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抢险常识——堤坝抢险
发布时间: 2011-03-30 浏览次数:

一、裂缝抢险

  (一)裂缝分类

  1.龟状裂缝

  龟状裂缝多出现在土坝表面,分布较均匀,缝细而短,对堤坝危害较小。龟状裂缝产生的原因,主要是粘性土水分蒸发,表面土体收缩,故又称干缩裂缝。填筑土料粘性愈大、含水量愈高,干裂的可能性愈大。

  2.横向裂缝

  横向裂缝的走向与堤坝轴线垂直或斜交,常出现在堤坝顶部并伸入堤坝内一定深度,严重的可发展到堤坝坡,甚 to 贯通上下游造成集中渗漏,直接危及堤坝的安全。产生横向裂缝的原因,主要是相邻堤坝段坝基产生较大的不均匀沉陷,常发生于堤坝合拢段,堤坝体与交界部位施工分缝交界段以及坝基压缩变形大的坝段等。

  3.纵向裂缝

  纵向裂缝的走向与堤坝轴线平行或接近平行,多出现在堤坝顶部或堤坝坡上部,裂缝逐渐向坝体内部垂直延伸。它一般比横向裂缝长,若不及时处理,雨水入侵后会造成大坝脱坡险情。纵向裂缝产生原因:一种因分期加高,压实质量和填筑材料不同;用贴坡培厚法处理背水坡渗水时,贴坡砂层未灌水也不压实,致使蓄水后砂层浸水下沉,培土表面发生纵向裂缝;另一种因施工碾压不实,施工质量不好,筑坝土料含水量过高;初次蓄水,或汛期水位骤降导致堤坝坡失稳,产生脱坡初期的纵向裂缝。

  4.内部裂缝

  产生内部裂缝的原因和可能出现的部位有:如在狭窄山谷压缩性大的地基上修建土坝,在坝体沉降过程中,上部坝体重量通过剪力和拱的作用,被传递到两端山体和基岩中去,而坝体下部沉陷,有可能使坝体在某一平面上被拉开,形成水平裂缝;此外,堤坝坝基或堤坝与建筑物接触处因产生不均匀的沉陷而产生内部裂缝等。

  (二)裂缝的抢护

  1.开挖回填

  开挖回填施工简单,裂缝处理较彻底,效果较好,适用于深度在5m以内,并已停止发展的裂缝。开挖前应沿裂口灌注少量石灰水,以掌握开挖的范围。挖槽深宽均应超过裂缝0.3m--0.5m,长度超出缝端1m。

  (1)梯形台阶。槽坑开挖时顺缝抽槽,保持梯形断面,以利与原堤坝的结合。当裂缝较深时可挖成阶梯形槽坑,台阶高1.5m。槽口附近不宜堆放土料,以利出土和施工安全。槽坑回填前先削去台阶,洒水湿润槽壁并刨毛,再回填与原堤坝体相同的土料,分层夯实(图3-1)。

  (2)十字形结合槽。适用于贯穿堤坝的横向裂缝。开挖时顺裂缝方向每隔5m--6m,设一道垂直于裂缝的结合槽,回填时要注意新老土的结合(3-2)。

  在汛期,抽槽法适用于高出洪水位的裂缝抢护。一般裂缝处理宜在枯水期或降低水位后进行,必要时应在上游堤坝坡加筑临时围堰,以策安全。龟形裂缝一般不作处理,若处理也可采取泥浆封口,或将龟裂土层刨松湿润夯实,面层再铺以砂性土保护。

  2.充填灌浆

  对于较深的裂缝,可采用灌浆法,或采取上部开挖回填、下部灌浆的方法处理,以减少抽槽工程量。灌浆部位的顶部必须保持有2m以上的开挖回填层作为阻浆盖,以防止浆液外喷。回填时预埋灌浆管(铁管或竹管)。如条件许可可采用分段、回浆的灌浆方法,效果较好。浆液浓度应先稀后稠,灌浆压力由小到大。

  二、渗漏抢险

  (一)渗漏险情的分类

  1.渗水险情

  在高水位作用下,水流渗入堤坝,将堤坝体分为上干下湿两部分,干湿土的分界线叫浸润线,浸润线以下的坡面和坡脚都可能发生渗水险情。造成渗水险情的直接原因通常是堤身夹有砂土层、堤身不实以及堤坝内有蛇鼠洞、白蚁洞、獾洞、烂树根、废涵管、硬土块、砖石等杂物。堤坝断面单薄、背水坡太陡,填土时夯压不实,施工分段未按要求处理等,都会加大渗流速度,抬高浸润线,加速渗水险情的发展。

  2.管涌险情

  堤坝在高水位时,透水性强的地基渗透坡降大于覆盖层的临界坡降,渗流使土体中细颗粒沿孔隙移动并被带 to 地面,在渗水出口四周形成沙环。随着流失土粒增多沙环变粗,堤坝内逐渐形成贯穿的通道,从而造成管涌险情。

  3.流土险情

  渗流的渗透力超过表土的有效压力时,堤坝坡或坡脚土体被破坏,形成沙沸或土体被冲失,造成流土险情。

  4.漏洞险情

  渗水、管涌或流土险情抢护不及时,继续发展造成渗流集中,土体大量流失,逐渐形成贯穿堤坝或穿透基础的渗流通道,称为漏洞险情,漏洞中流出带沙土浑水的最为危险。

  (二)渗漏险情的抢护

  抢护原则、方法:临水坡截渗和背水坡反滤导渗。

  1.临水坡截渗

  抢护方法主要有:土工膜截渗、抢堵漏洞进水口.散抛粘土截渗等方法。

  (1)土工膜截渗。

  当洞口较大或附近洞口较多,可采用大面积土工膜或蓬布,沿堤坝迎水坡坡肩从上往下顺坡铺盖洞口,然后抛压土袋,并抛填粘土,形成前戗截渗(图3一3)。

  (2)抢堵漏洞进水口。

  漏洞险情处理最有效的办法是及时准确堵塞进水口。

  (3)散抛粘土截渗。

  当堤坝临水坡漏洞口较多较小,范围又较大,进水口难以找准或找不全时,在粘土料充足的地方,可沿临水坡散抛粘土,形成隔渗前戗。

  2.背水坡反滤导渗

  (l)反滤导渗沟。在背水坡坡脚渗水处,开挖平行于堤坝轴线的纵沟,并与原有排水沟渠连通,同时在出现渗水的顶部,沿坡面开挖竖沟 (图3-8)。

  导渗沟内填砂石反滤料,要分层填放,应自坡脚向上分段施工,随挖随填,不得停工待料。反滤料填好后,顶面要铺编织袋、草袋或席片,用块石土方压实。在有条件的地方,可用土工织物做导渗沟,选用有效孔径的土工布铺于沟的周围,中间填透水料,上部压盖草袋、席片、土袋等。在砂石反滤料缺少的地方,可利用麦秸、稻草等细料和柳技、芦苇等粗料做导渗沟。材料按下细上粗,根向上、梢向下铺好,上部用土袋、块石等压实。所有导渗沟要与坡脚、排水沟连通(图3-9)。

  (2)反滤层导渗。对背水坡土体过于稀软,开反滤沟有困难或堤坝断面过于单薄、渗水严重,不宜开沟的情况,或者管涌流土范围大,涌水翻沙成片的险情,可聚用反滤层导渗抢护。反滤层的做法是:先将地面软泥、草皮、砖石等杂物清除,按反滤层的要求分层填铺砂石、土工织物、梢料等反滤材料。反滤料和块石要适当延伸到坡脚外,对堤身单薄,渗水范围大,又缺少砂石料的地方,可利用麦秸、稻草等细料和柳枝、芦苇等粗料,将反滤层做成滤水后戗,铺梢料要上下细,中间粗,梢料上部填土夯实,铺一层料,填一层土,直到计划后戗高度为止(图3-10)。

  (3)反滤围井。对于个数不多、各自独立的漏洞,或个数虽多,但尚未连成大片的管涌群,可在漏洞险情出水口用反滤围井抢护。抢护的方法是:清除地面杂物,挖除软土,周围用土袋分层铺列叠砌为围井,高度以涌水不再挟带泥沙为宜。同时,要避免在井的四周出现新的险情。并内按反滤要求,分层铺填砂石、土工织物和梢物等反滤料。如果并内涌水量大而急,滤料无法分层铺填时,可先用砖石、沙袋填塞,待水势削弱后,再按反滤要求填人。反滤围井在预定高度处,要设立足够的排水管,以防井口水位过高而发生漫溢冲塌井壁(图3-11)。

  (4)平衡水压法。平衡水压法是一种应急措施,是在背水坡涌水处抢修围井和月堤,利用它抬高水位,以减少渗水压力。围井和月堤的高度以涌水不带出沙粒为准( 图3-12)。

  三、背水脱坡、滑坡抢险

  (一)脱坡、滑坡的分类

  汛期堤坝在高水位的作用下背水坡土体因滑动 力超过阻滑力而失去稳定,发生脱坡、滑坡险情,在堤坝顶部或被面上,先出现圆弧形或纵向裂缝,随着裂缝的发展,土体下错滑塌。这类现象可分为:

  1.圆弧滑动

  圆弧滑动一般是堤坝本身与基础一起滑动,滑动面呈现圆弧形,位置较深,滑动体体积较大,坡脚往往被推出,外移并隆起。

  2.脱坡崩塌

  提坝内部沿软弱层开裂,并逐渐发展成纵向裂缝,使土体失稳,形成脱坡。

  发生脱坡、滑坡险情的主要原因是:

  (1)水位高,持续时间长,或水库土坝排渗设施失效,导致浸润线抬高,土体含水量饱和,下滑力加大,阻滑力减小。

  (2)堤坝基础的淤泥未彻底进行处理或堤坝坡脚紧临深塘。

  (3)施工质量不好,铺土层太厚,碾压不实,堤坝发生不均匀沉陷或裂缝等。

  (二)脱坡、滑坡的抢护

  脱坡或滑坡产生的规模和特征,虽不完全相同,但它的抢护原则和方法都是大同小异的。抢护原则是:减少滑动力、增强阻滑力或上部减载、下部加载。

  抢护方法主要有:固脚阻滑、滤水土撑和滤水后戗、滤水还坡等。

  1.固脚阻滑

  当堤坝背水坡有脱坡、滑坡征兆时,即应采取上部削坡减载,下部固脚。方法是: 在坡脚堆筑泥土或沙袋稳住险情,对堤基不好或临近坑塘的地方,应先做填塘固基。如滑坡已形成,抢护时应在滑坡体下部先做固脚,再做滤水后戗(图3-13)。

  2.滤水土撑和滤水后戗

  当堤坝背水坡排水不畅,险情严重时可采用滤水土撑和滤水后戗。方法是:清理好坡面,在滑坡体上顺坡挖沟,深度最好挖 to 滑裂面,沟内按反滤要求,铺设反滤材料,顶面覆盖草袋、席片保护。开沟困难时,也可考虑采用反滤层。当完成反滤沟和反滤层后,滑坡体仍不稳定时,可采用透水性大的砂料分层填筑,夯实成土撑,顶面应高出渗水出逸点,如果堤坝坡面单薄,背水坡陡,险情严重,可将滤水土撑之间的空地修筑成滤水后戗(图3-14)。

  3.滤水还坡

  当脱坡滑坡后,堤坝断面单薄,渗水严重时,可采用滤水还坡方法抢护,恢复加固堤坝断面。方法是:失将滑坡体顶部陡坎削成缓坡,清除坡面松土杂物,做好导渗层。在坡脚堆放块石或土袋固脚 然后直接回填砂性土,加大或恢复成原来的堤坝断面(图3-15)。

  (三)抢护脱坡、滑坡注意事项

  (1)脱坡滑坡是发展快、破坏性大的严重险情,应尽早发现抢护。险情危急时,应按照轻重缓急,及时采取措施稳定险情。

  (2)脱坡滑坡严重时,坡面土体稀软,下滑力大,切忌大量上人践踏扰动,不得在错动口上大量填砂石或灌浆。

  (3)脱坡险情发生时,堤坝表面会出现裂缝,应加强对裂缝的观察分析,监视裂缝的发展。

  四、临水坡崩塌抢险

  (一)临水坡崩塌产生的原因

  河道主流逼岸,水流直冲堤防,淘刷底部;或者汛期水位急剧下降,堤坝内反向渗水压力加大,都会使堤坝发生临水坡崩塌险情。如遇强风,水面波高浪大,波峰来临时,冲击坡面;波谷来临时,形成负压抽吸坡面,也会造成临水崩塌险情。水库大坝、湖泊堤防和海堤前水面宽阔,水深浪大若受台风袭击,风浪破坏将更为严重。

  (二)临水坡崩塌的抢护

  抢护的原则是:缓流消波,增强堤坝的抗冲能力。

  抢护的方法有:挂柳、挂枕、竹木排防浪、护脚护基、桩柳固坡、土工织物防冲、土袋防冲、柳箔防冲。

  1.挂柳、挂枕

  选择枝繁叶茂的柳树,将根部系在堤坝顶部的木桩上.在树上技杈上捆上石块,顺坡推入水中。挂柳、挂枕间距和悬挂深度要根据流速及崩塌情况而定。也可将柳树的根部捆上石块或土袋 由下游向上游、由深到浅依次抛护。对含沙量高的河流,效果更为显著。也可用粗梢料扎成梢枕,两端用绳系于堤坝顶的木桩上推入水中,风浪较大时,可将梢枕连接起来,形成梢排防浪(图3-16)。

  2.竹木排防浪

  对于风浪较大的江、河、湖泊及水库,可将竹木条分层叠扎成排,用绳拴在堤坝顶的木桩上,同时排下坠以块石和土袋,以稳定和调整排位。排体与堤坝坡要有一定的距离,以免撞击堤坝。排体较大时,可抛铁锚定位(图3-17)。

  3.护脚护基

  顺岸坡抛块石,深水中可用抛石船抛投,使抛石随水流下沉于抛护处。对于水深流急的抢护,可采取铅丝笼、竹、柳条笼,装成石笼,或采用土工织物加绳网构成软体排,推入冲刷、崩塌的地方(图3-18)。

  4.桩柳固坡

  在堤坝坍塌的前沿打桩,将排桩与堤坝顶的牵桩连接起来,排桩后挡上梢把或竹排等,再铺软梢料,梢料后抛土填实形成排体(图3-19)。

  5.土工织物防冲

  用土工布或蓬布防冲,抢护快、效果好。具体做法是:先将坡面平整和清理,再将土工布或蓬布拼接后铺在坡面上,土工布或蓬布高出洪水位,四周和中间用平头钉钉牢。如果没有平头钉,可在膜布上压盖块石、土袋等(图3-20)。

  6.土袋防冲

  当无土工布时,可用编织袋、草袋、麻袋装沙土、碎砖石,缝好袋口,袋口向内,在受冲刷的坡面上错缝叠压,一直砌到高出浪高处。如果堤坝临水坡陡,在最下一层土袋前,可打一排木桩,以阻止土袋向外滑动,土袋抗冲能力强,施工简单、迅速,因此广为使用(图3-21)。

  7.柳箔防冲

  将柳枝、秸料等捆扎成梢把,长度随堤坝坡面长度而定,用铅丝将梢把连接成捆,上端系在堤坝顶上的牵桩上,然后将柳箔推入水中,用块石、土袋将其压在堤坝坡上(图3-22)。

  若情况紧急,来不及制作柳箔时也可将梢把料直接铺在坡面上,用横木、块石、土袋压牢。

  (三)抢护临水崩塌险情注意事项

  (l)当临水堤坝顶部及坡面出现裂缝时,应及时观察,有无发生崩塌险情的可能。

  (2)对因淘刷、滑动而发生的崩塌险情,要先稳定坡脚,再酌情捡护。尽可能不在坡面顶部堆放重物或打桩,以免加快崩塌。

  (3)当断面崩塌过大,险情危重时,应抢做二道堤防护。

  五、漫溢抢险

  (一)漫溢的原因

  洪水位超过堤坝顶发生漫溢,险情抢护难度大,最容易导致洪水灾害。据国内外堤坝失事统计,由漫溢造成的洪水灾害占40% to 50%。因此,当预测洪水位将要超过堤坝顶时.要立即组织抢护。发生漫溢险情的主要原因有:上游连降暴雨,水位猛涨超过提坝的防御标准;由于人为设障,缩小了行洪断面,洪水宣泄不畅,壅高水位;水库泥沙淤积,减少部分防洪库容;堤坝工程质量欠佳,土质松软,堤坝沉陷;地基被破坏,突然下沉塌陷。

  (二)漫溢险情抢护

  抢护的原则是:就地取材,加高堤防。

  抢护的方法有:土料子埝、土袋子埝、桩梢子埝等。

  1.土料子埝

  在粘土料充足、风浪较小、无雨情况下,可在临水坡坡肩修筑纯土子埝。纯土子埝施工简单,但必须严格控制施工质量(图3-23)。

  2.土袋子埝

  为了加快速度,减少土方.可用编织袋、草袋、麻袋装土,修筑子埝。修筑时,袋内装士先在临水坡侧分居叠砌。同时在袋后填土夯实,形成后戗。由于土袋子捻整体性好,抗御水流、风浪冲刷能力强,施工简便,在漫溢抢险中得到了广泛应用(图3-24)。

  3.桩悄子埝

  在取土困难、梢料较多的地方,可抢修桩捎子埝。即在堤坝顶部打单排桩,桩后逐层叠放梢料,用铅丝绑扎在木桩上,也可用木板或土工布、竹把、席片捆于桩上,然后分层填土夯实,形成土戗。建有防浪墙的堤防和水库土坝遇超标准洪水时,可在防浪墙后填土或砌筑土袋,形成子埝(图3-25)。

  (三)抢护漫溢险情注意事项

  (l)修筑子埝前要布置堤线,平整顶面,务必开挖结合槽。

  (2)无论抢修那一种子埝,不得将子埝修在堤坝背水坡侧。

  (3)抢修子埝必须统一指挥,同步施工,由低到高,逐步加强。

  (4)修筑子埝必须严格控制工程质量。子埝挡水后,要加强巡查,严加防守。

  六、堵口复堤

  如果堤坝发生决口,要及时维护好口门,组织人力、物力,做好堵口复堤的工作。

  (一)堵口

  堵口:堤坝受洪涝和台风的袭击,发生决口后,对口门进行封堵简称为堵口。

  堵口方法可分为平堵和立堵,必要时也可采用混合堵。堵口方法应根据口门过流流量、地形、河床土质、堵口物料以及堵口者对堵口方法的熟练程度等条件,综合考虑选定。

  1.平堵

  平堵是由口门底部逐层填高封堵。堵口前先在口门两端直接抛石笼、块石,进行抛护,也可打排桩,桩后挡柴排,排后填土,做成裹头,然后在口门中间打排桩架桥后在桥上或在船上进行平抛物料,沿口门底部逐层填高,直 to 堵口物料高出水面截堵水流。这种方法需要的材料、施工附属设施较多,费用较大。它适用于水头较小、河床易受冲刷的情况(图3-26)。

  2.立堵

  立堵是从口门两端同时向中间进占。堤坝溃决后,先在决口两端堤坝做成裹头防护,再迅速抛石笼、块石、柳捆和土料向口门中间推进填筑。随着口门逐渐缩窄,上下游水头差增大,流速加大,将此口门称之为“龙口”。龙口必须改用抗冲能力更大的物料和快速的施工设备抢堵,要连续作战,一气呵成(图3-27)。

  立堵法施工方便,就地取树,费用较少。传统上经常采用,堵口经验比较丰富。但立堵进占到一定程度时,口门缩窄,流速增大,加剧了对河床的冲刷,因此口门合龙是堵口成败的关键。

  3.混合堵

  采用立堵法堵口进占到龙口,龙口处水流湍急,继续采用立堵有困难时,可先采用平堵法将龙口底部逐层垫高,使流量流速减少到一定程度后,再用立墙法合拢断流,抛土袋或填筑土戗闭气。平、立堵结合效果好,费用省,为一般堵口工程所采用。

  当口门上下游水位差较大时,可在下游适当位置,再填筑一道坝,亦留有口门,使总水位差分为两级,减少原坝上下游水位差,以便于封堵(图3-28)。

  沉船堵口在江苏省采用的也较多。抢堵措施:先在决口两侧滩地上用船打桩抛草(土)袋进占,口门缩窄到一定宽度时,下沉一条装满块石或土袋的船只,并在船的迎水面抛投土袋合拢断流;在土(袋)埝迎水面铺放大帆布,并抛土袋压重闭气,然后加固土埝。为确保土埝安全 最后在上游可再加筑一道草袋土捻在两道土埝之间,用土填实联成整体。

  (二)复堤

  l.堵口复堤

  堵口截流的堤坝,一般坝体矮小,质量较差,达不到防御洪水的标准,因此在堵口截流工程完成后,紧接着要进行复堤,现就复堤工程的设计标准、断面、施工方法及防护措施等简介如下:

  (l)堤顶高程要恢复原设计标准。由于堵口断面堤身不实,堤基也易渗漏,背水坡可能还有坑潭,所以复堤堤顶高程要有较富裕的超高,还要备足汛期临时抢险的物料。

  (2)断面设计应恢复原有断面尺寸。为了防止堵口处存有隐患,还应适当加大断面。断面布置常以截流堤坝为后戗,临河填筑土料,加大堤坡。

  (3)堤防施工,首先对周围土料场进行必要处理。如因决口后土壤含水量大时,可先在土料场开沟滤水。筑堤时,临水侧用粘土,背水侧用砂性土。堤身填出水面后要分层填土、碾压或夯实,要严格按设计的质量要求施工,确保工程质量。

  (4)护坡防冲。堵口复堤段.是新做堤防,未经洪水考验,又多在迎流顶冲部位,所以,还应考虑在新堤上作护坡防冲工程。水下护坡,以固脚防止坡脚滑动为主,水上护坡以防冲、防浪为主(图3-29)。

  2.汛后复堤

  汛后恢复水毁工程的复堤工作,应按下列步骤进行:

  (l)针对汛期出险和抢险的实际情况,通过汛后检查、测量,对堤防断面受损的要按原断面或大于原断面进行修复,出险的堤段,要对出险部位进行全部或局部开挖加固处理。

  (2)复堤前将抢险时堆放在堤上的物料、打入堤身的木桩、填人提坡的临时性反滤材料等务必清除干净,以免造成隐患。

  (3)提出复堤计划及质量要求;组织施工队伍,按计划施工;按设计和施工质量要求进行验收。

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