一般认为,沉降量不超过堤高的3%就不会有危险。如有异常,应检查分析原因。如属堤身正常固结沉降所致,则汛前应进行加高培厚。若因堤基变动或因堤身受外力作用所引起,则应采取相应的除险加固措施。 2.根据渗流观测和检查结果进行安全复核
一般来说,在同样水位情况下,如果渗流量没有变化,或逐年减少,渗水即属正常。若渗流量随时间增加,甚至发生突然变化,则属异常渗流,应分析成因,根据不同情况采取相应除险措施。
3.根据水下地形观测和检查结果进行安全复核
如果靠近堤脚附近的河床被刷深,或险工、矶头所抛护底护脚块石断面发生变化,说明有“根石走失”现象,表明有崩岸的可能,应根据不同情况,采取相应加固措施。
4.根据裂缝(滑坡)监测和检查结果进行安全复核
当发现堤身裂缝,经分析有可能是滑坡引起,或将造成滑坡时,应及时采取除险加固措施。
⒌根据其它检查资料进行安全复核
如发现穿堤建筑物及与堤身的结合部发生错位、集中渗流,堤基有取土坑塘等薄弱环节,应分析成因并对可能造成的后果进行分析评价,做出是否需要进行除险加固的判断。
⒍根据隐患探测资料进行安全复核
对探测到的生物洞穴、植物腐烂造成的空洞、暗沟、暗管、废井、坟墓、堤身填筑隐患(冻土块、大块土、工段接头、新旧堤结合面、裂缝)等,应根据其危害程度,经分析论证后采取相应措施进行除险加固。 三、以多年运行状态为依据进行安全复核
经过汛期考验,尤其是经过历时长、水位高的洪水考验,堤防隐患大多暴露出来,这相当于一个破坏性质的原型试验。由于堤防的工程地质资料一般较少,因此,以多年运行状态为依据进行安全复核显得特别重要也特别实用。首先,对汛期暴露出来的险情多发区、险情严重区必须进行除险加固,除险加固的顺序应根据险情的危害程度决定,险情的危害程度可以根据险情发生的实际情况和表现来判断。另外,还可以通过出险情况的反分析,推断可能的更高洪水位下的堤防渗流状态、渗透稳定性、抗滑稳定性等,并做出安全复核,决定处理与否。 (一)渗流性质评价
堤防渗流分正常渗流和有害渗流两种。
1.正常渗流的判别方法
渗流均匀地从土体表面逸出,不带出土颗粒且不产生局部隆起,呈清水,不冲刷土体表面,相同水位下渗流量不随时间增大,出逸点不高且渗流量不大,则属正常渗流。
对土质堤防,堤身边坡一般在1:3左右,对没有压渗平台的断面情况,正常渗流的出逸点应在堤身高度的三分之一以下。 2.有害渗流的判别方法
有下列现象之一即属有害渗流:渗流成股逸出,渗水浑浊,带出沙粒,产生隆起变形,冲刷土体表面,相同水位下渗流量随时间不断增大或渗流量过大,出逸点过高等。
(二)堤身渗透稳定及填筑质量复核
对在汛期曾经产生有害渗流的堤段均应进行除险加固。
另外,可以根据汛期堤身的渗水情况对堤身的填筑质量进行评价。这可以根据渗流量的大小、是否产生集中渗流、出逸点的高低、背水坡产生出逸的时间等进行综合判断。若超过正常范围,则表明堤身存在隐患。可能的原因有:堤身填筑隐患(冻土块、大块土、工段接头、新旧堤结合面、裂缝)、生物洞穴、植物腐烂形成空隙等。
(三)堤坡抗滑稳定复核
首先,对汛期出现过滑坡的堤段应进行除险加固。其次,对出现滑坡征兆(如堤身纵向裂缝、堤脚隆起等)的堤段,应根据堤坡渗流情况进行抗滑稳定复核,若不满足规范要求,则也应进行除险加固。 (四)穿堤建筑物集中渗流的安全复核
在穿堤建筑物与堤身的结合部,如果发现有集中渗流,则极易造成接触冲刷。这种险情的危害极大,汛后必须对其进行除险加固。 (五)堤基渗透稳定的安全复核 1.地基水文地质条件的评价
我们国家的主要堤防基本上都是建造在单层或双层地基上。从产生渗透破坏的难易程度上可大致分为三类:
(1)必然产生渗透破坏的堤基。① 砂土地基且下层渗透系数大于表层10倍以上。此时在表层砂土下的地下水微具承压状态,因此表层砂土的出逸比降较大,加之砂土无粘性,若无反滤保护则极易发生砂沸,进而产生大的管涌洞。②
双层地基且临水侧表土层缺失,背水侧有近堤脚的深塘,如果强透水层较厚,则背水侧表土层下的扬压力很大(如图3—17,可达净水头的60%),加上深塘内的表土层较薄且往往松软,极易被顶穿而产生渗透破坏。如果表土层下是细砂或粉细砂层,则往往会产生大的管涌险情。
(2)易于产生渗透破坏的堤基。① 比较均一的砂土地基,若背水堤脚无反滤保护措施,也易发生砂沸,以粉细砂地基最明显。② 双层地基,临水侧表土层连续但背水侧有近堤脚的坑塘,或者背水侧表土层连续但临水侧表土层缺失。 (3)比较安全的堤基。双层地基,临水侧和背水侧的表土层均呈连续分布且较厚、较长。
2.堤基渗透稳定的安全复核
对堤基渗透稳定的复核应首先根据汛期表现进行,这是最直接有效的办法。 (1)渗透稳定的堤基。经过设计洪水位或超设计水位运行,背水侧堤脚只出现渗流,堤基未出现翻水冒砂和地面隆起等渗透破坏现象,则地基是渗透稳定的。
(2)渗透稳定不满足要求的堤基。汛期在近堤脚附近发生渗透破坏的堤基,表明均不能满足渗透稳定的要求,必须进行除险加固。但应该根据渗透破坏产生的位置、原因和程度(承压水头、涌砂量、渗流量等)的不同,采取不同的除险措施。①对经历过设计洪水位的考验,但由于背水侧存在坑塘等薄弱环节引起的堤基渗透破坏,只要用反滤料填平坑塘就基本可以满足堤基渗透稳定的要求。②对背水侧没有坑塘等薄弱环节,但在设计洪水位以下就发生近堤脚渗透破坏的堤段,则必须采取系统有效的渗流控制措施进行除险加固。若堤基管涌的位置距堤脚很远,则随着管涌流量的增加,渗流出口处的比降将逐渐降低,管涌流量达到一定程度后,渗透破坏将不再发展,从而达到新的平衡状态。因此,管涌位置的危险范围可以根据堤基砂层的允许比降近似确定。堤基砂层的允许比降范围可取0.05~0.1,重要堤防取0.05,一般堤防取0.1。
举例说明,若堤基砂层的允许比降为0.05,对没有垂直防渗的情况,则管涌的危险范围可由下式近似确定:
J平均=h1/L=0.05
式中:J平均为堤基平均水力比降;L为管涌发生点到临水侧堤脚的距离;h1为江水位与管涌点地面水位的差值;由上式可知,若h1=10m,则L=200m。若堤底宽为80m,则管涌点到背水侧堤脚的距离为120m。就是说,在距背水侧堤脚120m的范围内为管涌危险区,如果管涌点再远,则对大堤安全的威胁程度将显著降低。
第三节 抢险工程的善后处理
汛期抢险是防汛紧急时期所采取的应急措施,受各种条件的制约,一般用料不大讲究,方法比较粗放,具有抢修快、标准低的特点,有些也可能处理不当,技术上很难达到规范合理。因此,汛期过后,对达不到长期运用标准的抢险工程,必须进行善后处理。对某些情况,缮后处理本身即可达到除险加固的目的。对另外一些情况,善后处理则是除险加固前必须的前期准备工作。 ⒈裂缝抢险的善后处理
在汛期,在裂缝产生原因不完全清楚的情况下,有可能判断失误而采取了不当的抢险措施,也有可能采用各种临时代用料进行封堵。汛后,应对裂缝的产状、分布、规模以及产生的原因作进一步的分析研究。经过论证确认裂缝已经稳定和愈合,不需重新处理的,须经上级主管部门批准。汛期采用临时代用料没有彻底处理的,或处理不当的,应根据裂缝的产状、规模及其成因采取合理的处理措施。属于滑坡引起的裂缝,在本文第四章中叙述;属于不均匀沉陷引起的裂缝,见第五章。其它原因引起的裂缝,如为纵向表面裂缝,可暂不处理,但应注意观察其变化和发展,并应堵塞缝口,以免雨水进入。较宽较深的纵缝,则应及时处理。横向裂缝不论是否贯穿堤身,均须处理,详见第三章。龟纹裂缝一般不宽不深,可不进行处理,较宽较深时可用较干的细土予以填缝,或用水洇实。对纵向横向裂缝,可用灌注法、开挖回填法、横墙隔断法处理。 ⒉渗水抢险的善后处理
渗水抢险常用背水坡开挖导渗沟、做透水后戗和临水坡做粘土防渗层的方法,汛后应对这些措施进行复核。凡是处理不当或属临时性措施的均应按新的设计方案组织实施,在施工中要彻底清除各种临时物料。若背水坡采用了导渗沟,对符合反滤要求的可以保留,但要做好表层保护。不符合设计要求的,汛后要清除沟内的杂物及填料,按设计要求重新铺设。若抢险时误用比堤身渗透系数小的粘土做了后戗台,则应予清除,必要时可重做透水后戗或贴坡排水。 ⒊管涌抢险的善后处理
管涌抢险,多数是采用回填反滤料的方法进行处理,有时也采用稻草、麦秆等作临时反滤排水材料。对后者,汛后必须按反滤要求重新处理。对前者则应根据情况分别对待:若汛期无细砂带出,也没有发生沉陷,表明抢险工程基本满足长期运用要求,可不再进行处理;若经汛期证明不能满足反滤要求者,汛后则应按设计要求进行处理。 ⒋漏洞抢险的善后处理
汛期,在堵塞漏洞时可能采用了棉被、稻草、麦秆等其它临时物料,汛后应予清除并按设计要求重新封堵漏洞。 ⒌滑坡抢险的善后处理
对汛期出现的滑坡,汛后应进一步查明滑坡原因及滑坡的规模,对抢险措施不当或不能满足要求的抢险工程,应按新的设计方案重新进行处理。对基本满足要求的抢险工程,适当修整加固后可直接变为永久加固工程。
对临水侧滑坡,如系堤身原因引起,则在堤身加固中一并处理,如属崩岸引起,则应在崩岸处理中一并考虑。 ⒍崩岸抢险的善后处理
汛后应查明崩岸性质、范围和该堤段的工程地质条件,对已采取的抢险措施进行复核,如果在固岸抢险时使用了木料、竹笼、芦苇枕、稍枕等临时代用料,则应进行清除并重新按设计固岸,对不满足设计要求的其它情况也应按新的处理方案组织施工。
7.风浪抢险的善后处理
汛后应根据堤防的等级和具体堤段的险情,进行防浪设计,并对已采用的防浪措施进行评价,因地制宜地筛选设计方案。凡不符合选定方案的各种临时措施,均应拆除、清理,尤其是打入堤身的竹桩、木桩以及其它易腐物质,要认真彻底清除。
⒏漫溢抢险的善后处理
汛期加高堤防多采用土料子堤、土袋子堤、桩柳(木板)子堤、柳石(土)子堤等手段,这些子堤在汛末退水时即应拆除。在汛后进行堤防加高培厚时,若子堤用料是防渗性能好的土料,则可用于堤防的加高培厚;若是透水料则可放在背水坡用作压浸台或留作防汛材料堆放,其它杂物如树木、杂草、编织袋等,均应清除在堤外。
⒐陷坑(跌窝)抢险的善后处理
汛后应对陷坑产生的原因进行分析,判断其是堤防隐患引起的还是堤防质量引起的,并对汛期采取的填堵措施进行评价,按照陷坑产生的原因,采用相应的加固补强措施。汛期采用的各种应急措施,凡不满足设计要求的,应予清理、拆除,按新的设计方案处理。 ⒑溃口抢险的善后处理
汛期封堵决口时,用料一般非常复杂,如沉船、汽车、钢筋笼、钢管、编织袋装土石、大块石、木料、粮食、大豆、等等,若汛后要在原址复堤,则应将这些物料彻底清除,并按设计重新复堤。 ⒒城市堤防的汛后清理