反滤准则为:
粗粒土:O95≤d85 (2-15) 粘粒土:O95≤210μm (2-16)
式中 O95为织物的等效孔径(mm),由干筛法求得;d85为被保护堤土的特征粒径(mm),小于该粒径的土重占总土重的85%;μm为长度单位,微米,即13103μm=1mm。 透水性准则为:
以孔径和粒径表示: O90>d15 (2-17) 以渗透系数表
示: kg>10ks (2-18) 式中 O90为织物的有效孔径(mm),由于筛法求得;d15为被保护堤土的特征粒径(mm),小于该粒径的土重占总土重的15%;kg为土工织物的渗透系数(cm/s);ks为被保护堤土的渗透系数(cm/s)。
所选用的土工织物必须同时满足上述两项准则。土工织物宜用300g/cm2左右的重量规格。
此外织物隔离反滤层还需满足稳定要求:
Kgs=fgs/tgα Kgr=fgr/tgα
(2-19) (2-20)
式中 Kgs、Kgr分别为织物与堤土、织物与护坡间的抗滑稳定安全系数;fgs、fgr分别为织物与堤土、织物与护坡间的摩擦系数。
计算所得的Kgs和Kgr均不得低于堤防设计规范所规定的值。
土工织物长边宜顺河铺设,宜用手提缝纫机缝合。如用搭接法,则搭接长度应大于30cm,上游侧搭在下游侧上面,上坡侧搭下坡侧上面。铺设中发生或发现破损,应作缝补或裁除处理。 2.护坡厚度与防滑齿槽
砌石护坡的厚度应不小于30cm,混凝土护坡的厚度应大于10cm。干砌石的块径不小于30cm。砌石型护坡、混凝土护坡应在堤脚设置浆砌石防滑齿槽,深约90cm,厚约70cm。高度大于4m的堤防,应在浆砌石护坡或混凝土护坡中间适当位置增设防滑齿槽,其尺寸与堤脚齿槽相当或略小。
3.护坡与堤顶的连接
砌石型护坡、混凝土护坡在堤顶必须与防浪墙以分缝形式紧密贴合,缝内充填防水材料。未设防浪墙的堤防,护坡应与堤顶防溅路面紧密连接。否则应做牢固封顶,宽度1m。 4.整体护坡的排水与分缝
浆砌石护坡与现浇混凝土护坡应设置排水孔,孔径应大于5cm,间距2~3m,呈梅花形布置。此外还应设置变形缝。缝距根据当地气候、地质等条件选定,缝内充填防水材料。 5.砌石构筑要求
砌石护坡砌筑时,不得破坏垫层或反滤设施,并应自下而上错缝竖砌,大面朝下,紧靠密实,大块封边,表面严整。小石嵌缝应在工段完成后或远于工作面5m处进行,严禁出现通缝、叠砌、浮塞、小石集中充填、半坡起砌、架空等现象。 6.浆砌与灌砌要求
浆砌石护坡宜采用150#硅酸盐水泥砂浆,砂料宜用中细砂,应采用坐浆法砌筑,浆厚宜3~5cm,随铺浆随砌石,砌缝需用砂浆充填饱满,砌缝内砂浆应采用扁铁插捣密实,不得先堆砌石再用砂浆灌缝。勾缝宜采用200#水泥砂浆。砌筑完应使砌体表面湿润,做好养护工作。
灌砌石护坡宜采用200#混凝土灌注,应灌透并用振捣器振密。 7.模袋混凝土护坡的要求
模袋混凝土护坡的厚度不小于15cm,一般可与堤岸 防护一并使用。其抗滑稳定安全系数计算公式为(参见图2-12):
Kcs=(L3+L2cosα)fcs/sinα (2-21) 式中 Kcs为模袋与堤土间的抗滑稳定安全系数;fcs为模袋与堤土间的摩擦系数;α为堤坡角;L2、L3为长度(m)。 算得Kcs不得小于1.5。
采用如图2-13所示的抗滑措施可提高抗滑稳定性。充填混凝土的设计配合比见表2-6。
图2-12 模袋滑动稳定分析示意
图
图2-13 模袋的一些补充抗滑措施
表2-6 充填混凝土的设计配合比(南京水利科学研究院)
配合比号 1 2 3 水泥:砂:石 1:2.56:2.09 1:2.73:2.23 1:3.08:2.52 估计水泥用量3(kg/m) 350 335 308 备注 以含气量5%,水灰比0.65计,325#普通硅酸盐水泥 注:骨料最大粒径25mm,坍落度21±2cm,砂率0.55。
8.草皮护坡要求
草皮护坡应选用适宜当地生长的草种,应铺植均匀,草皮厚度应不小于3cm,并应加强养护,提高成活率。 9.坡面排水要求
如堤防地处暴雨强度较大地区,应在堤顶、堤坡设置排水沟系统。顺坡面的排水沟间距50~100m,沿堤轴线的集中排水沟,应设置在戗台内侧和堤脚附近。沟宽不小于30cm,以利于清淤,沟深50cm左右,可采用预制混凝土槽或浆砌石槽。
(三)护坡的修复
1.干砌石护坡
干砌石护坡大多因原垫层级配不合理,块石间缝隙过大,在风浪冲击和淘刷下,垫层料流失导致护坡塌陷破坏。修复时应补充满足设计要求的垫层料,厚度不小于15cm。块石筑砌时应自下而上进行,且应使石块立砌紧密。对较大的三角缝,应采用小片石填塞 嵌紧,防止松动,砌缝应交错压砌。修复后的干砌石护坡厚度应不小于30cm。 2.浆砌石护坡
应先补充垫层料,并将松动的石料拆除,用近似方形的块石坐浆砌筑。水泥砂浆用150#,个别不满浆的缝隙,再由缝口填浆后捣实,使砂浆饱满。对于较大的三角缝隙可用手锤嵌入碎石,砌石达到稳、紧、满的要求,缝口用200#水泥砂浆勾缝。
当堤防高度大于4m时,为防止局部砌石破坏导致上部护坡的大块滑动、坍塌,可结合砌石修复,在坡面适当高度增设浆砌石防滑齿槽。 3.混凝土护坡
破损十分严重的混凝土护坡应拆除,先按设计要求补填砂石料垫层,重新浇筑200#混凝土护坡,厚度应大于10cm。略有破损的混凝土护坡,可将破损部位凿毛,清洗干净,然后用同标号或高一级标号的混凝土填补。如原来混凝土护坡厚度不够,需要加厚,可在混凝土板面上再浇加厚混凝土盖面,分缝、排水的设置应与原混凝土护坡同。 (四)植树消浪
临水侧堤脚3~5m以外,应尽量种植防浪林带,长江、淮河等大江大河及洞庭湖、鄱阳湖防浪林带宽约50m,应选择适合当地生长且耐水性好的树种,如柳树、水杉、垂柳等。
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主页堤防加固除险实用技术 目录第三章 堤防渗透破坏的除险加固
第一节 渗透破坏的成因和分类
第二节 渗透破坏除险方案的选择
第三节 渗透破坏除险方案的复核
第四节 除险加固工程的设计和施工
渗透破坏在堤防工程中非常普遍,据98年长江防洪抢险的统计资料,由渗透破坏造成的险情约占险情总数的70%。除去漫溢险情,则溃口性险情几乎全部是渗透破坏所致。防洪抢险及除险加固的实践表明,渗透破坏是堤防工程中最普遍且难以治愈的心腹之患。
要做好渗透破坏的除险加固工作,需从以下几个方面入手:首先要了解渗透破坏属于哪种类型,并分析其形成的原因;然后根据渗流控制原则和具体的工程地质条件,选择经济合理的除险措施;为保证除险效果,需要对所选择的工程措施进行复核;最后对所选择的工程措施进行精心设计和施工,达到根除渗透破坏的目的。
第一节 渗透破坏的成因和分类
只要堤防的临水侧和背水侧存在水头差,堤防就有渗流产生。随着汛期水位的升高,堤身内的浸润线逐步形成并不断抬高,堤基和堤身内的渗透比降也逐渐增大。当渗流产生的实际渗透比降J大于土的临界渗透比降JC时,土体将产生渗透破坏。堤防的内在隐患会加速渗透破坏的发生和发展。 一、渗透破坏的土力学分类和判别
渗透破坏也称渗透变形。由于渗流条件和土体条件的不同,渗透破坏的机理、发展过程及后果也不一样。从渗透破坏发生的机理角度,可以将渗透破坏分为四种类型:
1.流土
在渗透力作用下,土体中的颗粒群同时起动而流失的现象称为流土。这种破坏形式在粘性土和无粘性土中均可以发生。粘性土发生流土破坏的外观表现为:土体隆起、鼓胀、浮动、断裂等。无粘性土发生流土破坏的外观表现是:泉眼(群)、砂沸、土体翻滚最终被渗透托起等。
2.管涌
在渗透力的作用下,土体中的细颗粒(填料颗粒)沿着土体骨架颗粒间的孔道移动或被带出土体,这种现象叫管涌。它通常发生在砂砾石地层中。
3.接触冲刷