第十章 工程抢险基本知识
修建于江河两岸的堤防、以及河道整治等防洪工程是防御洪水的重要屏障,洪水期间防洪工程可能出现程度不同的险情,应根据水情适时组织巡堤查险、及时发现险情、并采取相应措施进行抢护。本章重点讲述巡堤查险、险情分类、以及抢险基本知识。
第一节 防汛组织与工作制度
一、防汛任务与方针
(一)防汛任务
1、防汛的基本任务是:积极采取有力的防御措施,减轻洪水灾害的影响和损失,保障人民生命财产安全和经济建设的顺利发展。
2、具体防汛任务
每条江河的具体防汛任务,应根据防洪标准、流域洪水规模、洪水调度、防洪工程(体系)的防御能力、河道的排泄能力等综合因素,经科学分析论证确定,并适时调整。目前,黄河下游的防洪任务为:确保花园口22000立方米每秒的洪水,经东平湖分洪,控制艾山站下泄流量不超过10000立方米每秒(考虑到艾山至泺口区间加水,泺口站以下11000立方米每秒),大堤不决口;遇中常洪水,强化调度措施,减小滩区损失;遇超标准洪水,要尽最大努力,采取一切办法,缩小灾害。
(二)防汛方针
当前防汛工作的方针是:“安全第一,常备不懈,以防为主,全力抢险”。
防汛方针是根据每个时期防洪工程建设情况、社会经济状况、以及防洪任务的不同要求而提出的, 不同时期往往有不同的防汛方针,如建国初期提出“防治水患、兴修水利”,作为水利建设各项工作的基本方针;60年代提出“以防为主、防重于抢、有备无患”的方针。
二、防汛组织机构与职责
(一)防汛组织机构
防汛工作涉及发动群众、组织社会力量(人力、物力、财力)、指挥决策等重大事项,必须建立强有力的组织机构,做到科学决策、同意指挥、统一行动。根据《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国防洪法》等法规的有关规定,防汛工作实行人民政府行政首长负责制,按照统一领导、分级分部门负责的原则,建立健全各级、各部门的防汛组织机构,有机地协作配合,形成完整的防汛组织体系。
(一)国务院设立国家防汛抗旱总指挥部,领导全国的防汛工作。
总指挥部组成:国务院副总理任总指挥,成员由中央军委总参谋部和国务院有关部门负责人组成,其日常办事机构(办公室)设在国务院水行政主管部门。
(二)有防汛任务的县级以上地方人民政府成立防汛指挥机构(如:防汛抗旱指挥部;防汛抗旱防风指挥部),负责所辖范围内的防汛日常工作。
防汛指挥机构主要组成:各级人民政府首长任指挥,同级人民政府有关部门、当地驻军和人民武装部负责人组成,其日常办事机构(办公室)设在同级水行政主管部门、或由人民政府指定的其他部门。
(三)水利部所属的流域管理机构内部组成防汛指挥(或办事)机构,负责协调指挥本流域的防汛抗洪事宜及防汛日常工作。长江和黄河设立防汛指挥机构(总指挥部),淮河、海河、珠江、松花江与辽河、太湖流域机构设立防汛办事机构。
流域防汛指挥(或办事)机构由有关省、自治区、直辖市人民政府首长(或分管该项工作的
1
行政负责人)以及驻军与流域机构负责人组成。
(二)职责
防汛组织机构的主要职责:在同级政府和上级防汛组织机构的领导下开展工作;贯彻防汛工作的法规、方针、政策,执行上级指令;部署防汛工作,开展防汛宣传,制定防洪预案,及时检查,督促各项防汛工作的落实;掌握汛期雨情、水情、工情和气象形势,下达防汛调度指令并检查督促落实,及时组织查险、抢险、物资调运、群众迁移安置及各种保障;掌握洪涝灾害情况;对有关单位和个人进行奖惩等。
人民政府行政首长的主要职责:对防汛准备(防洪工程建设、防汛宣传发动、防汛工作部署、防汛队伍组织、训练、物资储备、河道清障等)、抗洪工作(防汛指挥、防汛队伍上岗防守、查险、抢险、物资调运、各种保障等)、群众迁移安置、灾后重建等工作全面负责。
三、防汛工作制度
为使防汛工作正规化、规范化,强化指挥、协调、各司其职,必须建立健全各项防汛责任(工作)制度,主要包括:
(一)行政首长负责制
《防洪法》第三十八条规定:“防汛抗洪工作实行各级人民政府行政首长负责制,统一指挥、分级分部门负责”。行政首长负责是指全国由国务院负责,省(自治区、直辖市)、市、县由省长、市长、县长负总责,并责成一名副职主抓防汛工作。
(二)分级责任制
根据江河堤防、闸坝、水库等防洪工程的工程等级、重要程度、防洪标准、以及所处的行政区域等,确定省(自治区、直辖市)、地(市)、县各级管理运用、指挥调度的权限责任。在统一领导下实行分级管理、分级调度、分级负责的责任制度。
(三)分包责任制
包括分包工程责任制和分包防汛任务责任制。
分包工程责任制:为确保重点地区和主要防洪工程的汛期安全,各级政府行政负责人和防汛指挥部领导成员实行分包工程责任制。并将同一河段的岁修、清障、防汛三项任务纳入分包工程责任内。
分包防汛任务责任制:部门承担的防汛任务和所辖防洪工程实行分部门防汛责任制。
(四)岗位责任制
对工程管理单位的业务处室和管理人员、护堤(工程养护)员、防汛人员、抢险人员等要制定岗位责任制,明确任务和要求,定岗定责,落实到人。
(五)技术责任制
在防汛抢险中为充分发挥技术人员的技术专长,实现优化调度、科学抢险,提高防汛指挥的准确性和可行性,凡是有关预报数据、评价工程抗洪能力、制定调度方案、采取抢险措施等技术问题,应由各专业技术人员负责,建立技术责任制。关系重大的技术决策,要组织相当技术级别的人员进行咨询,博采众议,以防失误。
(六)值班工作制度
为应对变化、及时处理有关工作,各级防汛机构汛期均应建立防汛值班制度,使防汛机构及时掌握和传递汛情,加强上下联系,多方协调,充分发挥枢纽作用。
(七)班坝责任制
班坝责任制,是指专业管理(包括运行观测、维修养护)与防守险工(包括护滩控导工程)坝岸的工程班组和个人实行分工管理与防守的责任制度。即根据工程长度、坝垛数量、管理或防守力量等情况,把管理和防守任务落实到班组或个人,并提出明确任务要求,由班组制定实施计划,认真落到实处,确保工程完整与安全。
2
(八)防汛工作制度
针对防汛工作的全过程,从工作项目、工作方法、工作步骤、工作要求、工作时间等方面,建立各项工作制度。应重点建立健全请示汇报、值班、检查、防洪和水资源运用计划的编报、防御水旱灾害方案及其实施步骤的修订、总结及评比考核等制度;并建立健全气象、雨情、水情、旱情预报测报和会商,水旱灾情统计报告,工程防守和运用,通信管理,河道清障,人员的安全转移,经费、物资管理等方面的制度;以及防汛联系汇报、巡堤查险、险工坝岸探摸、河势观测、险情抢护制度等。并逐项落实,使防汛工作有条不紊地进行。
四、防汛队伍
防汛队伍的组织,坚持专业队伍和群众队伍相结合,实行军(警)民联防。
各地防汛指挥部应根据当地实际情况,研究制定群众防汛队伍和专业防汛队伍的组织方法,必须组织严密、行动迅速、服从命令,并建立技术培训、抢险演习等制度,做到思想、组织、抢险技术、工具料物、责任制“五落实”,达到“召之即来、来之能战、战之能胜”的要求。
(一)专业队伍
专业队伍,由黄河系统职工组成,是防汛抢险的技术骨干力量,分为经常性专业防汛抢险队伍和机动抢险队伍。
经常性专业防汛抢险队伍:由防洪工程管理单位的管理人员、护堤员、护闸员等组成。平时做好防汛准备;汛期在防守岗位上密切注视汛情,加强检查观测,及时分析险情,并可应对小险情的抢护;防大汛抢大险期间,主要是担任抢险的技术指导工作。
机动抢险队伍:为了提高抢险效果,在一些主要江河堤段和重点工程组建了训练有素、技术熟练、反应迅速、战斗力强的专业机动抢险队,承担重大险情的紧急抢护任务。专业机动抢险队应配备必要的交通运输工具和施工机械、照明通信等设备。
黄河从1991年组建专业机动抢险队。专业机动抢险队由熟练掌握抢险技术的工人和工程技术人员组成,一般一支抢险队50人左右,配有挖掘机、装载机、铲运机或运输车辆等机械,以及交通、照明、通信、运输等设备。
专业机动抢险队,汛期集中待命,非汛期“平战”结合,参加工程建设施工及工程维修养护等任务。
(二)群众防汛队伍
群众防汛队伍是是江河防汛的基础力量,是主力军。 群众防汛队伍一般以沿江河地(市)、县的群众为主,根据防守任务和群众居住地距堤(防洪工程)远近情况,划分为一、二、三线防汛区,并按一、二、三线及预备队建制进行组建。
一线队伍:一般把紧靠江河的乡镇列为防汛第一线(或称为一线防汛区。一线防区以本辖区的大堤长度为责任段,过去是:平时安排群众专职护堤员、加强对堤防工程管理,汛期组织队伍上堤防守;现在是:平时不再安排群众专职护堤员,汛期组织队伍上堤防守),以一线防汛区组织的防汛基干班、替补基干班、抢险队(包括驻镇企业抢险队)作为一线防汛队伍。由于沿江河乡镇群众熟悉江河情况、比较懂得防汛抢险知识,所以,一线防汛队伍是群众防汛队伍的基本力量。
二线队伍:一般把沿江河县(市、区)的非沿江河乡镇都作为防汛第二线(或称为二线防汛区)。以二线防汛区组织的防汛基干班、防汛班、以及部分驻沿河县(市、区)的企业组建的抢险队作为二线防汛队伍。
三线队伍:沿江河县(市、区)除一、二线防汛区以外的街道办事处和有防汛任务的非沿江河县(市、区)作为防汛第三线,并组织三线防汛队伍(一般为防汛班)。
防汛预备队:是为防御特大洪水和抢护严重险情而组织的后备力量。防汛一、二、三线,除按要求组织防汛基干班、替补基干班、防汛班、抢险队外,均可另组织预备队。
防汛基干班,是群众防汛队伍的基本组织形式,由民兵和青壮年组成,一般每班12人,汛前
3
登记造册,汛期达到防守水位时按规定组织防守。
抢险队是抢险的机动力量,每队30~50人。
替补基干班、防汛班、以及预备队,在队员的年龄结构组成方面均较防汛基干班有所放宽。
(三)人民解放军、武警部队
中国人民解放军、武警部队是抗洪抢险的中流砥柱,是防汛抢险的突击力量(突击队)。
一、巡堤查险
第二节 堤防工程险情分类
巡堤查险是防汛队伍上堤防守的主要任务之一,巡堤查险人员要清楚巡堤查险的任务、内容、方法、及注意事项,积极主动地做好该项工作。
(一)巡堤查险的任务
1、了解工程现状,掌握工情、水情、河势的变化情况;
2、按照巡堤查水各项规定进行巡堤查险,发现问题,及时判明情况、采取恰当处理措施,遇有较大险情,应及时向上级报告;
3、基干班上堤后,及时平整堤顶、清除高杆杂草、填垫水沟浪窝、检查处理堤防隐患,在背河堤脚、临背河堤坡、及临河水位以上0.5m处整修查水小道,清除巡堤查险障碍物;
4、发现可疑险象,应专人专职做好观测工作;
5、制止一切破坏活动,维护工程及工程设施的完整、安全。
(二)巡堤查险内容
1、检查堤顶、堤坡、堤脚有无裂缝、坍塌、滑坡、陷坑、浪坎等险象、险情发生;
2、检查堤坝背水坡脚附近或较远处的积水潭坑、洼地渊塘、排灌渠道、房屋及建筑物内外等容易出险又容易被人忽视的地方有无管涌(泡泉、翻沙鼓水)现象。
3、检查迎水坡砌护工程、穿堤等工程有无裂缝损坏和崩塌,退水时临水坡有无裂缝、滑塌,检查闸涵有无裂缝、位移、滑动、闸孔或基础漏水现象等。
(三)巡堤查险的方法
洪水偎堤后,基干班(组)按预先划分的防守责任段分头巡回巡查。
巡查范围主要包括:临河堤坡、背河堤坡、背河堤脚以外50~100m范围内的地面、对有积水坑塘或堤基情况复杂的堤段还需扩大巡查范围。
巡查人员要随身携带探水杆、草捆、土工布、盛运土的工具、铁锨、照明工具等。 具体巡查方法为:
1、巡查临河时,一人持探水杆顺水边走,一人(或数人)拿铁锨走堤坡,一人背草捆在临河堤肩走。沿水边走的人要不断用探水杆探摸和观察水面起伏情况,分析有无险情,另外两人(或其余人员)注意察看水面有无漩涡等异常现象,并观察堤坡有无裂缝、塌陷、滑坡、洞穴等险情发生。
2、巡查背河时,一人走背河堤肩,一人(或数人)走堤坡,一人走堤脚。巡查人员观察堤坡及堤脚附近有无渗水、管涌、裂缝、滑坡、漏洞等险情。
3、对背河堤脚外50~100m范围以内的地面及坑塘、沟渠,应组织专门小组进行巡查,检查有无管涌、渗水等现象,并注意观测其发展变化情况。对淤背或修后戗的堤段,也要组织一定力量进行巡查。
4、发现险情后,应指定专人定点观测或适当增加巡查次数,及时分析和初步判定险情种类、并向上级报告。根据险情类别采取相应处理措施(一般险情,先报抢护方案,批准后再抢护;较大和重大险情,边报告边抢护),
5、每班(组)巡查堤段长一般不超过1km,可以去时巡查临河面、返回时巡查背河面,相邻责任段的巡查小组巡查到交界处,必须互越10~20m,以免疏漏。
4
6、巡查间隔时间,根据不同情况定为10~60分钟。当水情不太严重时,可由一个小组临背河巡回检查;水情紧张或严重时,两组同时出发,一临一背交互巡查,并适当增加巡查次数;水情特别严重或降暴雨时,应缩短巡堤查水时间,酌情增加组次及每小组巡查人数;特殊情况下,要固定专人不间断巡查,必要时应固定人员进行观察。
7、巡查时要成横排走,走堤肩、堤坡、水边、堤脚的人齐头并进,拉网式检查,以便彼此联系。
(四)巡堤查险注意事项
1、巡查工作要统一领导、分段分项负责,要确定巡查内容、时间(或次数),把任务分解到班组、落实到人。
2、巡查次数要根据水情及时调整,当遇到临河水位上升、水流冲刷堤防、大风、下雨等情况时,要增加巡查次数,对可能出现较大险情的部位,还要专人昼夜监视。
3、巡查时必须带铁锨、口哨、探水杆等工具,夜间检查要持照明工具,除随身背的草捆外、其他料物及运土工具可分放堤顶,以便随时取用;夜间巡查,一人持手电筒或应急电灯在前,一人拿探水杆探水,一人观察水的动向,仔细查看。
4、巡查人员要挑选责任心强、有防汛经验的人担任,编好班组,力求固定。
5、巡查、休息、交接班时间,由带领巡查的队(组)长统一掌握,巡查进行中不得休息,规定当班时间内,不得离开岗位。
6、各队(组)巡查交界处必须搭接一段,一般10~20m。
7、巡查中发现可疑迹象,应派专人进一步蹲点观测、检查,探明原因,向上级报告,必要时采取相应的处理措施。
8、巡查人员必须注意“五时”,做到“五到”、“三清”、“三快”。 (1)“五时”
“五时”即黎明时(人最疲乏)、吃饭及换班时(思想易松劲、检查容易间断)、黑夜时(看不清、容易忽视)、狂风暴雨交加时(最容易出险、出险不容易判断)、落水时(人的思想最易松劲麻痹),这些时候最容易疏忽忙乱、注意力不集中,容易遗漏险情,必须引起注意。
(2)“五到”
“五到” 即眼到(用眼观察、看清、看准)、手到(用手来探摸、检查、感觉有无变化)、耳到(用耳听水流及工程有无异常声音)、脚到(用脚检查,如赤脚试探水温及土壤松软情况、用脚在水下探摸)、工具料物随人到(应随身携带的工具料物)。
(3)“三清”
出现险象要查清;报告险情要说清;报警信号要记清。 (4)“三快”
发现险情快;报告险情快;抢护快
(五)报警报险
1、报警
发现险情要及时报警,报警要根据险情种类、按照报警方式(警号规定)和报警规定、及时清楚(三清)地完成。
(1)警号规定
1)吹哨报警:凡发现渗水、陷坑、裂缝等一般险情(险情分级见表10--1)时,可吹哨报警。 2)锣鼓报警:凡发现漏洞或严重的裂缝、管涌、脱坡等较大险情时,即敲锣(右岸锣)、打鼓(左岸鼓)报警或鸣枪报警。
3)鸣枪(或放火)报警:堤坝出现重大险情,有可能溃决时,可以鸣枪或放火报警。
4)电话报警:发现险情,除执行以上报警警号规定外,另派人电话(坐机、手机、对讲机)向指挥部报警。
5
5)其他报警:有条件的地方,也可用其他方式(如报警器、广播、电视、信息)报警。 6)出险及抢险标志:紧急抢险地点,白天悬挂红旗,夜间悬挂红灯(能防风、防雨)或点火。 (2)报警规定
1)吹哨报警:由巡堤查水人员掌握。
2)锣鼓报警,点火报警,手机、对讲机报警:由检查队(组)长掌握或指定专人负责,不得乱发。
3)鸣枪报警:由责任段负责人掌握,指定专人执行,不得乱发。 2、报险
查险人员发现险情或异常情况时,乡镇人民政府带班责任人与黄河河务部门岗位责任人应立即对险情进行初步鉴别,对于较大和重大险情(险情的分级见表10--1)在10分钟内电话报至县(区、市)黄河防汛办公室。
县(区、市)黄河防汛办公室在接到较大和重大险情报告后,应立即进行核实,在研究抢护措施、及时组织抢护(一般险情,要先报抢护方案,经地市级或其以上级黄河防汛办公室批准后,方可组织抢护;较大、重大险情,可边报告、边抢护)的同时,在30分钟内电话报至地(市)级黄河防汛办公室,并在1小时内报险情书面报告。
地(市)级黄河防汛办公室在接到险情书面报告、并核准后,应尽快报上一级黄河防汛办公室。
各级黄河防汛办公室在接到较大和重大险情报告并核准后,应在10分钟之内向同级防汛指挥部指挥长报告。对重大险情,黄河防总办公室应在10分钟内报告常务副总指挥。
一般险情和较大险情的报告,由黄河防汛办公室负责人或河务部门负责人签发;重大险情由本级政府防汛指挥部负责人签发。
县(区、市)级黄河防汛办公室险情报告的基本内容有:险情类别,出现时间、出险地点(桩号、坝号、名称)、险情在工程或断面上的位置、险情的尺寸或规模,出险原因初步分析,险情发展经过与发展趋势预估,河势分析及预估,危害程度,拟采取的抢护措施,工料和投资估算,抢险组织等。较大与重大险情应附平面和断面示意图。
(六)巡堤查险工作制度
巡堤查险工作制度包括:巡查制度、交接班制度、值班制度、汇报制度、请假制度、查险责任制、报险制度。
1、巡查制度:各级防汛部门,要对上堤人员明确责任,介绍本堤段历史情况和注意重点,并制定巡堤查险细则、办法,经常检查指导工作;巡查人员必须听从指挥,坚守阵地,严格按照巡查办法及注意事项进行巡查,发现险情及时报告。
2、交接班制度:巡视检查必须进行昼夜轮班,并实行严格交接班制度,上下班要紧密衔接。接班人要提前上班,与交班人共同巡查一遍;上一班必须在巡查的堤线就地向下一班全面交待本班巡查情况(包括工情、险情、水情、河势、工具料物、需要注意的事项等),对尚未查清的可疑险情,要共同巡查一次,详细介绍其发生、发展变化情况;相邻队(班、组)应商定碰头时间,碰头时要互通情报。
3、值班制度:凡负责带领防守的各级负责人、带班干部都必须轮流值班,坚守岗位,掌握换班和巡查组次出发的时间,了解巡查情况,做好巡查记录,向上级汇报及指挥抢护险情等。
4、汇报制度:交班时,班组长向带领防守的值班干部汇报巡查情况;值班干部要按规定的汇报制度向上级汇报;平时一日一报巡查情况,发现险情迅速上报并按规定进行处理。
5、请假制度:加强对巡查人员的纪律教育,休息时就地或在指定地点,严格请假制度,不经批准不得随意下堤。
6、黄河防洪工程查险责任制:堤防工程查险由所在堤段的县(区、市)、乡(镇)人民政府防汛责任人负责组织,群众防汛基干班承担,当地黄河河务部门岗位责任人负责技术指导。
6
7、黄河防汛报险制度:发现险情并经鉴别、分级(见表10--1)后,应遵循“及时、全面、准确、负责”的原则,严格按规定的程序和要求进行报险。
二、堤防险情分类
(一)堤防常见险情
由于工程存在缺陷(如标准低、不合理等)、隐患;遇高水位或超标准洪水、河势变化、特殊条件(如地震、特大暴雨、风浪等)等不利因素,导致出现破坏工程、影响工程安全(如不及时处理,甚至导致工程失事)的现象,称为险情。工程不同,其运用条件不同,出现的险情不同,堤防常见的险情有:漫溢、渗水、管涌、漏洞、滑坡、坍塌、跌窝(陷坑)、风浪淘刷、裂缝共九种。
1、漫溢
(1)特征:漫溢,是洪水漫过堤(坝)顶的现象。 (2)成因:由于设计(标准低、采用的计算值小)、施工(未达到设计值)、管理(有缺陷)等因素造成的堤防高程不足;因河道淤积、障碍物阻水等原因造成的洪水位壅高;由于河势发生大的变化、以及遭遇强风浪袭击等因素,而产生过大的波浪爬高;遭遇超标准洪水。都可能导致洪水位超过堤顶高程、而发生洪水漫溢的险情。
(3)危害:堤防一般为土、或土石结构,抗冲能力差,属于不允许漫顶过水的建筑物,一旦漫溢过流,将会发生冲塌,如抢护不及时、则会造成决口。 2、渗水 (1)特征:渗水,也称散浸或洇水,浸润线是在渗透水压力作用下,水通过堤防渗出(渗出清水)的现象。渗水的出水点称为洪水位出逸点(渗水的出逸点不是唯一的),自出逸点临河洪水位至背河最高出逸点之间、渗透水流在堤身内的水面线称为浸润线,见图饱和土区10—1
(2)成因:临河水位高、背河水位低,即临背河水位差较大,使之具有较大图10-1 堤身渗水示意图的渗透水压力;高水位(或较大渗透水压力)作用时间长;堤身断面不足、筑堤或堤基土料抗渗性低、施工质量差(碾压不实、土石结合部不密实、两工接头及新旧结合不密实)、内部隐患等因素而使抗渗能力降低。都可能导致渗水现象(险情)的发生。
(3)危害:堤防发生渗水,可使浸润线以下的土料处于饱和状态,土料的摩擦系数降低,坝体的边坡稳定性降低,易诱发裂缝、滑坡、陷坑等险情;在渗透水流的作用下,出逸点处土颗粒或土块易被渗水带出,而发生渗透变形---管涌或流土,若抢护不及时还有可能发展成为漏洞。
发现渗水现象,并不一定急于抢护,对于堤防偎水时间不长、出逸点较低、出水量不大的渗水,可加强观测,密切注意变化,如果向出水量加大、且有土颗粒被渗水带出---形成管涌,就要采取相应措施进行处理。
3、管涌 (1)特征
管涌,也叫翻沙鼓水,又称泡泉或地泉,一般发生在堤防的背河坡脚附近或较远的坑塘中,是渗水当中有土颗粒被带出的的现象。管涌呈孔状出水口、冒水冒沙特征,在出逸点周围形成“沙环”、又称“土沸”或“沙沸”;管涌发生在颗粒不均匀的沙性土中,首先是细颗粒通过粗颗粒的孔隙被渗流带出,其次是较粗颗粒逐渐流失。
在粘性土或颗粒均匀的非粘性土中,渗流出口局部范围内土体表面的一部分土体中所有颗粒
7
同时被渗流推动的现象称为流土。流土是渗透破坏的另一种形式。
另外,由于粘土与树根草皮的固结作用,渗水尚未顶破地表土层、而使其被顶起、隆起的现象称为“牛皮包”(又称鼓泡)。“牛皮包”下(被戳破)可能是渗水、也可能是管涌或流土。
(2)成因
出现管涌的原因主要有:高水位(或临背河水位差较大)作用时间长、堤基下有强透水层、堤身的抗渗能力低(断面小、土质的抗渗性不强、施工质量差、有隐患)、渗透坡降陡、抵抗渗透变形的能力不够等,当渗透坡降大于堤身堤基出逸处表层土体的允许坡降(或渗透力大于土的浮容重)时,渗流出逸处的土体将发生渗透变形,形成管涌或流土。
概括起来,水有较强的渗透能力、土的抗渗性不足、且抵抗渗透变形的能力不够,是管涌发生的根本原因。采取反滤围井或反滤铺盖抢护管涌,就是在不改变水的渗透能力和土的抗渗性能的情况下、制止了土颗粒被渗水带出,即阻止了渗透变形的发生。
(3)危害
发生管涌或流土,如不及时抢护,将会有更多的土颗粒被带出,由开始的细小颗粒向较粗颗粒发展、并由开始发生在出逸处向土体内发展,易诱发陷坑、坍塌等险情;反过来,土颗粒的被带出,又进一步降低了土壤的抗渗性、加大了渗流能力,随着这种恶性循环的发展,可能会形成贯穿的渗流带砂通道(发展成漏洞)、造成决口等重大险情。所以,发现管涌或流土,应及时进行抢护
4、漏洞 (1)特征
漏洞,是在高水位作用下形成的横向贯穿于堤身或堤基的流水通道(孔洞),有对应的进口、出口,表现为出流集中。
(2)成因
导致堤防出现漏洞的原因很多,主要有:修筑堤防前,对古河道、强透水层等地质问题未处理或处理不好,对老口门抢险所用易腐烂料物、古建筑、碉堡、地窑、洞穴等未清理或清理不彻底;施工时,土料质量差,碾压不实,两工接头或工程与岸坡接触处处理不好,土石(或其它建筑物、建筑材料)结合不密实;运行中,存在裂缝(尤其是横向贯穿性裂缝)、各种洞穴等隐患;洪水偎堤后,水位高、临背河水位差大、持续时间长、或直接形成漏洞、或管涌发展迅速形成漏洞。
③危害
发生漏洞,如不及时、有效地进行抢堵,堤防随时有发生蛰陷、坍塌、甚至溃决的危险,后果非常严重。漏洞是最严重的一种险情,可能直接导致堤防决口,加之进口往往复杂、位置难以确定,目前还没有很可靠的探洞堵漏方法,因此,探洞堵漏是抢险技术的重中之重。
5、滑坡 (1)特征
滑坡,也称脱坡。是堤坡(或堤坡连同部分堤基)的部分土体因失稳而脱离原来的位置向下滑移的现象。出现滑坡后,滑动面两侧的土体有明显的错动距离,并在滑动体的趾部(滑动体的下部)出现隆起外移的现象。根据产生滑动的位置不同,将滑坡分为临河滑坡和背河滑坡两种;根据滑动的范围不同,将滑坡分为部分堤身(堤坡)与基础一起滑动的深层滑动和只有局部堤坡滑动的浅层滑动。
发生滑坡,一般都有预兆,首先是在滑坡体的顶部出现裂缝,然后是滑动体(滑坡体)向下滑动。所以,发现裂缝后应注意区别是纵向沉陷裂缝、还是滑坡裂缝:
1)纵向沉陷裂缝一般近于直线,裂缝面基本上是铅垂向下延伸;而滑坡裂缝一般是弧形,裂缝面多呈曲面,斜向堤脚方向。
2)纵向沉陷裂缝的缝宽一般较小,缝两侧土体没有错距;而滑坡裂缝的缝宽一般较大,缝两侧土体有明显错距。
3)纵向沉陷裂缝的发展随着土体的固结而逐步减缓,表现为开始快、后期慢;而滑坡裂缝往
8
往开始发展较慢,当滑体失稳后则突然加快。
4)滑坡裂缝发展到后期,在滑体下部有带状或椭圆状隆起,裂缝错距处裸露的缝面上可能有擦痕;而纵向裂缝无此类特征。
(2)成因
诱发滑坡的因素很多,根据原因的不同,将滑坡主要分为剪切破坏型滑坡、塑流破坏型滑坡、液化破坏型滑坡三种类型。剪切破坏型滑坡是由于滑动体的滑动力超过了滑动面上的阻滑力所致,主要因素有坡度陡、附加荷载大、填筑体的抗滑能力差等;若堤身或堤基土层为高塑性粘土,当高塑性土的含水量高于塑限而接近流限时、或土体几乎达到饱和状态而又不能很快排水固结时,由于其具有高塑性、及易流动性,在其承受剪应力时,土体将不断产生剪切变形、进而形成显著的塑流现象,使堤坡遭到破坏而滑坡;若堤身或堤基土层是均匀的中细砂或粉砂,当土体在饱和状态下突然受到强烈的震动(如:地震、爆破、机器及车辆的震动、施工及人工扰动等)时,砂的体积有急剧收缩的趋势,坝体中的水分急需析出而又不可能很快析出时,可使砂粒处于悬浮状态并形成随水流动(也称为流沙),此种滑坡称为液化破坏型滑坡(或称震动液化),所以在堤防土料含水量较高时,应尽量减少震动和扰动。
总结以上三种类型的滑坡,引起滑坡的因素主要有:坡度陡、附加荷载大、填筑体的抗滑能力差(如土料的抗剪强度低、施工质量差、含水量增加等)、震动、高水位浸泡时间长(抗剪强度降低、渗流压力促使滑动)、临河顺堤走溜、风浪淘刷、以及临河水位骤降等。
(3)危害
发生滑坡,轻则减小大堤的有效断面、缩短渗径、进一步加重渗水或管涌险情,降低抗冲刷能力、加快坍塌,重则可导致堤防溃口。
6、坍塌 (1)特征
坍塌,是由于水流将堤防坡脚冲刷淘深、使坡度变陡、导致上层土体失稳而引起的崩塌滑脱现象,所以也称为冲塌。崩塌时往往是岸壁陡立、崩塌(如同倾翻)土体多呈条形或弧形阶梯式;滑脱是由于淘刷,堤岸一部分土体向水内整体性滑动的现象。
(2)成因
发生坍塌的根本原因是堤坡受水流冲刷淘深、使坡度变陡、土体内部的摩擦力和粘结力抵抗不住土体的自重及其他外力,而使土体失去平衡。导致坍塌的因素有:河势变化(横河、斜河、顺堤行洪等)引起的水流对堤脚堤坡的顶冲、冲刷、淘刷;土体内的隐患(不密实、裂缝等)破坏了其整体性,土体的抗冲能力不够,以及雨水的流入,加快了坍塌的发生;风浪的冲撞、淘刷使局部坡度过陡而引起上部坍塌等。
(3)危害
发生坍塌,如不及时抢护,将引起更大范围、更大体积的坍塌,这将减小堤防的有效挡水断面,也会引起局部河势的进一步恶化,产生更剧烈的冲刷、淘刷破坏,导致更严重的坍塌,甚至导致堤防冲决。
7、跌窝 (1)特征
跌窝又称陷坑,一般是在高水位(或大雨、暴雨)情况下,经水(包括渗水)浸泡,在堤顶、堤坡、戗台、及坡脚附近,突然发生的局部凹陷(蛰陷)。
(2)成因
导致跌窝发生的主要因素有:堤防修筑质量差,如分段接头处理不好、碾压不实、土块架空、土石结合部不密实、基础蛰陷引起架空等;堤身或堤基存有隐患,如抢险料物及树根腐烂形成的空洞、各类工事及坟窑形成的空洞、害堤动物洞穴、蛰沉陷引起的裂缝和空洞等;已发生的管涌、漏洞险情使堤身或堤基局部范围内的部分土颗粒被水流带走,形成架空或成为空洞;高水位下的渗透
9
水流或大雨、暴雨的冲蚀作用等。由以上因素引起的各种空洞,当土体支撑不住时,将发生塌陷而形成跌窝。
(3)危害
发生跌窝,破坏堤防的完整性,也可能缩短渗径、加重渗水管涌险情,严重时还可能导致漏洞、决口的发生。
8、裂缝 (1)特征
裂缝,指在堤身上因开裂而形成缝隙的现象,是一种最常见的现象(严重的可称为险情)。裂缝的出现,首先是破坏了堤防的整体性,其次也可能是其他险情的预兆,发现裂缝必须引起重视,应加强观测、分析,以便准确判断成因和预测发展趋势,采取对应的处理或抢护措施。
裂缝是裂纹、开裂、张开、甚至错动的总称。裂缝按其出现的部位可分为表面裂缝、内部裂缝;按其走向可分为横向裂缝、纵向裂缝、龟纹裂缝;按其成因可分为不均匀沉陷裂缝、变形裂缝、滑坡裂缝、干缩裂缝、冰冻裂缝、塑流裂缝、震动裂缝。其中横向裂缝和滑坡裂缝危害性较大。
1)干缩裂缝
干缩裂缝是由于土体失水变干、导致土体收缩、土体被拉裂而出现的。干缩裂缝多产生在粘土均质坝的表面、粘土心墙坝的坝顶、或施工期粘土填筑的表面。筑坝土料粘性愈大、含水量愈高时,产生干缩裂缝的可能性愈大。
干缩裂缝的特征是:密集交错,没有特定方向,呈龟裂状;裂缝间距比较均匀,裂缝宽度一般不超过1厘米,裂缝深度一般不超过1米。
干缩裂缝通常不会影响坝体安全,但能集渗雨水、产生劈裂、加速裂缝的发展、诱发其它破坏现象的发生。
2)冻融裂缝
经过多次冻胀融化,粘土表面形成冻融裂缝及松土层,这种裂缝呈现出密集、纹乱、浅、窄的特点。冻融裂缝破坏土体的抗冲、抗渗能力,降低工程强度及影响工程外观面貌。
3)横向裂缝
横向裂缝属变形裂缝之一,其走向一般与坝轴线近乎垂直,横向裂缝比较宽、深,严重的横向裂缝可能具有贯穿性、也可能伴有裂缝两侧土体的错位,具有极大的危险性,特别是贯穿堤身的横向裂缝通常是渗漏通道,若不及时处理,容易造成堤防决口。
横向裂缝产生的根本原因是沿坝轴线方向产生的超过允许限度的不均匀沉陷所致。导致不均匀沉陷的主要因素包括:沿坝轴线方向原堤基地形地质条件有急剧变化、各部分的填土高度不同,自重作用下的各处沉陷量不同;堤身各部位的土料及压实质量不同,各处沉陷量存有差异;外荷作用下的沉陷量不同等。
横向裂缝常发生在以下部位:堤防与台地交接处;土质压缩性大(如软黏土层、或湿陷性黄土)的堤段;穿堤建筑物(如涵管、闸洞、混凝土墙等)处;新、老堤段的结合处;分段施工的接头处等。
4)纵向裂缝
纵向裂缝的走向一般平行于坝轴线,裂缝面基本是铅直向坝体内部延伸,向坝内延伸的深度多数从坝面下几米至更深,缝宽不等,较严重的裂缝常伴有两侧土体的错位。
纵向裂缝主要是由于堤身横断面上土料不同、填筑厚度不同、新老坝体结合、及堤基地质条件不同等因素引起的不均匀沉陷所致。
纵向裂缝通常出现在下列部位:堤基压缩性大的堤段;堤基软粘土及黄土层沿横断面方向厚度不等的堤段;不同材料的结合处;分区分期施工(如加高帮宽)而形成的沿纵向结合处;两堤肩附近。沿横断面方向堤基地形有急剧变化处。
纵向裂缝对坝的危害性相比横向裂缝要小,但当缝内进水时易引起滑坡;当裂缝造成防渗体断
10
裂时,将降低防渗作用、甚至发展成渗流通道;当纵向裂缝与横向裂缝连通时,就会更加危险。所以,纵向裂缝也要及时处理。
5)内部裂缝
位于堤身内部的裂缝常在下列情况下发生:①心墙体上半部的水平裂缝;②修建在狭窄山谷、且具有高压缩性堤基上的堤防易产生内部裂缝;③建于局部高压缩性堤基上的堤身底部易产生内部裂缝;④土石结合部的土体易产生内部裂缝。
(2)成因
根据以上各类裂缝的分析,导致产生裂缝的主要原因有:堤基地质地形条件的急剧变化、边界条件的不同、土质不均匀、荷载差异、堤防与刚性建筑物结合处(统称土石结合部)不密实、两工接头和新旧结合部处理不好、铺土碾压不均匀等因素引起的不均匀沉陷;筑堤土料含水量大、含粘量过高引起的干缩;高水位浸泡、渗水作用、水位骤降、顺堤行洪冲刷、风浪冲撞淘刷等引起的滑坡性裂缝;堤防本身存在隐患;冻融破坏;震动液化等。
(3)危害
产生裂缝,破坏了建筑物的整体性,破坏了土体的抗冲和抗渗能力,降低工程强度,特别是粘土斜墙、粘土铺盖等防渗体的裂缝,可能引起防渗功能降低或丧失,导致渗透破坏;当缝内进水(包括雨水)时,产生劈裂作用,加速裂缝的发展,易引起滑坡或其它破坏现象的发生,横向贯穿性裂缝可形成渗流通道,造成严重危害;裂缝也可能是其他严重险情(如滑坡)的预兆;当纵向裂缝与横向裂缝连通时,就会更加危险,可能会导致漏洞的发生,甚至造成堤防决口。
9、风浪 (1)特征
汛期高水位时,堤前水深增加,水面宽阔,当遇到吹向堤坝的风时,便会形成吹向堤坝的风浪(水面形成的波浪),使堤坡遭受冲击淘刷破坏,这种现象称为(简称)风浪。
(2)成因
当洪水位高、堤前水深、水面宽阔(风的吹程大)、风吹向堤防、风速大时,形成波高浪大、冲击淘刷能力强的风浪;堤防的抗冲能力差(如堤坡土质的抗冲性差、堤坡不密实、无防护措施或防护作用不强、断面单薄等),容易被冲撞淘刷;波浪的雍水爬高,又使水面以上土壤饱和,抗剪强度降低,更易促成滑坡、崩塌等险情的发生;风浪爬高大,堤防高程不足,易导致漫溢险情的发生。
(3)危害
遭受风浪破坏,堤防临水坡易被冲撞淘刷成陡坎,堤身受到侵蚀;风浪可能诱发滑坡、崩塌等险情;若因风浪爬高越过堤顶,则可形成漫溢,使背河堤坡受到冲刷,甚至造成决口。
(二)险情的分类分级
根据险情的严重(危害)程度、规模大小、抢护难易等因素,将防洪工程的常见险情分为一般险情、较大险情、重大险情3级,见表10—1
表10--1 堤防主要险情分类分级表 险情级别与特征 工程 险情类别 类别 一般险情 较大险情 重大险情 漫溢 各种情况 漏洞 各种情况 堤 渗水 渗清水.无砂粒流动 渗清水.有砂粒流动 渗浑水 防 管涌 直径小于10cm 出清水.直径>10cm 出浑水 工 风浪 堤坡坍塌1/3以下 堤坡坍塌1/3~2/3 堤坡坍塌2/3以上 程 坍塌 浸泡引起坍塌 边溜淘刷 大溜顶冲 滑坡 各种情况 裂缝 非滑动性裂缝 其它横缝 贯穿裂缝、滑动性裂缝
11
跌窝
背河无渗水或管涌 背河有渗水、管涌 与渗水、管涌有直接关系 第三节 堤防工程抢险常识
一、防漫溢抢险
(一)抢护原则
防漫溢的抢护原则是“水涨堤高”。 当洪水位较高(包括风浪爬高)、有可能超越堤顶时,应因地制宜、就地取材,迅速在堤顶抢筑子堤(也称子埝)。
(二)抢护方法
抢筑子堤的方法有:纯土子堤、土袋子堤、桩柳子堤、柳石(土)枕子堤、编织袋土子堤、土工织物土子堤等,其中常用的是用编织袋装土修筑的土袋子堤。
1、纯土子堤
在靠近临河堤肩、且距堤肩0.5~1.0m处开始起坡(以留出操作场地、也防止因附加荷载过于靠近堤坡而引起滑坡)、用粘土修筑子堤,子堤顶应高出最高水位0.5~1.0m、顶宽1~2m、两边坡不陡于1∶1。
修筑子堤前,要清除子堤铺底范围内原堤顶的草皮、石屑、杂物,并把表层土刨松、以利于新旧土的结合;为利于结合、延长渗径,也可沿子堤轴线开挖一条宽深0.2~0.3m的结合槽(截水槽),用粘土回填,见图10—2。
1.0m修筑子堤所用粘土,最好在背河堤脚100m以外子堤取土,以防止对堤防形成危害;一般使用防汛备土(土
结合槽牛),备土数量不足或情况紧急时可从淤背区内取土;
万不得已时也可挖用背河堤肩浸润线以上的土料,但必须留出足够的交通宽度。
纯土子堤,就地取材、施工简单、便于施工、速度快,但其抗冲能力差,适宜于堤顶宽阔、取土容易、图 10-2 纯土子堤示意图靠水不走溜或溜不大、风浪不大、高水位持续时间短的堤段。
2、土袋子堤
在靠近临河堤肩、且距堤肩0.5~1.0m处开始起坡、用袋子(草袋、麻袋、编织袋)装土、排垒成挡水子堤,子堤高出水位0.5~1.0m、顶宽(一般1.0~2.0m)至少一个袋子宽、临水面1∶0.3~1∶0.5、背水坡可适当缓些;为了增加挡水安全,可在土袋后面再加修土戗,背水坡不陡于1∶1,为利于结合、延长渗径,仍可沿子堤轴线开挖结合槽(截水槽),见图10—3。
修筑前,清理子堤范围内的草皮、石屑、杂物,以利于紧密结合;修筑时,考虑搬运及摊铺的方便,装土不易太满,一般每袋装土40~60kg;土袋可1:1土堤土袋不封口,但排垒时要注意折压,并使袋口朝向背水侧,以防止土料撒失或冲失;为增加子堤的密实性和提高抗结合槽冲能力,可土袋后加修土戗,土袋之间的缝隙可用土料填塞密实,外侧缝隙可用麦秸、稻草塞严,或用土工布覆盖。
装袋所用土料一般为粘土、壤土,掺有沙砾的土图 10-3 土袋子堤示意图料也可使用;用土注意事项同上。
袋子发挥着防冲、成形、以减小子堤断面的作用,所以土袋子堤具有用土少、抗冲刷、抢修
12 快的优点,主要用于堤顶较窄、常遇风浪袭击、风浪较大、取土比较困难或土质较差、土袋供应充足的堤段。
3、编织袋土子堤
用编织袋装土,排垒成子堤,编织袋之间用编织袋土子堤土填实,这样可使子堤边坡陡些,能减少用土量。子堤仍然是距临河堤肩0.5~1.0m,顶宽1.5~2.0m,见图10—4。
土工织物软体排编织袋装土子堤适用于编织袋丰富、土料缺乏或难以运输、土质不好、风浪及冲刷较严重的堤钢管、土枕等段。
另外、在流速大或风浪急时,为提高子堤及图 10-4 编织袋土堤示意图临河堤坡(或部分堤坡)的抗冲能力,可以用土工布进行裹护。为了铺放土工布的方便,可以将其做成软体排,即:将土工布的一端坠上圆柱体重物(如钢管;或将土工布的一端缝制成管状袋子、袋内装土并缝合封口,也称为土枕),然后滚卷成捆;铺放时,轻的一端压在子堤顶部或打桩固定,重的一端靠自重自动滚展铺放至需要裹护的范围。 4、柳石(土)枕子堤
捆柳石(土)枕,在靠近临河堤肩、且距堤肩0.5~1.0m处开始起坡堆放,在柳石(土)枕后面修筑土戗,构成柳石(土)枕子堤,子堤顶宽不小于1m,土坡不陡于1∶1。
摆放底层上游第一个枕时,为使其不滚动,要么在枕两端打桩固定,要么在堤顶面挖一个小沟槽;在枕后做土戗时,清除草皮、杂质,刨松表层土,开挖结合槽,然后分层铺土、夯实,以利于紧密结合、增加密实性和防渗性。
柳石(土)枕子堤,适宜于取土困难、土袋缺乏、柳源丰富、能够就地取材的堤段。 5、桩柳子堤
在靠近临河堤肩、且距堤肩0.5~1.0m处打桩一排(桩距0.5~1.0m、入土深度为桩长的1/3~1/2、桩长根据子堤的高度而定);自下而上层层叠放柳把(直径约20cm、长2~3m,也可用秸料或芦苇代替)并绑扎于桩后,第一层柳把可以放置在开挖的小沟内;柳把后再分层铺土、夯实,修筑成散土子堤,子堤的背河坡不陡于1∶1;在散土与柳把之间要铺放一层麦秸等软料,以起反滤作用。这就是单排桩柳子堤。
为了减少用土,也可打两排桩,排距1~1.5m;在两排桩的内侧分别绑扎柳把;两排桩之间也可以用铅丝依次分别对拉,以增加连接力;两排柳把之间分层铺土夯实,土与上游侧柳把之间铺放一层麦秸等软料,这就是双排桩柳子堤。
如果缺少柳料,也可用木板、门板等代替。
桩柳子堤,适用于缺乏土袋、土质不好、堤顶较窄、可就地取材的堤段;但打桩的震动影响可能对工程安全不利,所以应慎用此法。
6、土工织物土子堤
是修纯土子堤,然后用土工织物进行裹护。土工织物也是做成软体排、卷成捆,一端固定于子堤顶部或打桩固定,另一端靠自重滚展铺放,起到防冲刷的作用。
二、渗水抢险
(一)抢护原则
渗水的抢护原则是“临河(水)截渗、背河(水)导渗”。由于渗水的入渗点往往不集中,入渗的位置不易确定,采取临河截渗措施所需要的工程量可能很大、且水中或水下施工难以保证质量,因而“临河截渗”更多地作为堤防加固措施,所以在渗水抢护时优先考虑采用背河导渗措施。背河导渗,就是通过采取措施阻止土颗粒被渗水带走,防止发生渗透变形,保护堤防安全。
13
(二)抢护方法
渗水的抢护方法有:属于临河截渗的粘土前戗法、桩柳土袋前戗法、土工膜截渗法;属于背河导渗的导渗沟法、反滤层法、透水后戗法。常用的是反滤层法和透水后戗法。
1、临河截渗 (1)粘土前戗法
根据渗水的范围确定在临河修做粘土前戗的位置,根据渗水程度和施工方法确定戗顶宽度;清基后,沿临河坡由上而下、由里向外、一次达到出水高度、向水中推进填筑,从而修做成符合要求的粘土前戗。
前戗应高出水面0.5~1.0m、戗顶宽3~5m或逐步加宽、两端超出渗水段各3~5m。 (2)桩柳土袋前戗法
当堤前走溜时,可在堤脚外用土袋修筑一道防冲墙,或采用打桩、桩上捆扎梢料(柳枝、秫秸、芦苇)、连接木杆竹竿、铅丝麻绳拴系等方法,编制成防冲篱笆墙,然后在防冲墙与堤坡之间填土筑墙。
(3)土工膜截渗法
将土工膜按需要的顺坡长度裁截,在总幅宽不超8~10m的范围内可进行粘结、焊接或缝接,将土工膜的下端用圆柱(筒)体进行配重、并滚卷成捆,堤坡清基后进行滚放铺膜,然后进行排或抛土袋保护。
2、导渗沟法
在渗水抢护范围(适当超出渗水边界)内,布设(有纵横沟、“Y”字形沟、或“人”字形沟,见图10--5)、开挖沟槽,沟槽的大小和间距应根据渗水程度及土壤性质而定,一般深0.5~1.0m、底宽0.5~0.8m、边坡以能够稳定(站得住)为宜、沟底坡与堤坡平行,横向导渗沟(也称竖沟)间距一般6~10m;按照下细上粗、边细中粗、逐段开挖、逐段填充的原则,在沟槽内分层(一般分细、中、粗三层,每层厚20cm或其以上)铺填反滤料,反滤料上面铺盖起保护作用的草袋、土袋等,以防止泥土掉入反滤料内而阻塞渗水通道;堤坡上的竖向导渗沟要与沿堤脚附近外侧设置的纵向导渗沟连同,纵向导渗沟再与堤外原有的排水沟渠连同,形成导渗排水系统。 根据导渗沟内所填充反滤料的不同,导渗沟又分为砂石导渗沟、梢料(又称柴草)导渗沟、土工织物导渗沟等。 纵沟竖沟(a)纵横沟(b)Y字沟图10-5 导渗沟开沟示意图(c)人字沟导渗沟法导渗效果较好,并能有所降低浸润线;但开挖导渗沟将减小堤防的有效断面,对渗水可能有所加重,在土壤已经饱和、甚至变得稀软的背河堤坡上进行开沟、铺料等施工,可能对堤坡产生破坏,也可能因震动或扰动对堤坡的稳定不利,易诱发滑坡、坍塌等险情,所以要谨慎选用导渗沟法,该方法适宜于堤身断面比较大的堤段。 3、反滤层法 14
在渗水范围的堤坡表面(超出渗水边界),清理软泥、草皮、杂物等,分层满铺反滤材料、构成反滤层,以滤水并阻止土颗粒被渗透水流带走,防止发生渗透变形。当渗水较严重、堤身断面小、反滤料较丰富时,可采用块石保护层厚大于30cm反滤层法进行抢护。 大石子层厚15cm-20cm根据所铺反滤材料小石子层厚15cm-20cm粗砂层厚15cm-20cm的不同,反滤层法分为砂浸润线石反滤层、梢料(又称柴草)反滤层、土工织物反滤层。
(1)砂石反滤层 图 10-6 砂石反滤层示意图由底层开始,依次铺设粗砂、细石、碎石(或粗砂、小石子、大石子)各一层,每层厚15~20cm,最后是块石压顶,见图10—6。
(2)梢料(又称柴草)反滤层 第一层铺稻糠、麦秸、稻草等细料,厚度不小于10cm;第二层铺秫秸、芦苇、柳枝等较粗或粗梢料,厚度不小于30cm;然后是压顶层,先铺一层草袋或编织袋,再用块石或土袋压护。
所铺梢料应粗枝顺坡朝上,接头处搭接,梢料反滤层露到堤脚以外,以利于排水。 (3)土工织物反滤层
有两种做法,一是清基后直接铺土工织物,土工织物的搭接宽度不小于30cm,然后上压碎石(透水料)、石块、或土袋;另一种做法是先铺一层一般透水材料,然后再铺土工织物并压碎石(透水料)、石块、或土袋。
由于已备的土工织物的孔径不一定完全满足要求,往往是孔径较小,易被泥土堵塞,导致排水效果不稳定,所以应慎用土工织物反滤层法防渗
4、透水后戗法
透水后戗也叫透水压渗台,是在渗水的范围(适当超出渗水边界)修做透水戗堤,既能排出渗水、阻止渗水带出土颗粒、防止渗透变形,又能加大堤身断面、稳定堤坡、尤其是沙土后戗可作为永久工程;但修做透水后戗的工程量比较大,可能短时间难以完成。
透水后戗法适用于堤身单薄、渗水严重、背河坡较陡、背河坡脚外有坑塘、有充足的透水土料或透水材料的堤段。
根据所用材料的不同,透水后戗分为沙土后戗、梢土后戗等。 (1)沙土后戗
将做戗范围(长度至少超出渗水范围两端各3m)内的软泥、草皮、树株、杂物清除,用比堤身土料透水性更大的沙土,分层铺填、压实,修成的后戗应高出渗水出逸点0.5~1.0m、边坡缓于1∶3、顶宽2~4m或分期加宽。
(2)梢土后戗
梢土后戗也叫柴土后戗,其修做方法是:做戗范围清基;铺放细、粗、细三层反滤软料,细料每层厚约20cm,粗料厚约30cm,粗料梢部指向背河方向并伸出戗体,以利于排水;反滤软料上分层铺填沙土,填土厚1.0~1.5m;然后再铺反滤料、填筑沙土??,使之成为层料、层土的戗体。
梢土后戗法适用于沙土较缺乏、梢料较丰富的堤段。
(三)注意事项
渗水堤段背河坡脚处有坑塘时,应注意采取固基措施(如抛石块、土袋),以防止因渗水而引起滑坡;尽量减少在已铺填好的砂石反滤层上践踏,防止因层料混掺而影响反滤导渗效果;慎用开沟导渗法,背河坡一般不开挖纵向导渗沟;尽量避免在渗水范围内践踏,减少震动影响;切忌在用粘性土修做压渗台。
15
三、管涌抢险
(一)抢护原则
管涌的抢护原则是“反滤导渗、阻止土颗粒被渗水带出、制止渗透破坏”。
(二)抢护方法
常用的抢护方法有反滤围井法、无滤减压围井(养水盆)法、反滤铺盖法、透水压渗台等。 1、反滤围井法
将管涌出口周围地面(修做反滤围井的范围)清基;然后修做或布设不透水井壁(如用土袋排垒而成;或直接使用无底粮囤、无底铁桶、大缸、以及特制的井壁);井壁内分层铺填反滤料;在反滤料的最上一层内埋设穿过井壁的排水管,将渗水排到井外(出水离开井壁);块石或土袋压顶。至此,反滤围井修做完成。 反滤围井的井壁内径一般为管涌出口直径的10倍左右,井壁自身密实、稳定,井壁与地面接触严密、不漏水,井壁的上层大石子高度以能使出水变为清中层小石子水为宜。 洪水位井壁下层粗砂根据井内所填反滤覆盖层料的不同,分为砂石反滤围井、梢料反滤围井、土工织物反滤围井。 透水层渗水管涌口(1)砂石反滤围井 由下到上,三层反图 10-7 砂石反滤围井示意图滤料分别为粗砂、小石子和大石子,见图10—7,每层厚度20~30cm。 (2)梢料反滤围井 底层铺放细料,如麦秸、稻草等,厚度20~30cm;第二层铺放柳枝、秫秸等粗料,厚度30~40cm;顶部用块石或土袋压实,以防软料漂浮。 (3)土工织物反滤围井 先铺设土工织物,然后用透水材料(如碎石、砖、石等)填压,厚度40~50cm。 2、无滤减压围井(养水盆)法
在管涌出口周围修做围井,井内不铺填反滤料,而是利用井壁的不透水性,将渗水拦蓄在井内,随着井内水位的升高,临背河水位差减小,即渗透压力减小,致使涌水带沙逐步减轻、直至停止带沙、即转化为渗水,这种蓄水平压的围井(养水盆)称为无滤减压围井。
无滤减压围井对井壁的不透水性和稳定性、井壁与地面的紧密结合、以及地表土层的抗渗性要求较高,围井的高度和尺寸较大,此方法适用于缺乏反滤材料、临背河水位差较小、高水位持续时间短、管涌周围地表坚实完整渗透系数小的堤段。
根据围井(井壁)构筑方法的不同,常见的无滤减压围井(养水盆)有土袋无滤围井、缸桶无滤围井、背水月堤(围堰)围井等。
(1)土袋无滤围井
用土袋排垒井壁,随着井内水位升高,涌水带沙逐渐减轻,直至停止带沙;为使井内水位稳定在某水平,可在井壁某高度位置设置排水管,井壁的修筑高度及排水管的设置位置应使出水是清水为宜。
(2)缸桶无滤围井
对面积较小的管涌,可用无底的大缸、铁桶、木桶等器具直接作为井壁,或将其套扣在管涌出水口的周围、四周再围筑加固,修成无滤减压围井。
16
(3)背水月堤(围堰)围井
当背河出现分布范围较广的管涌群时,可在出险范围外适宜位置修筑围堰(月堤),用以蓄水平压、减轻险情、直至停止带沙、乃至停止渗水(临背河水位平)。
这种围堰多为机械推筑或挖、运、填筑的土围堰,断面尺寸比较大,适用于施工场面较大、可以机械施工、有充足的土料、且土料来源较近的堤段。
3、反滤铺盖法
对于管涌成片、面积较大、表层为粘性土、出口不易迅速扩大的管涌区,可采用反滤铺盖法进行抢护,即在比管涌区稍大的范围内清基,然后分层铺设反滤材料,其做法基本同渗水抢护中的反滤层法,但厚度可能需要适当加后。
根据所用反滤料的不同,主要有砂石反滤铺盖、梢料反滤铺盖、土工织物反滤铺盖等。 (1)砂石反滤铺盖
清基后,由底层开始,依次铺设粗砂、细石、碎石(或粗砂、小石子、大石子)各一层,每层厚约20cm;最后是块石压顶保护。
(2)梢料(又称柴草)反滤铺盖
第一层铺稻糠、麦秸、稻草等细料,厚度10~15cm;第二层铺秫秸、芦苇、柳枝等较粗或粗梢料,厚度20cm左右;然后上铺草垫;视情况可继续铺梢料,成为层料层垫并压顶的反滤铺盖;如果管涌不是很严重,可在细料、粗料、并铺草垫后直接用块石或土袋压护,也可盖压透水性大的砂土而成为梢料透水平台。反滤铺盖总的厚度,以使出清水为宜。
所铺梢料的细稍部分朝向背河方向,接头处搭接一部分,梢料露出铺盖层或梢料透水平台以外,以利于排水。
(3)土工织物反滤层
清基后,铺土工织物,上压一般透水材料40cm左右或铺砂10cm,然后压石块或土袋。 4、透水压渗台
当管涌严重、范围较大、反滤料缺乏、透水性大的沙土料丰富时,可用沙土修做透水压渗平台,其基本同渗水抢护中的透水后戗,压渗台的高度以能制止渗水带沙、渗出清水为宜。
(三)注意事项
坑塘、洼地等水下出现管涌时,可采用沙性土填塘、水下抛填反滤料、或抬高水位的方法进行处理;对于渗透水未能顶破的粘性土表土层的鼓包现象(“牛皮包”、即流土现象),先在鼓包部位铺青草、麦秸、或稻草等细料一层,厚10~20cm,然后铺柳枝、秫秸等粗料一层,厚20~30cm,用石块或土袋进行部分压重后将鼓包戳破,使水、气排出,并再次压重;发现管涌,背水方向切忌用不透水的材料塞堵;抢筑压渗台不能用粘性土料;无滤减压围井的井壁要有足够的高度和强度,以免井内水位高时被压跨;对严重管涌险情的抢护,优先选用砂石反滤围井。
四、漏洞
(一)抢护原则
漏洞的抢护原则是“临截背导、临背并举”,即在抢护漏洞险情时,临河采取截堵的措施,背河采取反滤导渗、阻止出水带土颗粒的措施,并且强调临河及背河都要采取措施,这就要求分析判断或探测寻找洞口位置,这是与渗水、管涌险情可只在背河采取抢护措施所不同的。
(二)漏洞进口的探找
1、查看旋涡
发生漏洞,进口附近应有程度不同的漩涡,当进口较浅、进口流速较大、无风浪时,可能直接看出对应进口位置的水面漩涡;当旋涡不明显时,可利用撒漂浮物(如碎草、纸屑、糠皮、锯末等)协助观察,查看漂浮物是否打旋、或集中于一处。
2、观察颜色或漂浮物
17
为了确定或进一步核实漏洞进口位置,可在对应漏洞出口位置的临河段一定范围内、或在疑似漏洞进口的位置,撒些石灰等带色物质或漂浮物(如麸子),注意观察出口出水变化情况,如发现有所撒颜色或漂浮物流出,可判断确定进口的大体位置。
3、竹竿探测法
一种方法是:探测人员手持竹竿,一头插入水中贴近堤坡移动,遇到洞口竿头被吸附,通过手感来判断、确定是不是洞口以及洞口位置;
另一种方法是:在竹竿上的不同位置分别用网袋漂浮小球(如乒乓球),网袋下端拴挂适当配重(能沉入水中)且又能被水流吸入洞中的物体(如布条加铁片),当发现洞口时,随着拴挂物体的被吸入,对应的小球也被拉入水下,据此可判断洞口的位置。所以该方法也称为竹竿吊球法。
4、水下探摸
一种方法是:顺堤坡方向,由多人排成横排(高个在水中),手臂相挽,腰系安全绳,穿救生衣,顺堤方向行走,靠脚踩探,凭感觉探找洞口;
另一种方法是:由坡上人员将长杆插入水中需要探摸处,由水性好的人员(腰系安全绳)扶杆潜入水中进行探摸;
再就是由经过专门培训的潜水员进行水下探摸,查找洞口。 5、布幕查洞
利用由蓬布、编织布、席片等制成的布幕(四角或更多处拴绳,底端适当配重,能够使布片展开并贴近堤坡、还能比较容易拖拉移动),沿堤坡移动,通过移动当中的感觉变化(如突然拖拉费劲,并排除是因石块、树木等杂物阻挡)、或出水量的变小,判断进口的大体位置。该布幕还可直接作为临河截堵的第一步,然后进行加固。
6、漏洞探测器探找洞口
一般是利用进口水流将探片吸入洞内,由探片拉紧绳索,促成触片与触头接触而接通电路报警,据此判断洞口位置。
(三)、抢护方法
漏洞的抢护方法主要有:临河的塞堵法、盖堵法、及戗堤(月堤)法;背河导渗法;或在中部实施的抽槽截洞法。
1、塞堵法
当洞口在水下较浅、洞口处流速小、人可接近洞口、洞口较小且个数少、洞口周围较坚固时,可采用塞堵法。可用于塞堵的物品很多,如:
(1)棉絮、棉被、衣物等柔软物品的塞堵;
(2)软楔塞堵:用绳织结成圆锥形网罩,网罩内装入软料(为配重,以便于沉入水中,可在软料内裹填一部分粘土)成圆锥形软楔体,楔体长度一般1.0~1.5m、大头直径可以有不同的尺度,以适应不同直径的洞口,将软楔塞入洞口后,要马上进行盖堵、加固、粘土闭气,直至完全断流;
(3)草捆塞堵:是用绳索将稻草等软料直接(不用织结网袋)捆绑成圆锥形楔体,楔体长度一般1.0~1.5m、大头直径(一般为40~60cm)可以有不同的尺度,草捆内也应裹入粘土,以利于下沉入水,洞口用草捆塞堵后,也要马上进行盖堵、加固、粘土闭气,直至完全断流;
(4)软袋子塞堵:用袋子(最好是不透水的,麻袋或编织袋也可)装混合料(由粘土、麦糠、锯末、麦秸、软草等掺合而成,其容重稍大于水容重),塞入洞口内,再进行盖堵、加固、粘土闭气,直至完全断流;
(5)水布袋塞堵:将由透水不透砂材料制成的、袋口设有较大尺寸(比洞口尺寸大)金属环(以使袋子口敞开)的特制袋子,放入或靠进口水流吸入洞内,随着袋内泥砂的积聚,实现对洞口的塞堵。水袋塞堵的关键技术是如何准确地将袋子放入或吸入洞内,并要在洞口不扩大前通过滤砂将袋子充满,该方法从理论上讲也只能使用于高含沙水流;
2、盖堵法
18
盖堵法,是用透水性小或不透水的、比洞口尺寸大的物体或物料将洞口盖住的抢护方法。根据所用物体或物料的不同,常用的方法有:
(1)铁锅盖堵:适用于洞口较小、水深不大、洞口周边平坦坚硬的情况,盖堵(正扣或反扣)后立即进行粘土加固、闭气;
(2)网兜盖堵:用绳编制网片,网片的长度要大于自洞口底部至堤顶木桩之间长度的两倍,将网片折回、两端均拴与对应木桩上,在网内填土袋、柴草、粘土等物料,并陆续顺坡沉滑网兜以盖堵洞口,盖堵洞口后再抛压土袋、散粘土,进行加固闭气;
(3)软帘盖堵:用片状物体(材料)覆盖(将软帘卷起、放置在洞口的上部、顺坡下滚铺开)洞口,阻断进水或减缓进水(为加固处理赢得时间),再经过抛投土袋、倾倒粘土,进行加固、闭气,彻底阻断进水。
可用作软帘的材料很多,如草帘、苇箔、蓬布、土工织物、以及用软料(柳枝、秫秸等)编扎而成的软帘等;近年来,围绕堵漏所做的许多创新研究,大多是对软帘材料、软帘铺放及压重方式的改进。
1)草帘、苇箔、蓬布、土工织物(包括无纺布和编织布)盖堵;
2)软罩盖堵:用圆钢或扁铁焊制卷帘架,用耐拉土工布作为软帘布,将软帘布卷在卷帘架上,堵漏时,放在漏洞上部,用人或竹竿将其顺坡滚放而盖住洞口;
3)复合土工膜软帘盖堵;
4)电动式软帘盖堵:这是解决软帘的铺放问题,软帘卷在滚筒上,通过密闭(防水)在滚筒内的电动机和变速箱控制滚筒的卷或放;
5)软体排覆盖:用复合土工膜制作排体,排体宽10m左右、长视堤坡长度而定、四边均缝制直径0.3~0.5m的管状袋、两侧边缝上用以增加拉力和固定排体的尼龙绳。抢险时,将底端横袋装土、并缝合而成为土枕,卷排成捆,在洞口上部滚排铺放盖压洞口、并固定于堤顶,在抛投土袋、倾倒粘土、以盖压排体的同时,也在两侧边的竖袋内装土、以使软体排与堤坡紧密结合;
6)PVC软帘盖堵:用PVC材料作为软帘,上端设置5cm的钢管、下端设置混凝土圆柱或比上端更粗的钢管,滚卷成捆,靠自重滚落铺放而盖住洞口。
(4)探漏器盖堵:用钢筋或钢管作成圆形或椭圆形框架,框架上固定非透水性或透水性很小的材料,如帆布、土工布等,组成兜装探头,配以把柄即成探漏器;持探漏器贴近堤坡移动时,遇洞口布兜被吸入洞内,探漏器盖住洞口。
3、戗堤(月堤)法
当漏洞进口较多,进口位置较深、进口地形复杂、或一时难以找到洞口准确位置时,不宜采取塞堵或盖堵法进行抢护,可采用戗堤(月堤)法,该方法包括戗堤法和月堤法两种。
(1)戗堤法:在进口所在堤段的临河堤坡,依堤修筑新的戗体,从而盖住进口、截断进流。修筑戗体时,提前备土或安排充足的运土能力,集中力量、一气呵成,自临河坡开始由上而下、由里向外、按照出水高度(一般1.0m)向水中推进,不宜直接向水中倒土,当堤前水流速度较大时,可增加土袋或土袋与散粘土结合,戗体宽度2~3m、长度超出洞口位置或可能位置两端各2~3m、边坡以自然稳定为宜。
(2)月堤法
从离开洞口一定距离的上下游适宜位置,分别由堤坡开始向水中(进占)修筑戗体,会合后形成月牙形戗体(称为月堤),将洞口与大河(或流水)隔离,切断进流,或将堤防与月堤之间再填筑而堵塞漏洞。
4、背河导渗法
背河导渗的方法主要有反滤围井、反滤铺盖、透水压渗台,其做法同管涌抢护。 5、抽槽截洞
当探测到漏洞的穿堤部位较高(堤顶下埋深较小)、堤顶较宽、堤身断面较大、时,漏洞经前
19
堵后导处理后,如果认为还不够安全,可考虑在堤顶采取抽槽截洞法进一步处理,即在漏洞穿堤部位的堤顶、抽槽开挖,挖至漏洞并堵塞处理,然后再分层回填夯实,从而截断漏洞。
采用抽槽截洞法,有一定的危险性,要满足使用条件:堤顶较宽、堤身断面较大;漏洞的穿堤位置准确、埋深小、开挖深度不宜超过2m;连续、快速施工;挖至漏洞要要堵塞严密、清基彻底,保证回填质量。
(四)注意事项
尽快找到进口,抢早、抢小,一气呵成;出口切忌用不透水材料塞堵;盖堵后迅速加固、闭气;探测洞口及塞堵、盖堵洞口,危险性大,切实采取安全措施。
五、滑坡
(一)抢护原则
滑坡产生的根本原因是滑动力超过了抗滑力,所以滑坡险情的抢护原则是“减小滑动力、增加抗滑力”,临水坡滑坡的抢护原则是护脚、削减荷载,背水坡的抢护原则是导渗还坡、恢复堤坡完整;所采取的抢护措施都是为了提高抗滑力(如固基固脚,增加抗滑力;降低水位,提高土的内摩擦力等)或者减小滑动力(如去掉附加荷载、削坡减轻自身荷载)。
(二)抢护方法
滑坡的抢护方法有背河的滤水土撑、滤水后戗、滤水还坡;临河的前戗截渗;以及临背河均可使用的护脚阻滑。
1、滤水土撑
滤水土撑,又叫滤水戗垛。其中,滤水体现在两个方面,一是修戗垛之前先挖修导渗沟或铺设反滤层(砂石、梢料、土工织物),二是修戗体用透水材料;土撑,顺堤方向间断性地修做戗垛,对已经发生滑坡的堤防起支撑、保护作用,防止继续滑坡。
导渗沟或反滤层的做法,同渗水险情抢护中的导渗沟法。 土撑(戗垛),顺堤方向每间隔8~10m修做一撑,每个土撑的顺堤长度10m左右、顶宽度5~8m、顶高出渗水出逸点0.5~1.0m、坡度缓于1∶3,土撑采用沙性土、分层铺填夯实修筑。
如滑坡后渗水严重,可在两土撑之间再开沟导渗或铺设反滤层,称为撑沟结合或撑层结合。 如果背河坡脚附近有坑塘、渍水、软泥,可用块石、沙袋、或沙性土进行填塘固基,其高度高出水面0.5~1.0m。
2、滤水后戗
当背河坡滑坡严重、堤身单薄、边坡过陡、沙土丰富时,可采取修做连续透水后戗的方法进行抢护。滤水后戗的做法与滤水土撑相同,只是连续与不连续的不同,清基、做导渗沟或反滤层、用沙土分层铺填夯实,后戗长度要超出滑坡段两端各5~10m。
3、滤水还坡
背河滑坡后,用反滤结构恢复堤防断面,称为滤水还坡。根据反滤结构的不同,分为:导渗沟滤水还坡、反滤层滤水还坡、透水体滤水还坡、土工织物滤水还坡。
(1)导渗沟滤水还坡
先做导渗沟(做法与渗水抢护导渗沟法相同)并保护,将滑坡后的陡坡削缓,然后用沙土分层铺填并夯实,直至恢复堤防断面。
(2)反滤层滤水还坡
先做反滤层,削缓陡坡,再用沙土恢复堤防断面。 (3)透水体滤水还坡
不再先修做导渗沟或反滤层,而是直接用透水性材料修做透水体,用以还坡,根据所用材料的不同分为沙土还坡和梢土还坡。
1)沙土还坡
20