水利建設工程防洪搶險技術研究

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水利建設工程防洪搶險技術研究

摘要:文章論述了水利工程施工期防洪搶險工作的重要性以及防洪安全準備工作,對有關防洪搶險技術的應用和針對性進行了簡述。

關鍵詞:水利工程;施工期;防洪搶險技術

1水利工程施工期防洪搶險工作的重要性

水利工程施工過程中,因發生超預計洪水或水的載體發生意外變化,易造成施工人員傷亡,損壞工程和施工場地。歷史上曾有許多工程施工期發生洪水災害。排除施工期洪災隱患與水庫大壩防汛、湖區大堤防洪搶險同等重要。工程施工時期,特別是那些跨汛期的工地,一定要有施工期防洪避險除險設計,要有施工人員安全保障措施。除要有施工防洪搶險工程措施外,還要加強安全觀測,安全值班,完善人員緊急逃生通道和躲避手段。

2水利工程施工期防洪安全的準備工作

1)施工期防洪的主要任務①防止施工洪水對工程已建部分的破壞和后續施工條件的破壞;②保證施工人員安全和施工設備安全;③避免施工期洪水對臨近單位和群眾的傷害;④保障工程施工按計劃進行。2)編制防洪方案的原則以預防為主,預防和搶險措施兼備。3)防洪搶險的前期準備工作①根據工程設計的施工安全設計,編制施工安排和避險搶險措施;②施工人員居住、交通、主要設備安置在洪水淹不到的地方;③對施工場地有關的水文、地質進行詳細查勘,了解可能發生的超額洪水和滑坡等風險,做好避免和制止風險發生措施;④建立安全指揮、值班機構和搶險技術隊伍;⑤準備搶險有關設備和物資。

3有關防洪搶險技術

3.1超設計洪水對施工場地淹沒的排除

河壩、泵站、堤防、涵閘的基礎施工期,一般用圍墻擋水。有些年枯水期突降暴雨,超施工設計洪水。洪水可能漫過圍堰。排除洪水淹沒工場的措施有三種:1)上游水庫緊急關閘,調蓄減少下泄洪水,降低圍墻外洪水位,避免漫淹工場;2)加高圍墻,擋住洪水;3)拆除圍墻以外的阻水物,擴大泄流量,降低洪峰水位,用塑料膜鋪蓋工場和設備。用塑料膜鋪蓋土壩和砌石壩,讓洪水滾過土石壩體(一般過水深為1m以下)。土圍墻和土壩擋水墻加固材料以麻袋或紡織袋裝沙、裝卵石較好,混凝土圍墻也可用混凝土塊加高。復蓋材料用油帆布或較結石的防滲化纖布。應在洪水發生前將施工人員和重要設備轉移。

3.2滑坡崩塌的防治

土體巖塊、棄土和廢碴堆積體因重力加大,沿滑動面發生滑動,稱之為滑坡。陡坡因加大向下推動,突然發生傾倒或脫落,稱崩塌。誘發滑坡、崩塌的外界原因:地震,雨水浸泡,施工開挖坡腳,水流沖刷掏空坡腳。當連續降雨或高洪水位時,由于浸水而使土層重量增大是滑動和倒塌的最常見原因。土浸濕時,下壓力增加。濕土還增加滲透壓力。而阻抗力由于土浸濕減少摩擦阻力。使坡體失去穩定條件。坡體不受水浸泡是防止滑坡的基本原理。

3.3堤壩滑坡搶險方法

3.3.1濾水土撐法

因滑坡對斷面的削弱,以間隔修土撐的辦法予以加固,此法適用于背水坡排滲不暢,滑坡嚴重且范圍較大的地段。具體做法如下:先將滑坡松土略加清理,然后在滑坡體上順坡挖溝,溝內分層填鋪沙石、梢料或土工織物等反濾材料。具體做法同滲水搶險采用的導滲溝法。其尺寸應視險情、水情、工情而定。一般每條土撐順堤壩方向長10m左右,頂寬5~8m,邊坡1∶3~1∶5,間距8~l0m。撐頂高于浸潤線出逸點0.5~2m。如基礎不好,或背水坡腳靠近水塘,或有漬水、軟泥等,要先用塊石或土袋固基,應高出水面0.5~1.0m。

3.3.2濾水后戧法

此法適用于斷面單薄,邊坡陡,有濾水材料和取土較易處,具體做法如下:其作用和修筑方法均與濾水土撐相同。其長度應超過滑坡堤段的兩端各5~10m。當土體過于稀軟不易做導滲溝時,可用沙石、梢料、土工織物等作反濾材料的反濾層法代替。

3.3.3濾水還坡法

凡采用反濾結構,恢復堤壩斷面的搶護滑坡的措施,統稱為濾水還坡法。此法適用于背水坡由于土壤滲透系數偏小引起浸潤線升高,排水不暢,而形成嚴重滑坡的地段。具體搶護方法有以下幾種:1)導滲溝濾水還坡法。先在背水滑坡范圍內作好導滲溝,其做法與濾水土撐的導滲溝做法完全相同,在導滲溝完成后,將滑坡頂部陡立的土坎削成斜坡并將導滲溝覆蓋保護后,用沙性土層夯實,做好還坡。2)反濾層濾水還坡法。這種方法和導滲溝濾水還坡法基本相同,僅將導滲溝改為反濾層而已,反濾層的做法詳見搶護滲水險情的反濾層法。3)透水體濾水還坡法。背水坡上部發生裂縫下挫,而且當地缺乏沙石等濾料時采用。所作透水體的作用與上述導滲溝和反濾層的作用大致上同。如基礎不好,一方面加固地基,另一方面按原堤坡回填透水體。根據透水體采用的材料不同又分為以下兩種方法:4)沙土還坡法。其作用與搶護滲水險情采用的沙土后戧相同。如采用粗沙、中沙還坡,斷面可不必加大,如果用細沙或粉沙還坡,可根據具體情況,邊坡適當放緩,回填沙土時亦應層層夯實。梢土還坡法。又稱柴土還坡法。其作用及具體作法與搶護滲水險情采用的梢土后戧即柴土幫戧基本相同。區別在于,由于滑坡破壞了原堤身斷面,修筑的斷面是斜三角形,各坯梢土層是下寬上窄不相等。

3.3.4前戧截滲法

前戧截滲法又稱臨水幫戧法,主要是用黏性土修前戧截滲,遇到背水滑坡嚴重,范圍較廣,在背水坡搶筑濾水土撐、濾水后戧、濾水還坡等工程都需要較長時間,一時難以奏效,而臨水有灘地時,可采用此法,也可與搶護背水滑坡同時進行。其具體做法與搶護滲水采用的前戧截滲法完全相同。

3.3.5護腳阻滑法

此法在于增加滑力,減小滑動力,制止滑坡發展,以穩定險情。具體做法:查清滑坡范圍,將缺石、土袋、鉛絲石籠等重物拋投在滑坡體下部坡腳附近,使其能起到阻止繼續下滑和固基的雙重作用。護腳加重數量可由邊坡穩定計算確定。應將滑動體上部重物移走,還要視情況將坡度削緩,以減小滑動力。

3.4山坡滑坡、崩塌預防措施

通過觀察,發現有滑坡危險,人員主動撤離、躲避;在滑坡腳修擋攔墻,攔石網,砌石護腳;清除坡體上亂石。滑坡的整治措施:筑擋土墻,抗滑樁固腳阻滑,若坡體為斜面可采取錨固;濾水固坡,用濾水撐,濾水后戧,導浸溝濾水還坡。反濾層濾水還坡。削坡減載。切斷滲水源,將坡體上游的來水通過環形截水溝撇走,使其不入坡體,坡體本身雨水用網狀排水細溝從表面流走。另重點工程滑坡防治應提高安全標準。重要工程和一些工程的重要部位的防滑坡措施應提高標準和安全系數,尤其是深基坑開挖、河壩清基深挖擋土墻和斜坡防滑工程,應提高工程安全要求。

3.5堤壩散浸(滲水)除險

在汛期高水位下,堤壩背水坡及坡腳附近出現土壤潮濕或發軟并有水滲出的現象,稱為散浸。散浸是堤壩較常見的險情,散浸險情如處理不及時,就可能發展為管涌、滑坡或漏洞等險情,造成潰垸垮壩災害。

3.5.1堤壩發生散浸的主要原因

水位超過堤防設計標準,高水位持續時間較長。堤壩斷面不足,背水坡偏陡時,浸潤線可能在背水坡出逸。堤壩內土質較差,尤其是成層填筑的沙土或粉沙土,透水性強,又無防滲斜墻或其他有效的控制滲流的工程設施。施工時碾壓不實、土中多雜質、淤土塊或凍土塊直接填筑、施工接頭不緊密、堤防與涵閘、輸水管、溢洪道結合不實等均能引起散浸。在透水強的粉砂土質堤多表現為散浸,在黏土堤多表現為滲漏。

3.5.2以“臨水截滲,背水導滲”為原則

臨水坡用黏性土壤修筑前戧,可以減少滲水浸入,背水坡用開溝和透水性較大的沙石或柴草等導滲措施,把滲入的水通過反濾導出,有控制地讓清水流出,不讓土粒流失,從而降低浸潤線,保持堤壩穩定。堤身滲水是出險的先兆,若堤壩背水坡出現散浸,應先查明發生滲水的原因和險情的程度。如浸水時間不長而且滲出的是清水,應及時導滲,并加強觀察,注意險情變化;若滲水嚴重或已開始滲出渾水,則必須迅速防治管涌,防止險情擴大。查漏防滲是防汛最普遍的基礎工作。滲漏早發現,早處理,可防止滑坡、管涌等大險發生,防患于未然。

3.5.3搶護方法

1)臨水截滲。此法通過增加阻水層,可減小滲水量,降低浸潤線,達到控制滲水險情和穩定堤壩的目的。背水搶護困難,以及有必要在臨背坡同時搶護的重要堤壩,均適用于采用臨水截滲法進行搶護。2)反濾導滲溝。此法適用于背水坡大面積嚴重滲水,主要是在背水坡開挖導滲溝,并在溝內鋪設反濾料,使滲水集中在溝內排出,同時以降低浸潤線,使堤背坡面趨于穩定。同時避免帶出土粒,擴大出水孔道。導滲溝的具體修筑方法:常用的開溝方法是從堤腳向堤身切入,掘進深度以導出滲水為度,一般溝深0.5~l.0m,寬0.5~0.8m,溝的尺寸和間距應根據具體情況決定,順邊坡方向的橫溝每隔6~10m開一條。施工時先順坡腳開挖一條排水溝,使滲水排向遠離坡腳的排水道。然后向坡面上開導滲溝,導滲溝要與排水溝相連。逐段開挖,逐段填濾料,一直做到出現滲水的最高點以上。導滲的底坡一般與邊坡相同,其溝底要求平整順直,如開溝后排水仍不順暢時,可于橫溝之間再增開橫溝或斜溝,以改善排滲效果。導滲溝內一般要填反濾材料,防止沿導滲溝帶出土粒。按填筑材料不同分以下幾種:沙石導滲溝;土工織物導滲溝;梢料導滲溝。3)反濾層法。對于透水性強的堤壩,在反濾料源豐富、斷面較小或土體過于稀軟不宜做導滲溝時,可采用反濾層法搶護。此法主要是在滲水坡上滿鋪反濾層,使滲水排出。根據所用反濾材料不同,具體方法有以下幾種:沙石反濾層、梢料反濾層、土工織物反濾層。4)透水后戧法。又稱透水壓浸臺法。一般適用于斷面單薄,坡面滲水嚴重,灘地窄狹,背水坡較陡,或背水坡腳有潭坑、池塘的堤段。其作用是既能排出滲水,防止滲透破壞,又能加大斷面,達到穩定堤壩的目的。具體搶護方法包括沙土后戧和梢土后戧。

作者:聶永華 單位:湖南省水利電力工程建設監理咨詢有限公司

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