水利建设工程防洪抢险技术研究

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水利建设工程防洪抢险技术研究

摘要:文章论述了水利工程施工期防洪抢险工作的重要性以及防洪安全准备工作,对有关防洪抢险技术的应用和针对性进行了简述。

关键词:水利工程;施工期;防洪抢险技术

1水利工程施工期防洪抢险工作的重要性

水利工程施工过程中,因发生超预计洪水或水的载体发生意外变化,易造成施工人员伤亡,损坏工程和施工场地。历史上曾有许多工程施工期发生洪水灾害。排除施工期洪灾隐患与水库大坝防汛、湖区大堤防洪抢险同等重要。工程施工时期,特别是那些跨汛期的工地,一定要有施工期防洪避险除险设计,要有施工人员安全保障措施。除要有施工防洪抢险工程措施外,还要加强安全观测,安全值班,完善人员紧急逃生通道和躲避手段。

2水利工程施工期防洪安全的准备工作

1)施工期防洪的主要任务①防止施工洪水对工程已建部分的破坏和后续施工条件的破坏;②保证施工人员安全和施工设备安全;③避免施工期洪水对临近单位和群众的伤害;④保障工程施工按计划进行。2)编制防洪方案的原则以预防为主,预防和抢险措施兼备。3)防洪抢险的前期准备工作①根据工程设计的施工安全设计,编制施工安排和避险抢险措施;②施工人员居住、交通、主要设备安置在洪水淹不到的地方;③对施工场地有关的水文、地质进行详细查勘,了解可能发生的超额洪水和滑坡等风险,做好避免和制止风险发生措施;④建立安全指挥、值班机构和抢险技术队伍;⑤准备抢险有关设备和物资。

3有关防洪抢险技术

3.1超设计洪水对施工场地淹没的排除

河坝、泵站、堤防、涵闸的基础施工期,一般用围墙挡水。有些年枯水期突降暴雨,超施工设计洪水。洪水可能漫过围堰。排除洪水淹没工场的措施有三种:1)上游水库紧急关闸,调蓄减少下泄洪水,降低围墙外洪水位,避免漫淹工场;2)加高围墙,挡住洪水;3)拆除围墙以外的阻水物,扩大泄流量,降低洪峰水位,用塑料膜铺盖工场和设备。用塑料膜铺盖土坝和砌石坝,让洪水滚过土石坝体(一般过水深为1m以下)。土围墙和土坝挡水墙加固材料以麻袋或纺织袋装沙、装卵石较好,混凝土围墙也可用混凝土块加高。复盖材料用油帆布或较结石的防渗化纤布。应在洪水发生前将施工人员和重要设备转移。

3.2滑坡崩塌的防治

土体岩块、弃土和废碴堆积体因重力加大,沿滑动面发生滑动,称之为滑坡。陡坡因加大向下推动,突然发生倾倒或脱落,称崩塌。诱发滑坡、崩塌的外界原因:地震,雨水浸泡,施工开挖坡脚,水流冲刷掏空坡脚。当连续降雨或高洪水位时,由于浸水而使土层重量增大是滑动和倒塌的最常见原因。土浸湿时,下压力增加。湿土还增加渗透压力。而阻抗力由于土浸湿减少摩擦阻力。使坡体失去稳定条件。坡体不受水浸泡是防止滑坡的基本原理。

3.3堤坝滑坡抢险方法

3.3.1滤水土撑法

因滑坡对断面的削弱,以间隔修土撑的办法予以加固,此法适用于背水坡排渗不畅,滑坡严重且范围较大的地段。具体做法如下:先将滑坡松土略加清理,然后在滑坡体上顺坡挖沟,沟内分层填铺沙石、梢料或土工织物等反滤材料。具体做法同渗水抢险采用的导渗沟法。其尺寸应视险情、水情、工情而定。一般每条土撑顺堤坝方向长10m左右,顶宽5~8m,边坡1∶3~1∶5,间距8~l0m。撑顶高于浸润线出逸点0.5~2m。如基础不好,或背水坡脚靠近水塘,或有渍水、软泥等,要先用块石或土袋固基,应高出水面0.5~1.0m。

3.3.2滤水后戗法

此法适用于断面单薄,边坡陡,有滤水材料和取土较易处,具体做法如下:其作用和修筑方法均与滤水土撑相同。其长度应超过滑坡堤段的两端各5~10m。当土体过于稀软不易做导渗沟时,可用沙石、梢料、土工织物等作反滤材料的反滤层法代替。

3.3.3滤水还坡法

凡采用反滤结构,恢复堤坝断面的抢护滑坡的措施,统称为滤水还坡法。此法适用于背水坡由于土壤渗透系数偏小引起浸润线升高,排水不畅,而形成严重滑坡的地段。具体抢护方法有以下几种:1)导渗沟滤水还坡法。先在背水滑坡范围内作好导渗沟,其做法与滤水土撑的导渗沟做法完全相同,在导渗沟完成后,将滑坡顶部陡立的土坎削成斜坡并将导渗沟覆盖保护后,用沙性土层夯实,做好还坡。2)反滤层滤水还坡法。这种方法和导渗沟滤水还坡法基本相同,仅将导渗沟改为反滤层而已,反滤层的做法详见抢护渗水险情的反滤层法。3)透水体滤水还坡法。背水坡上部发生裂缝下挫,而且当地缺乏沙石等滤料时采用。所作透水体的作用与上述导渗沟和反滤层的作用大致上同。如基础不好,一方面加固地基,另一方面按原堤坡回填透水体。根据透水体采用的材料不同又分为以下两种方法:4)沙土还坡法。其作用与抢护渗水险情采用的沙土后戗相同。如采用粗沙、中沙还坡,断面可不必加大,如果用细沙或粉沙还坡,可根据具体情况,边坡适当放缓,回填沙土时亦应层层夯实。梢土还坡法。又称柴土还坡法。其作用及具体作法与抢护渗水险情采用的梢土后戗即柴土帮戗基本相同。区别在于,由于滑坡破坏了原堤身断面,修筑的断面是斜三角形,各坯梢土层是下宽上窄不相等。

3.3.4前戗截渗法

前戗截渗法又称临水帮戗法,主要是用黏性土修前戗截渗,遇到背水滑坡严重,范围较广,在背水坡抢筑滤水土撑、滤水后戗、滤水还坡等工程都需要较长时间,一时难以奏效,而临水有滩地时,可采用此法,也可与抢护背水滑坡同时进行。其具体做法与抢护渗水采用的前戗截渗法完全相同。

3.3.5护脚阻滑法

此法在于增加滑力,减小滑动力,制止滑坡发展,以稳定险情。具体做法:查清滑坡范围,将缺石、土袋、铅丝石笼等重物抛投在滑坡体下部坡脚附近,使其能起到阻止继续下滑和固基的双重作用。护脚加重数量可由边坡稳定计算确定。应将滑动体上部重物移走,还要视情况将坡度削缓,以减小滑动力。

3.4山坡滑坡、崩塌预防措施

通过观察,发现有滑坡危险,人员主动撤离、躲避;在滑坡脚修挡拦墙,拦石网,砌石护脚;清除坡体上乱石。滑坡的整治措施:筑挡土墙,抗滑桩固脚阻滑,若坡体为斜面可采取锚固;滤水固坡,用滤水撑,滤水后戗,导浸沟滤水还坡。反滤层滤水还坡。削坡减载。切断渗水源,将坡体上游的来水通过环形截水沟撇走,使其不入坡体,坡体本身雨水用网状排水细沟从表面流走。另重点工程滑坡防治应提高安全标准。重要工程和一些工程的重要部位的防滑坡措施应提高标准和安全系数,尤其是深基坑开挖、河坝清基深挖挡土墙和斜坡防滑工程,应提高工程安全要求。

3.5堤坝散浸(渗水)除险

在汛期高水位下,堤坝背水坡及坡脚附近出现土壤潮湿或发软并有水渗出的现象,称为散浸。散浸是堤坝较常见的险情,散浸险情如处理不及时,就可能发展为管涌、滑坡或漏洞等险情,造成溃垸垮坝灾害。

3.5.1堤坝发生散浸的主要原因

水位超过堤防设计标准,高水位持续时间较长。堤坝断面不足,背水坡偏陡时,浸润线可能在背水坡出逸。堤坝内土质较差,尤其是成层填筑的沙土或粉沙土,透水性强,又无防渗斜墙或其他有效的控制渗流的工程设施。施工时碾压不实、土中多杂质、淤土块或冻土块直接填筑、施工接头不紧密、堤防与涵闸、输水管、溢洪道结合不实等均能引起散浸。在透水强的粉砂土质堤多表现为散浸,在黏土堤多表现为渗漏。

3.5.2以“临水截渗,背水导渗”为原则

临水坡用黏性土壤修筑前戗,可以减少渗水浸入,背水坡用开沟和透水性较大的沙石或柴草等导渗措施,把渗入的水通过反滤导出,有控制地让清水流出,不让土粒流失,从而降低浸润线,保持堤坝稳定。堤身渗水是出险的先兆,若堤坝背水坡出现散浸,应先查明发生渗水的原因和险情的程度。如浸水时间不长而且渗出的是清水,应及时导渗,并加强观察,注意险情变化;若渗水严重或已开始渗出浑水,则必须迅速防治管涌,防止险情扩大。查漏防渗是防汛最普遍的基础工作。渗漏早发现,早处理,可防止滑坡、管涌等大险发生,防患于未然。

3.5.3抢护方法

1)临水截渗。此法通过增加阻水层,可减小渗水量,降低浸润线,达到控制渗水险情和稳定堤坝的目的。背水抢护困难,以及有必要在临背坡同时抢护的重要堤坝,均适用于采用临水截渗法进行抢护。2)反滤导渗沟。此法适用于背水坡大面积严重渗水,主要是在背水坡开挖导渗沟,并在沟内铺设反滤料,使渗水集中在沟内排出,同时以降低浸润线,使堤背坡面趋于稳定。同时避免带出土粒,扩大出水孔道。导渗沟的具体修筑方法:常用的开沟方法是从堤脚向堤身切入,掘进深度以导出渗水为度,一般沟深0.5~l.0m,宽0.5~0.8m,沟的尺寸和间距应根据具体情况决定,顺边坡方向的横沟每隔6~10m开一条。施工时先顺坡脚开挖一条排水沟,使渗水排向远离坡脚的排水道。然后向坡面上开导渗沟,导渗沟要与排水沟相连。逐段开挖,逐段填滤料,一直做到出现渗水的最高点以上。导渗的底坡一般与边坡相同,其沟底要求平整顺直,如开沟后排水仍不顺畅时,可于横沟之间再增开横沟或斜沟,以改善排渗效果。导渗沟内一般要填反滤材料,防止沿导渗沟带出土粒。按填筑材料不同分以下几种:沙石导渗沟;土工织物导渗沟;梢料导渗沟。3)反滤层法。对于透水性强的堤坝,在反滤料源丰富、断面较小或土体过于稀软不宜做导渗沟时,可采用反滤层法抢护。此法主要是在渗水坡上满铺反滤层,使渗水排出。根据所用反滤材料不同,具体方法有以下几种:沙石反滤层、梢料反滤层、土工织物反滤层。4)透水后戗法。又称透水压浸台法。一般适用于断面单薄,坡面渗水严重,滩地窄狭,背水坡较陡,或背水坡脚有潭坑、池塘的堤段。其作用是既能排出渗水,防止渗透破坏,又能加大断面,达到稳定堤坝的目的。具体抢护方法包括沙土后戗和梢土后戗。

作者:聂永华 单位:湖南省水利电力工程建设监理咨询有限公司