效压力时,堤坡或坡脚土体被顶破,形成沙沸或大
6、块土体 被冲失,称为流土险情。如堤坝后草根盘结处,虽然没有发生涌水翻沙,但是土体向上隆起, 富有弹性,经上下晃动有水析出,防汛中习惯称“牛皮包”或牛皮胀,也是流土险情。防汛抢险中,常把管涌和流土险情统称为“翻沙鼓水”。4. 漏洞险情如渗水、管涌或流土险情抢护不准时,连续进展,特别是堤坝中存在蚁穴、獾洞等隐患, 堤坝与岸坡、输水涵管、溢洪道等接合部防渗措施不良或岩基中有溶洞、裂隙等状况,造成 渗流集中,土体大量流失,渐渐形成横贯堤坝或穿透根底的渗流孔洞,称为漏洞险情。漏洞中以流水带沙的浑水洞最为危急。渗漏水流使堤坝内土体饱和,自重加大,抗剪强度降低,能促使背水坡产生滑动。此外, 大量土体流失后,
7、堤坝失去支撑而塌陷跌窝,都可能导致堤坝溃决。二渗漏险情的抢护方法渗漏险情的抢护原则是:临水截渗和背水反滤导渗。抢护方法主要有以下几方面。1. 临水截渗临水截渗是处理渗漏险情的有效措施,截渗堵漏方法如下。(1) 临水堤坝坡堵截。1土工膜堵截:利用土工织物的高强度与不透水的土工膜拼合,或在土工织物上涂防水的塑料层,构成土工复膜。先将膜块连接,其下端折叠并结成袋状,插人直径45 厘米的钢管或塞人土袋,上端系于顶面的木桩上,在临水坡肩处将土工膜卷好,清理好坡面后沿坡滚下,为了防止土工膜漂移,可在其上压盖土袋。2散抛粘土截渗:在粘土料充分处,可沿临水坡散抛粘土,形成厚约 23 米的隔渗前戗,水库土坝可在
8、防浪墙外用船抛筑。如堤防外水浅但流速较大,散抛士易流失或铺放土工膜有困难,可在临水被脚外,用土袋砌筑或间隔 1 米打排桩,桩长视水深和流势打算,一般人土为三分之一桩长,桩后登土工布、席片、竹笆、草帘等挡土,其后填粘土,做成土袋桩柳前戗截流,见图1。(2) 抢堵漏洞进水口。准时准确地堵塞进水口,对漏洞险情抢护最为有效,但必需首先找到进水口。查找进水口常用的方法有:潜水摸探;抛撒麦麸、谷糠、锯屑、碎草、纸片等,观看这些漂移物有无打漩或聚拢现象,黑夜可在扎制的漂移物上,插上蓖麻籽等照明物,借火光观 察漂移物运行状态;也可分段、间歇地投放石灰、高锰酸钾等,记录投放的时间地点以及出 水口流出投入物的时间
9、进展分析推断;对于坡面平坦段,可用席片、软帘沿临水坡面拖移, 凭压力变化认定洞口。目前有些地方正在试用依据电阻率法或自然电场等原理研制的堤坝隐 患探测仪库来找漏洞,也取得了肯定效果。对于水库深水漏洞,应结合地质和工程质量资料 等,进展分析查找进水口。漏洞进水口根本确定后,常用的堵漏方法是:将土工覆膜沿临水坡滚下或压沉盖住洞口, 施工方法与渗水抢险根本一样。这种方法具有施工速度快,节约土料等优点,特别适用于洞多、土质松软的险情。假设缺少土工膜布,也可用蓬布、油布等软帘代替。对于浅水处单个小进水口,可用网兜内填草泥拌合料制成的软楔、或直接用棉衣、棉被等塞堵,假设洞口四周土质较硬,也可用土袋、铁锅、
10、木板等盖堵,如图2 所示。有些水库土坝水深较大,洞口较深,一时难以定位时,除在漏洞出口抢修反滤导渗外, 同时在进水口大致区域内,用船大量抛投土袋,直至抛出水面。假设洞口较大,土袋不易停留时,可先用细钢筋或梢料扎成网格排体,压沉后再抛投土袋。不管是哪种盖堵或塞堵,洞口 盖住后应马上用土袋压实,再抛粘土封堵断流闭气,以免洞上被冲刷扩大使险情恶化。(3) 修建前戗或围埝。当堤坝临水波水深不大,漏洞进水口较多,分布范围广,一时难以查准找全时,可抛粘土仓筑前戗见图3,或用土袋在洞口范围内修建月形围埝,内填粘土堵漏,如图 4 所示。2. 背水反滤导渗背水面反滤导渗,原理是让渗水通过反滤层流出,被保护的土壤
11、颗粒不能通过滤层而阻挡土粒流失, 到达稳定堤坝的目的。实践证明:修建合格的反滤导渗工程后,堤坝内浸润线下降,渗水由浑变清,原饱和脆弱的土体很快变得干硬。反滤料本着就地取材原则,可选用砂石、土工织物或梢料,按下细上粗、边细中租原则, 平铺在渗水堤坝坡上或沟壁四周。砂石反滤是依次分层填放粗砂、小石子和大石子,每层厚不小于20 厘米,各层滤料的不均匀系数 d60/d10510,层间级配应满足上下层的中值粒径的比值d 上/d 下1015。如在反滤导渗抢险中使用土工织物,应依据渗透土壤的级配和渗透性,选择满足保土性和透水性规格要求相当的土工织物,将其紧贴四周铺好,再向其上填放一般透水料即可。梢料反滤是用
12、麦秸、稻草等软料与柳枝、芦苇等粗料,按上述原则,根朝上梢向下分层铺放,一般每层厚 2030 厘米。对于水深较大的水库土坝,或深层地基渗漏造成的管涌流土险情,临水面如难以实施, 背水反滤导渗就更为重要。此外,对于一些重大的渗漏险情,为了确保安全,在临水截渗堵 漏的同时,还应在背水面抢修反滤导渗工程。反滤导渗抢险有以下几种类型:(1) 反滤导渗沟。具体作法是:在背水坡脚渗水处,开挖平行于堤坝轴线的纵沟并与 原有的排水沟渠连通。同时,从消灭渗水的顶部开头,沿堤坝坡面垂直轴线开竖构,或“人” 字形见图 5a成“Y”字形见图 5 b斜沟。反滤沟一般宽 0.50.8 米,深约 0.51.0 米,边坡以土体
13、不致坍塌为度,沟距610 米。导渗沟内反滤要求分层填放。填滤料时,应自坡脚向上分段施工,随挖随填,不得停工待料,反滤料铺好后,为防泥土掉人和人畜践踏, 在其顶面要铺编织袋、草袋或席片,上面再压石或沙土袋。(2) 反滤层压重导渗。背水坡土体过于稀软,开反滤沟有困难或堤坝断面薄弱不 宜开沟的严峻渗水险情以及管涌流土范围大,涌水翻沙成片的险情,均可用反滤层导渗处理。具体作法是:先将地面软泥、草皮、砖石等杂物去除,一般深1020 厘米,再按反滤要求,分层满铺反滤料,其上再盖压 30 厘米左右的块石或沙袋保护,反滤料与块石要适当延长至坡脚外。反滤材料砂石、土工织物和梢料等要符合反滤的质量要求。处理 “牛
14、皮包” 时,先在其上铺梢料反滤层,上面压石,再用锥针刺破牛皮包,流出渗水即可。(3) 反滤围井。对于个数不多,各自独立,或数目虽多,但尚未连成大片的管涌群, 或在漏洞险情的出水口,可用反滤围井抢护。方法是去除地面杂物,挖去软泥,四周用土袋分层错缝叠砌成围井,围井内径一般为翻沙鼓水孔口直径的 10 倍,高度以循水不再挟带泥沙为宜,同时也要留意避开在井四周消灭的险情。井内按反滤要求分层铺填反滤料,按所用的不同反健料,可建成砂石、土工织物和梢料反滤围井。反滤围井在估量高度处要设置足够的排水孔管,以防井内水位过高而发生漫溢冲塌井 壁。 假设井内涌水大而急,滤料无法分层铺填时,可先用砖石沙袋等填塞,待水
15、势减弱后再按反滤要求填筑。(4) 透水后戗又称透水压渗台。堤坝断面薄弱,或背水坡过陡,渗水严峻的险情, 可修建透水后戗抢护,此法不仅可导渗排水,还可平衡渗水压力,削减渗流坡降。具体作法是:在清理好的坡面和坡脚上,直接填筑透水强的沙土压实,形成透水后戗。戗台顶一般高出浸润线逸出点 0.51.0 米,戗体尺视具体状况确定,以能制止涌沙,使浑水 变清为原则。对于数目多、分布广的管涌流土险”,以及出水润口多而分散的漏润险情,也 可按上法抢护,一般又称为透水压渗台。在沙土短缺,梢料充分处,可修梢土后戗。作法是清理好坡面后,在坡脚处按后戗宽度, 先铺放透水梢料,一般厚 50 厘米,梢料垂直堤坝轴线,梢部朝
16、外并伸出戗体。梢料上填沙土并压实,一般厚11.5 米。沙土上再按第一层方法铺梢料,如图6 所示,如此层梢层土, 直至要求的高度。为了提高排渗效果,施工中沿坡面间隔 812 米左右,自下而上地铺放一层梢料带,使其与戗体内梢料层连接,梢料分层及铺法同上。(5) 平衡水压法。当渗漏险情危急,反滤料一时难以筹措时,可在涌水口抢修围井,壅水反压,如消灭管涌群或漏洞出水口范围大时,可在背水坡脚外抢修月堤见图7,积蓄漏水,抬高水位反压。围井和月堤高度可视需要抢修,直到制止涌水带出沙粒为止。要留意防止 工程外围消灭的渗漏险情。由于此法只能靠减小水头差来减弱渗流而缺少反滤功能,因此,属临时应急措施,必需加强监视
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