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      堤防搶險知識與搶護技術四

      發布時間:2013-01-16

       

      (十)跌窩

      跌窩(又稱陷坑)是指在雨中或雨后,或者在持續高水位情況下,在堤身及坡腳附近局部土體突然下陷而形成的險情。這種險情不但破壞堤防斷面的完整性,而且縮短滲徑,增大滲透破壞力,有的還可能降低堤坡阻滑力,引起堤防滑坡,對堤防的安全極為不利。特別嚴重的,隨著跌窩的發展,滲水的侵入,或伴隨滲水管涌的出現,或伴隨滑坡的發生,可能會導致堤防突然潰口的重大險情。

          1、跌窩險情的判別

       ?。?)根據成因判別

        由于滲透變形而形成的跌窩往往伴隨滲透破壞,極可能導致漏洞,如搶護不及時,就會導致堤防決口,必須作重大險情處理;

        其他原因形成的跌窩,是個別不連通的陷洞,還應根據其大小、發展趨勢和位置分別判斷其危險程度。

       ?。?)根據發展趨勢判別

        有些跌窩發生后會持續發展,由小到大,最終導致瞬時潰堤。因此,持續發展的跌窩必須慎重對待,及時搶護。否則,后果將是非常嚴重的。有些跌窩發生后不再發展并趨于穩定狀態,其危險程度還應通過其大小和位置進行判別。

       ?。?)根據跌窩的大小判別

        跌窩大小不同對堤防安危程度的影響也不同,直徑小于0.5m,深度小于1.0m的小跌窩,一般只破壞堤防斷面輪廓的完整性,而不會危及堤防的安全。跌窩較大時,就會削弱堤防強度,危及堤防的安全。當跌窩很大且很深時,堤防將至失穩狀態,伴隨而來的可能是滑坡,則是很危險的。

       ?。?)根據跌窩位置判別險情

       ?、倥R(背)水坡較大的跌窩可能造成臨(背)水坡滑坡險情,或減小滲徑,可能造成漏洞或背水坡滲透破壞。

       ?、诘添數C降低部分堤頂高度,削弱堤頂寬度。對于堤頂較大跌窩,將會降低防洪標準,引起堤頂漫溢的危險。

          2、跌窩險情的搶護原則

        根據跌窩形成的原因、發展趨勢、范圍大小和出現的部位采取不同的槍護措施。但是,必須以“抓緊翻筑搶護,防止險情擴大”為原則,在條件允許的情況下盡可能采用翻挖,分層填土夯實的辦法作徹底處理。

        條件不許可時,可采取相應的臨時性處理措施。如跌窩伴隨滲透破壞(滲水、管涌、漏洞等),可采用填筑反濾導滲材料的辦法處理。如果跌窩伴隨滑坡,應按照搶護滑坡的方法進行處理。如果跌窩在水下較深時,可采取臨時性填土措施處理。

        3、跌窩險情的搶護方法

      搶護跌窩險情首先應當查明原因,針對不同情況,選用不同方法,備妥料物,迅速搶護。在搶護過程中,必須密切注意上游水情漲落變化,以免發生意外。搶護的方法一般有以下幾種。

      (1)翻填夯實

      未伴隨滲透破壞的跌窩險情,只要具備搶護條件,均可采用這種方法。具體作法是:先將跌窩內的松土翻出,然后分層回填夯實,恢復堤防原貌。如跌窩出現在水下且水不太深時,可修土袋圍堰或樁柳圍堤,將水抽干后,再予翻筑。

          翻筑所用土料應遵循“前截后排”的原則,如跌窩位于堤頂或臨水坡時,須用防滲性能不小于原堤土的土料,以利防滲;如位于背水坡則須用排水性能不小于原堤土的土料,以利排滲。

        翻挖時,必須清除松軟的邊界層面,并根據土質情況留足坡度或用樁板支撐,以免坍塌擴大。需筑圍堰時應適當圍得大些,以利搶護方便與漏水時加固?;靥顣r,須使相鄰土層良好銜接,以確保搶護的質量。

       ?。?)填塞封堵

        這是一種臨時搶護措施,適用于臨水坡水下較深部位的跌窩。具體方法是:用土工編織袋、草袋或麻袋裝粘性土或其他不遠水材料,直接在水下填塞跌窩,全部填滿跌窩后再拋投粘性散土加以封堵和幫寬。要求封堵嚴密,避免從跌窩處形成滲水通道。

        汛后水位回落后,還需按照上述翻填夯實法重新進行翻筑處理。

       ?。?)填筑反濾料

        對于伴隨有滲水、管涌險情,不宜直接翻筑的背水坡跌窩,可采用此法搶護。具體作法是:先將跌窩內松土和濕軟土壤挖出,然后用粗沙填實,如滲涌水勢較大,可加填石子或塊石、磚塊、梢料等透水料消殺水勢后,再予填實。待跌窩填滿后,再按反濾層的鋪設方法搶護。

        修筑反濾層時,必須正確選擇反濾料,使之真正起到反濾作用。

       ?。?)伴有滑坡、漏洞險情的搶護

       ?、俚C伴有漏洞的險情,必須按漏洞險情處理方法進行搶護。

       ?、诘C伴有滑坡的險情,必須按滑坡險情處理方法進行搶護。

          (十一)決口

          江河、湖泊堤防在洪水的長期浸泡和沖擊作用下,當洪水超過堤防的抗御能力,或者在汛期出險搶護不當或不及時,都會造成堤防決口。堤防決口對地區社會經濟的發展和人民生命財產的安全危害是十分巨大的。

        在條件允許的情況下,對一些重要堤防的決口采取有力措施,迅速制止決口的繼續發展,并實現堵口復堤,對減小受災面積和縮小災害損失有著十分重要的意義。對一些河床高于兩岸地面的懸河決口,及時堵口復堤,可以避免長期過水造成河流改道。

        堤防決口搶險是指汛期高水位條件下,將通過堤防決口口門的水流以各種方式攔截、封堵,使水流完全回歸原河道。這種堵口搶險技術上難度較大,主要牽涉到以下幾個方面:一是封堵施工的規劃組織,包括封堵時機的選擇;二是封堵搶險的實施,包括裹頭、沉船和其他各種截流方式,防滲閉氣措施等。

          1、決口封堵時機的選擇

        堤防一旦出現決口重大險情,必須采取堅決措施,在口門較窄時,采用大體積料物,如蓬布、石袋、石籠等,及時搶堵,以免口門擴大,險情進一步發展。

        在潰口口門已經擴開的情況下,為了控制災情的發展,同時也要考慮減少封堵施工的困難,要根據各種因素,精心選擇封堵時機。恰當的封堵時機選擇,將有利于順利地實現封堵復堤,減少封堵搶險的經費和減少決口災害的損失。通常,要根據以下條件,綜合考慮,作出封堵時機的決策。

        (1)口門附近河道地形及土質情況,估計口門發展變化趨勢。

        (2)洪水流量、水位等水文預報情況,一段時間內的上游來水情況及天氣情況。

        (3)洪水淹沒區的社會經濟發展情況,特別是居住人口情況,鐵路、公路等重要交通干線及重要工礦企業和設施的情況。

        (4)決口封堵料物的準備情況,施工人員組織情況,施工場地和施工設備的情況。

        (5)其他重要情況。

        2、決口封堵的組織設計

       ?。?)水文觀測和河勢勘查

        在進行決口封堵施工前,必須做好水文觀測和河勢助查工作。要實測口門的寬度,繪制簡易的縱橫斷面圖,并實測水深、流速和流量等。在可能情況下,要勘測口門及其附近水下地形,并勘查土質情況,了解其抗沖流速值。

       ?。?)堵口堤線確定

        為了減少封堵施工時對高流速水流攔截的困難,在河道寬闊并具有一定灘地的情況下,或堤防背水側較為開闊且地勢較高的情況下,可選擇“月弧”形堤線,以有效增大過流面積,從而降低流速,減少封堵施工的困難。

       ?。?)堵口輔助工程的選擇

        為了降低堵口附近的水頭差和減少流量、流速,在堵口前可采用開挖引河和修筑挑水壩等輔助工程措施。要根據水力學原理,精心選擇挑水壩和引河的位置,以引導水流偏離決口處,并能順流下泄,以降低堵口施工的難度。

        對于全河奪流的堤防決口,要根據河道地形、地勢選好引河、挑水壩的位置,從而使引河、堵口堤線和挑水壩三項工程有機結合,達到順利堵口的目的。

       ?。?)搶險施工準備

        在實施封堵前,要根據決口處地形、水頭差和流量,做好封堵材料的準備工作。要考慮各種材料的來源、數量和可能的調集情況。封堵過程中不允許停工待料,特別是不允許在合龍階段出現間歇等待的情況。要考慮好施工場地的布置和組織,充分利用機械施工和現代化的運輸設備。傳統的以人力為主,采用人工打樁、挑土上堤的方法,不僅施工組織困難,耗時長、花費大,而且失敗的可能性也較大。因此,要力爭采用現代化的施工方式,提高搶險施工的效率。

          3、決口搶險的實施

          堤防潰口險情的發生,具有明顯的突發性質。各地在搶險的組織準備、材料準備等方面都不可能很充分。因此,要針對這種緊急情況,采用適宜的堵口搶險應急措施。為了實現潰口的封堵,通??刹扇∫韵虏襟E。

       ?。?)搶筑裹頭

        土堤一旦潰決,水流沖刷擴大潰口口門,以致口門發展速度很快,其寬度通常要達200~300m才能達到穩定狀態,如湖北的簰州灣、江西九江的江心洲潰口。

        如能及時搶筑裹頭,就能防止險情的進一步發展,減少此后封堵的難度。同時,搶筑堅固的裹頭,也是堤防決口封堵的必要準備工作。因此,及時搶筑裹頭,是堤防決口封堵的關鍵之一。

        要根據不同決口處的水位差、流速及決口處的地形、地質條件,確定有效搶筑裹頭的措施。這里重要的是選擇拋投料物的尺寸,以滿足抗沖穩定性的要求;選擇裹頭形式,以滿足施工要求。

        通常,在水淺流緩、土質較好的地帶,可在堤頭周圍打樁,樁后填柳或柴料廂護或拋石裹護。在水深流急、土質較差的地帶,則要考慮采用抗沖流速較大的石籠等進行裹護。除了傳統的打樁施工方法,可采用螺旋錨方法施工。螺旋錨桿其首部帶有特殊的錨針,可以迅速下鋪入土,并具有較大的垂直承載力和側向抗沖力。首先在堤防迎水面安裝兩排一定根數的螺旋錨,拋下沙石袋后,擋住急流對堤防的正面沖刷,減緩堤頭的崩塌速度;然后,由堤頭處包裹向背水面安裝兩排螺旋錨,拋下沙石袋,擋住急流對堤頭的激流沖刷和回流對堤背的淘刷。亦有采用土工合成材料或橡膠布裹護的施工方案,將士工合成材料或橡膠布鋪展開,并在其四周系重物使它下沉定位,同時采用拋石等方法予以壓牢。待裹頭初步穩定后,再實施打樁等方法進一步予以加固。

       ?。?)沉船截流

        根據九江城防堤決口搶險的經驗,沉船截流在封堵決口的施工中起到了關鍵的作用。沉船截流可以大大減小通過決口處的過流流量,從而為全面封堵決口創造條件。

        在實現沉船截流時,最重要的是保證船只能準確定位。在橫向水流的作用下,船只的定位較為困難,要精心確定最佳封堵位置,防止沉船不到位的情況發生。

        采用沉船截流的措施,還應考慮到由于沉船處底部的不平整,使船底部難與河灘底部緊密結合的情況。這時在決口處高水位差的作用下,沉船底部流速仍很大,淘刷嚴重,必須迅即拋投大量料物,堵塞空隙。在條件允許的情況下,可考慮在沉船的迎水側打鋼板樁等阻水。有人建議采用在港口工程中已廣泛采用的底部開艙船只拋投料物。這種船只拋石集中,操作方便。在決口搶險時,利用這種特殊的拋石船只,在堵口的關鍵部位開艙拋石并將船舶下沉,這樣可有效地實現封堵,并減少決口河床沖刷。

       ?。?)進占堵口

        在實現沉船截流減少過流流量的步驟后,應迅速組織進占堵口,以確保順利封堵決口。常用的進占堵口方法有:立堵、平堵和混合堵三種。

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        從口門的兩端或一端,按擬定的堵口堤線向水中進占,逐漸縮窄口門,最后實現合龍。采用立培法,最困難的是實現合龍。這時,龍口處水頭差大,流速高,使拋投物料難以到位。在這樣的情況下,要做好施工組織,采用巨型塊石籠拋人龍口,以實現合龍。在條件許可的情況下,可從口門的兩端架設纜索,以加快拋投速率和降低拋投石籠的難度。

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        沿口門的寬度,自河底向上拋投料物,如柳石枕、石塊、石枕、土袋等,逐層填高,直至高出水面,以堵截水流。這種方法從底部逐漸平鋪加高,隨著堰頂加高,口門單寬流量及流速相應減小,沖刷力隨之減弱,利于施工,可實現機械化操作。這種平堵方式特別適用于前述拱型堤線的進占堵口。平堵有架橋和拋投船兩種拋投方式。

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        混合堵是立堵與平堵相結合的堵口方式。堵口時,根據口門的具體情況和立堵、平堵的不同特點,因地制宜,靈活采用。如在開始堵口時,一般流量較小,可用立堵快速進占。在縮小口門后流速較大時,再采用平堵的方式,減小施工難度。

        在1998年抗洪斗爭中,借助人民解放軍工兵和橋梁專業的經驗,采用了“鋼木框架結構、復合式防護技術”進行堵口合龍。這種方法是用40mm左右的鋼管間隔2.5m沿堤線固定成數個框架。鋼管下端插入堤基2m以上,上端高出水面1~1.5m做護攔,將鋼管以統一規格的連接器件組成框網結構,形成整體。在其頂部鋪設跳板形成橋面,以便快速在框架內外由下而上、由里向外填塞料物袋,以形成石、木、鋼、土多種材料構成的復合防護層。要根據結構穩定的要求,做好成片連接、框網推進的鋼木結構。同時要做好施工組織,明確分工,銜接緊湊,以保證快速推進。

       ?。?)防滲閉氣

        防滲閉氣是整個堵口搶險的最后一道工序。因為實現封堵進占后,堤身仍然會向外漏水,要采取阻水斷流的措施。若不及時防滲閉氣,復堤結構仍有被淘刷沖毀的可能。

        通常,可用拋投粘土的方法,實現防滲閉氣。亦可采用養水盆法,修筑月堤蓄水以解決漏水。土工膜等新型材料,也可用以防止封堵口的滲漏。

          (十二)搶險工程的善后處理

          汛期搶險是防汛緊急時期所采取的應急措施,受各種條件的制約,一般用料不大講究,方法比較粗放,具有搶修快、標準低的特點,例如,1998年汛期九江市長江城防堤潰決后,采用鋼木組合體、沉船等綜合措施進行堵口取得成功,但它畢竟是一種臨時措施。有些也可能處理不當,技術上很難達到規范合理。因此,汛期過后,對達不到長期運用標準的搶險工程,必須進行善后處理。對某些情況,善后處理本身即可達到除險加固的目的。對另外一些情況,善后處理則是除險加固前必須的前期準備工作。

        1、裂縫搶險的善后處理

        在汛期,裂縫產生原因不完全清楚的情況下,有可能判斷失誤而采取了不當的搶險措施,也有可能采用各種臨時代用料進行封堵。汛后,應對裂縫的產狀、分布、規模,以及產生的原因作進一步的分析研究。經過論證確認裂縫已經穩定和愈合,不需重新處理的,須經上級主管部門批準。汛期采用臨時代用料沒有徹底處理或處理不當的,應根據裂縫的形狀、規模及其成因采取合理的處理措施。屬于滑坡引起的裂縫,按滑坡除險加固方法進行處理,屬于基礎不均勻沉陷引起的裂縫,按地基加固的方法進行處理。其他原因引起的裂縫,如為縱向表面裂縫,可暫不處理,但應注意觀察其變化和發展,并應堵塞縫口,以免雨水進入。較寬較深的縱縫,則應及時處理。橫向裂縫不論是否貫穿堤身,均須回填封堵或充填灌漿方法進行處理,龜紋裂縫一般不寬不深,可不進行處理,較寬較深時可用較干的細土予以填縫,或用水洇實。

        2、滲水搶險的善后處理

        滲水搶險常用背水坡開挖導滲溝、做透水后戰和臨水坡做粘土防滲層的方法,汛后應對這些措施進行復核。凡是處理不當或屬臨時性措施的均應按新的設計方案組織實施,在施工中要徹底清除各種臨時物料。若背水坡采用了導滲溝,對符合反濾要求的可以保留,但要做好表層保護。不符合設計要求的,汛后要清除溝內的雜物及填料,按設計要求重新鋪設。若搶險時誤用比堤身滲透系數小的粘土做了后戧臺,則應予清除,必要時可重做透水后戧或貼坡排水。

        3、管涌搶險的善后處理

        管涌搶險,多數是采用回填反濾料的方法進行處理,有時也采用稻草、麥稈等作臨時反濾排水材料。對后者,汛后必須按反濾要求重新處理。對前者則應探明原因,重新復核后分別對待:若汛期無細沙帶出,也沒有發生沉陷,表明搶險工程基本滿足長期運用要求,可不再進行處理;若經汛期證明不能滿足反濾要求者,汛后則應按設計要求進行處理。

        4、漏洞搶險的善后處理

        汛期,在堵塞漏洞時可能采用了棉被、稻草、麥稈等其他臨時物料,汛后應予清除并按設計要求重新封堵漏洞。

        5、滑坡搶險的善后處理

        對汛期出現的滑坡,汛后應進一步查明滑坡原因及滑坡的規模,對搶險措施不當或不能滿足要求的搶險工程,應按新的設計方案重新進行處理。對基本滿足要求的搶險工程,適當修整加固后可直接變為永久加固工程。

        對臨水側滑坡,如系堤身原因引起,則在堤身加固中一并處理;如屬崩岸引起,則應在崩岸處理中一并考慮。

        6、崩岸搶險的善后處理

        汛后應查明崩岸性質、范圍和該堤段的工程地質條件,對已采取的搶險措施進行復核。如果在因岸搶險時使用了木料、竹籠、蘆葦枕、梢枕等臨時代用料,則應進行清除并重新按設計因岸,對不滿足設計要求的其他情況也應按新的處理方案組織施工。在崩岸搶險的緊急情況下,采用拋石固基措施時,往往難以設置濾層。不做濾層或墊層的拋石護腳在運用一段時間后,其拋石下部常被淘刷,從而導致拋石的下沉崩塌。因此,在善后處理時,需考慮濾層的設置。

        7、風浪搶險的善后處理

        汛后應根據堤防的等級和具體堤段的險情,進行防浪設計,并對已采用的防浪措施進行評價,因地制宜地篩選設計方案。凡不符合選定方案的各種臨時措施,均應拆除、清理,尤其是打人堤身的竹樁、木樁以及其他易腐物質,要認真徹底清除。

        8、漫溢搶險的善后處理

        汛期加高堤防多采用土料子捻、土袋子捻、樁柳(樁板)子捻、柳石(土)子捻等手段,這些子培在汛末退水時即應拆除。在汛后進行堤防加高培厚時,若子埝用料是防滲性能好的土料,則可用于堤防的加高培厚;若是透水料則可放在背水坡用作壓浸臺或留作堆放防汛材料。其他雜物如樹木、雜草、編織袋等,均應清除在堤外。

        9、跌窩搶險的善后處理

        汛后應對跌窩產生的原因進行分析,判斷其是堤防隱患引起的還是堤防質量問題引起的,并對汛期采取的填堵措施進行評價,按照跌窩產生的原因,采用相應的加固補強措施。汛期采用的各種應急措施,凡不滿足設計要求的,應予清理、拆除,按新的設計方案處理。

        10、城市堤防的汛后清理

        經過城市的堤防,汛后需進行全面清理。在進行堤防的加因處理時,要在確保防洪安全的前提下,除考慮其重要性和堤防等級外,還要與城市規劃相協調,做到綠化、美化、方便群眾,為發展旅游業創造條件。

        11、復堤

        復堤通常是在汛期后或封堵截流后沒有水過流的條件下進行的,應按照《堤防工程施工規范》的有關質量標準要求執行,其質量標準要求與決口兩端堤防的標準相同。

        決口封堵形成的截流壩都是臨時搶筑起來的,其質量難以控制,一般達不到正式堤防所要求的標準,因此,汛后必須對封堵工程進行徹底清查,弄清截流壩的結構、所用物料以及破壞情況,勘探堵口河段地質情況和地形的變化,分析截流壩與河勢及原有堤防間的關系,然后制定出復堤計劃,作出復堤設計。

        若決口封堵形成的截流壩是堆石體,背水坡沒有堵漏截滲的土袋和土料,周圍地形沒受到嚴重的沖刷破壞,截流壩體形尚規則,堤線較順暢,復堤時可以以此為后戰,在臨河側按設計標準修新堤。新堤斷面適當預留一定沉降高度,并采取砌石、拋石等防沖固腳措施,和原有堤防妥善連接。

        如決口封堵形成的截流壩汛后仍在擋水,可在背水側另選堤線修堤。新堤線要盡可能與老堤平順銜接,避開或處理好決口形成的深潭。

      當汛后決口封堵形成的截流壩已不擋水,一般可拆除截流壩,尤其是要拆除采用樁、埽料結構的截流壩,再按設計的堤防標準和質量控制要求復堤。

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