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防汛抢险知识10——堤岸崩塌和决口的抢护
发布时间: 2011-03-30 浏览次数:
堤岸崩塌和决口的枪护
险倩说明 临河堤岸,大块崩落或滑脱。严重的会造成堤防溃口。
原因分析 当水流经过弯曲河段,在凹岸发生冲淘岸脚,并且越演越烈,以致凹岸堤段形成迎流顶冲,滩岸崩塌,一般情况下,在高水位时顶冲凹岸下段,中、低水位时顶冲逐渐上移。由于水流顶冲堤岸,堤脚被淘空陡立,当水位高时,因有水压力挤着,如长江中下游沿期水位涨落幅度不大,退水迟缓,所以这时堤岸崩塌险情发生较少。但如有些河流汛期水位涨落幅度较大,如汉江中下游汛期庙于水位骤降潘岸失去水压支持,如堤岸脚已被淘空或土坡浸软饱和,抗剪强度降低,堤岸就可能产生崩塌险情。
  当高水位时,江宽水深,风浪大,堤身受风浪的反复侵袭,对于含粉士,砂粒的堤岸极易被风浪淘洗,成为陡坎,逐渐刷深,以致崩脱。
抢护方法
   

图33 图34
  1.如堤外无滩受迎流顶冲的险段,发生这种俭情,视情况必须临河抢救的,应以护脚为主,可以临河抛块石、石笼、柳枕等。但由于水位高,水深流急,抛护工程施工较为困难,加抛护不当或抛在陡坡上,反而增加陡坡上压重,促使堤岸的坍塌,故施工时必须严格控制抛在堤岸脚,以起护脚作用。同时最好结合进行外削(水上部分)内帮(图33)。 
  2.对于迎受风浪堤段,尤其是湖区,应根据风情预报,加强对堤岸的防护(防浪措施见防浪部分)。如堤坡发生严重崩塌,可以临时在外面用袋土或柳枕垒玻,土袋和老堤间,填士还坡,分层填筑至顶,同时加筑内帮(图34)。
堵口 江河、湖泊堤防以及海塘(堤)受洪水、雨涝和风暴潮的袭击,发生决口后,在适当时机对口门进行封堵工程简称堵口。堵水口,是将通过口门的水流用各种办法拦截、封堵,使水流完全回归老河道,难度较大。在这里主要介绍堵水口。
堵口的准备工作:
1.裹头
  堤防决口后,为防止水流冲刷扩大口门,对口门两端的堤头,及时采取保护措施。 
 
图35
 
图36
如在汛末决口或决口只分流小部分水流,因口门流量加大的机遇不多,可迅速对原堤头抢做裹头,防止口门扩大;如在汛初决口或人工重点检查分洪,当流量正在加大,或以后口门过流增大的机遇还多时,为减少作裹头的困难和防止口门过分冲深,不必强求就地抢作裹头,可等堤头不大量坍塌时,再进行保护。或者是考虑流量可能加大的程度,估算口门达到的宽度,从口门向后退适当距离,挖断堤身,在新的堤头上预做裹头称截头裹(图35)。一般在水浅流缓土质较好的条件下,可在堤头周围打桩,沿桩内侧贴笆、席、士工布或柳把、散柳、秸料等,然后在桩与堤头之间填土。如不打桩,亦可抛石或投编织袋装土裹护。在水深流急土质较差的条件下,可在堤头前辅放士工布软体排或抛柳枕、作柳石搂厢埽裹头。如挖断堤身,在地面作截头裹时,应沿裹头部位,向下挖基槽深1~2米,然后按预计的流速,选择上述相当的方法作裹头。作裹头要备足抢护料物,准备口门发生冲刷坍塌等险情时进行抢护。裹头的迎水和背水部分,根据口门水势情况,都要维护到适当长度(图36)。
2.做好施工准备
  ① 布置堵口施工场地,并作出具体实施计划。
  ② 筹备堵口料物:堵口料物一般应就地取材。堵口工程耗用料物较多,又常会遇到一些预想不到的情况,为避免停工待料,一般应按计算需要料数,增加20%~30%的安全系数储备。
  ③ 组织施工队伍。
  ④ 准备施工机械、设备及所用工具等。
堵口方法
  堵口方法主要有立堵、平堵和混合第三种。采用哪种方法,应根据口门过流多少、地形、土质、料物采集以及工人对堵口方法的熟练程度等条件,综合考虑选定。现将通常利用的三种堵口方法简介如下。
1.立堵
  堵口时用土和料物,从口门两堤头相对进堵,堵到龙门口,最后进行合龙,称为立堵。有以下几种方法:
  ① 填士进堵
  从口门两端相对填土进堵,逐步缩窄口门,最后达到一定宽度时迅速合龙。具体做法,可根据口门水深和流速大小采取不同方法。如在选定的堵口坝线上的静水区或流速较小的地区直接填土进堵。如流速较大,土被冲走,可用席子或土工布缝成略大于水深的大筒,四周用杆子撑开,直立水中,再向筒中倒士(俗称作土囤)进占。如琉速再大,则应用打桩、抛枕、抛笼等进堵。至于合龙,在龙口不太宽,水头差不太大的情况下可用下列简单方法合龙。
  1)关门合龙:如龙口宽2~3米,用比龙口宽度略长的粗桩一根,在桩上捆秸、柳,做成直径1~2米的由子(即秸、柳捆),放在龙口上游一侧,一端固定如同门扇,另一端拴上绳子,在口门对面用力拉,并借水流使由子呈关门形式,横卡在龙口上,拦截绝大部分水流后,再急速抛土袋抢堵合龙,此法必须计划周密,由经验丰富的工人操作,否则容易将由子顺水流冲走,俗称“放箭”。
 

图37
  2)沉排合龙:用梢料扎成方形或梯形的沉排,放在龙口的上游,沉排方格内填人少量土袋,以排不沉人水中为限,然后用人控制,或用船拉住,使沉排顺水流漂浮至龙口。梯形排应使小头在前,方形排要使一个角先入龙口,待沉排卡在龙口上稳定后,再往排上抛填土袋、石料和秸草等物料,使排沉到河底,直至超出水面,再以土填筑(图37)。
  3)横梁法合龙:用直径20~30厘米以上的木桩两根或一根钢轨做横梁,架在龙口上,两端固定在已做好的龙门口上,横梁前插一排桩(直径10厘米),桩前铺柳笆,柳笆前沉一梢捆,上压土袋,逐渐使水断流(图38)。
   
图38 图39
  ② 打桩进堵。
  打桩进堵做法不一,举例如下:
  1)一般土质较好,水深2~3米的口门,从两端裹头起,沿选定的堵口坝线,打桩2~4排,排距1.0~2.0米,桩距0.5~1.0米,打桩入土深度为桩长1/3~1/2。桩顶用木杆纵横相连捆牢。在下游一排桩后,加打戗桩。然后从两端裹头起,在排桩之间,压入柳条(或柴),水深时可用长杆叉子向下压柳,压一层柳,抛一层石(或袋土),这样层柳层石一直压到水面以上。随压柳随在排桩下游抛士袋,填土作后戗。排桩上游如冲刷严重,再抛柳石枕维护,直至合龙。如果合龙前口门流速太大,层柳层石前进困难,可采用抛柳石枕或抛铁丝笼装石合龙,用土工布软体排或士袋堵漏,前后填土闭气(图39)。
 
图40
  2)从两端裹头起,按预定堵口坝线打桩一排,桩距0.5~1.0米(视流速而定),桩与桩之间用横粱捆牢,并打戗桩支承。然后从两端在排桩的迎流面,逐段下柳笆或梢帘,并在柳笆前压柴、填土(或土袋),层柴层士压出水面。同时填土作前后戗加固。如果进堵到一定程度,因水深流急,前法不能前进时,可打桩稳住填压的部分,再用抛枕或抛石笼抢堵合龙(图40)。
2.平堵
  平堵是沿口门选定的堵口坝线,利用架桥或船平抛料物,如抛散石、混凝土体、柳石(土)枕、铅丝笼或竹笼装石、土袋等,从河底开始逐层填高,直至高出水面,以堵截水流。
  ① 架桥平堵,施工程序分为三步
  1)架桥:沿选定的堵口坝线,做桩式简支桥,一般每隔3米打桩一排,每排桩4根,间距2~3米,木桩直径视水深而定(一般30厘米左右),桩长以设计桥面至口门底的高度,再加打入河底1/3到1/2的深度为限。在每排桩上斜加支撑,桩顶连接成桥面,有的还在桥面上辅轻便铁轨,用机动车运料,以增加抛投料物的速度。
  2)铺底,在桥的下游面,在抛投料物之前,先用土工布或柴排、钢丝网等,铺于河底,以防冲刷。护底的长度和宽度,按预计的冲刷范围而定。 
 
图41王家营架桥平堵平面示意图
  3)投料:在桥上运送料物沿线抛投。要随时测量水深,控制料物均衡上升。料物抛出水面后,在坝前加筑埽工或抛投土袋截漏,然后填土闭气。1922年黄河山东利津宫家堵口和汉江王家营堵口曾采用架桥平堵法,取得成功(这两处堵口全配合使用了引河和挑水坝等措施)。王家营架桥平堵平面布置(图41)。
  ② 抛料船平堵
  1)在选定的堵口坝线上设置控制点,树立标杆,以准确控制坝线方向。
  2)沿坝线定位抛石:所有运石船停舶在坝线上,所有船的中心,均对准两端标杆,成一直线。然后集中力量,全线铺开,齐头并进定点抛石料,当堵口坝线抛出许多石堆,高出水面后,再用大船集中抛填石堆之间,使之连成一线,形成拦河坝。运石船以30~50吨较为灵活方便,抛投效果较好。吨位大的船,定位困难,加上吃水深,块石出仓极不方便,不宜采用。
  3)抛土袋堵漏:截流坝完成后,一般漏水严重,必须抛投土袋等堵漏。抛投土袋前要事先测量摸清块石分布范围,设置抛投标志,要先远后近,先深后浅,先难后易,顺序进行,厚度达到均匀一致,一般填厚1.0米左右。
  4)填士闭气:抛土袋堵漏后,如渗水仍然不止,可采取用船迅速在土袋上游填土。填土量要集中,进度要快,循序渐进,填一段保一段,巩固一段,最后达到全线闭气。1969年长江湖北田家口堵口工程,曾采用抛料船平堵,获得成功。
  ③ 混合堵
 
图42 黄河花园口堵口正坝边坝横断面图
  混合堵是立堵与平堵相结合的堵口方法。堵口时,根据口门的具体情况和立堵、平堵得不同特点,因地制宜、灵活运用两种方法。如在软基上堵口,可先在口门两端进占立堵,当口门缩小,流速较急,再采用平堵;又如用正坝与边坝堵口时,正坝可采用平堵,边坝用立堵得混合堵法。1946年黄河郑州花园口堵口,曾采用混合堵法(图42)。
  当前国内外大江大河截流工程较多,取得广泛的成功经验。如黄河三门峡和长江葛洲坝的立堵截流成功,虽与堤防堵口不尽相同,但值得借鉴。
3.“钢木土石组合坝”堵口实例
  解放军某部在抗洪斗争中,借助我军工兵筑城和桥梁专业的经验,采用“钢木框架结构、复合式防护技术”合龙决口。这种方法是用1.5寸钢管间隔2.5米沿大堤中心线固定成数个框架,钢管长度依水深而定,下端植人坝底2米以上,上部高于水面1至1.5米做护栏,框架两侧分别植两排木桩,再在框架中心线上加植一列固定桩,并将钢骨架用铁丝固定,形成整体。框架内外用重约75公斤的石子袋由下向上、由里向外填塞,上游石袋中铺垫三层防渗土布和塑料布,形成由布、石、木、钢、土多种材料构成的复合防护层。
技术人员制定了“理顺,加固、分流”的实施方案,在上游用树枝、竹排理顺洪水流向,加大框架跨度,增加斜秆支撑,提高抗力和稳固强度,在决口上游约20米处植桩分流、减压。
最后,又对施工进行了合理编组,灵活用兵,共分为结构框架组、植桩组、填塞组、运输组。各组又分别编成若干个小组,分段、分批展开,均以搭架植桩为核心,梯次作业。
  方案实施后,人们在现场看到了一幅颇为壮观的场面:植桩组6人为一小组,采取水面上下一体,平行作业的方法。运输组采用水陆并进、人机结合的方法,水上使用军用门桥、冲锋舟,陆地使用机动轮车运送物料。填塞组采用流水作业、分段输送作业的方法。由于各组分工明确,衔接紧凑,使整个合龙作业紧张有序,忙而不乱。终于堵口成功。
  1998年8月7日中午12时30分,九江城区以西4公里处的城防大堤突然塌陷决口50多米,汹涌的江水如脱缰的野马,进入城郊,九江城40万人民的生命安全受到严重威胁。
  汹涌的洪水横冲直撞,势不可当,一袋袋沙石压不住,一条条棉絮堵不住,换用水泥和石块仍无济于事。
  “快调大船来堵!”。一艘60吨的船,来到决口处,想沉沉不了,被拱水席卷而去。一艘满载煤炭的1600吨铁驳船开来了,历经艰险,终于停在了决口中央。6条小驳船和一条拖船又分别沉在煤船的两头和外侧。顿时,决口水头明显减弱,但江水仍然从船底和沉船之间的间隙涌进决口。又是一场拼死的鏖战。往江堤和煤船两边抛投石料和沙袋,但很快被凶猛的江水冲走。3.5米长,装满石头的大铁笼抛入水中,也被冲得无影无踪。8日晚,发明“钢木士石组合坝”堵口技术的解放军某集团军接到命令,立即抽调222名精兵强将,组成抗洪堵口技术分队,连夜赶往堵口现场。技术骨干到现场观察地形、水情后,制定了堵口方案。
  9日早上6时,技术分队按照预定方案,在决口处上、下坝头展开战斗。四排钢架和三排木桩,从上坝至下坝并行推进。上午11时,20米长的钢木框架进入水中。
  水中作业难度加大。战士们3人一排,4人一伙,6人一组,与九江市一建、二建的50名架子工,边打桩边拧螺丝固定。10多米的钢管和木桩插入水中,打桩时无法立足用力,战士们就搭人梯,2名战士在下踩在钢架上,一名战士手持锤子踩在战友肩上,把一根根钢管、一根根木桩打入钢架之间,使每根钢管交接处环环相扣,相互连接,形成钢木结构填石的框架决口越堵越小,江水越流越急,技术分队越战越勇,“钢木土石组合坝”超搭越牢,兄弟部队和武警官兵投放沙包越投越快。
  15日10时,通过各部门通力合作,加上采用上、下游围堰,长江洪峰这匹野马终于被系上了缰绳,胜利实现了堵口基本合龙,滚滚洪水被制服了,九江市保住了,“钢木土石组合坝”技术获得成功。
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