水利水電工程師如何堤防堵口防汛搶險技術要點
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堤防是防洪保護區(qū)的最后一道屏障,一旦決口其災害損失十分嚴重,同時堵復決口十分艱巨,因此必須加強防守,防患于未然。
(一)堤防決口分類
堤防決口根據(jù)口門過流不同可分為全河奪流和分流一股:全河壓流,即原河道基本斷流;分流一般,即原河道仍在行水。
根據(jù)成因不同有兩種情況:一是自然決口,二是人為決口。自然決口又分為漫決、潰決和沖決三種。 漫決是水流漫溢堤頂造成的決口;潰決是水流穿過堤身、堤基,因滲透破壞造成的決口;沖決則是水流或風流淘刷堤根、堤坡,因邊坡失穩(wěn)造成的決口。
(二)堤防堵口
堤防堵口有堵水口和堵旱口之分:對于旱口,則應結合復堤選線,及時堵復;堵水口則是通過各種方法進行攔截封堵通過口門的水流,使水流完全回歸原河道。這里所討論的堵復是指堵水口。
在庫區(qū)臨背差很大的“懸河”堤段,當決口發(fā)生在汛期前高水位期,其堵復難度很大。對于下列情況應爭取盡早堵復;(1)決口時間不長,水深較淺,流速不大;(2)背河受淹范圍大,堵后能獲得較大的保護效果;(3)人員、工具、物料充分,堵復困難不大;(4)受淹區(qū)有重要工礦、企業(yè)、城鎮(zhèn)、交通設施;(5)根據(jù)水情預報,后續(xù)洪水有顯著增大,可能造成嚴重后果。
堵復決口一般可分為:堵復前準備階段;進堵、合龍階段;閉氣階段;復堤階段。
1、修復前準備階段
(1)裹頭
為防止水位繼續(xù)沖刷擴大口門,對口門兩端的堤頭,及時采取保護措施。若在汛初決口或決口只分流小部分水流,或流量正在加大時,可迅速對原堤頭搶做裹頭;如在汛未決口或以后口門過流增大的機遇不多時,為防止口門過分沖深,可不必強求就地做裹頭,等堤頭不大量坍塌時,再進行保護。若考慮流量可能加大或堤防本身已出現(xiàn)嚴重裂縫,可做截頭裹:做算口門可能達到的寬度,人口門后退適當距離,挖斷堤身,在新的堤頭上預算裹頭。
裹頭是進堵口門的基地,必須身邊筑牢固,因時、因地制宜,要為進堵創(chuàng)造一定的條件,同時在迎水和背水部位要適當增加長度,并要備足搶護料物,在口門發(fā)生沖刷坍塌等險情時進行搶護。一般水淺流緩、土質較好的地帶,可在堤頭周圍打樁,樁后填散柳或柴料,或拋投散石裹護;水深流急、土質較差地帶,可用柳石枕、柳淤枕進行廂護。
(2)口門水文觀測和河勢勘查
①定期施測口門寬度、水位、水深、流速和流量等,繪制口門縱模斷面圖。②定期施測口門及其附近水下地形,并勘探土質情況。③定期作口門處的中、短期水位、流量等水文預報。④定期勘查口門上下游河勢變化情況,分析口門水流發(fā)展趨勢。
(3)制訂堵口設計方案
根據(jù)口門水文、水下地形、地質及河勢變化、籌集料物能力等資料,分析、研究確定堵口時間,確定堵口方案,作出堵口設計。
(4)做好施工準備
①建立有力、高效、統(tǒng)一的指揮機構,指揮成員分工明確,落實責權,各司其責。②布置堵口施工場地,并作出具體實施計劃。③籌備堵口料物,并隨時根據(jù)情況變化及時調整備料數(shù)量。④組織搶險隊伍,做好生活安排,進行必要的動員和技術、安全要求交底工作。⑤準備施工機械、設備及所用工具等。
2、進堵、合龍階段
堵口必須制定合理方案,做好充分的人力、物力準備,才能進行搶堵,爭取一次堵復成功,防止堵而復決。
(1)堵口布置
①選擇堵口時間。一般在搶險隊伍到位、所需料物備齊后,即可進行搶堵;萬一條件限制,不能當即堵口合龍,應考慮安排在洪水降低到下次洪水到來前或汛末枯水期堵復。
②口門堵復先后次序。河堤多處決口時,先堵旱口,然后堵水口。
③選擇堵口壩軸線。宜根據(jù)口門條件、堵口方式、易于施工、斷流迅速、參就地取村、不危及對岸堤防安全等原則慎重選定壩軸線,一般有三種形式:一是就堤堵口,即按原堤線堵復;二是外堵,即壩軸線向臨河測凸出前進,堵后成為臨河月堤;三是內堵,即壩軸線向背河凹入,堵后成為背河月河。對于決口分流的口門,壩基線宜選在兩河分岔附近;若是全河奪流,必須開挖引河,選定引河進口后再選定壩基線;若就原堤堤堵,壩基線應選在口門跌塘的上游河道;灘面較寬時,宜在灘地上另筑壩堵口。
(2)相應措施
①筑挑水壩:為緩和口門流勢,要在口門上游筑挑水壩數(shù)道,挑流外移;也可在口門上游適宜地點,修筑樁柳壩,以緩和口門流勢,利于堵口。
②開挖引河:對分流口門一般只修壩挑流即可;對全河奪流口門,必須用引河導流入正河。引河一般選取在口門對岸大河被轉處。
③分水:在口門上游有水庫和可供分水的地方,要爭取“攔”、“分”一部分水流,以利于堵口。
(3)堵口進占
分立堵、平堵和混合堵??陂T較寬,淺水部分流速不大時,可直接采用水中倒土填筑;當填土受到水流沖刷難以穩(wěn)定時,采用捆廂掃堵石、打樁進堵等。
(4)合龍
在堵口壩線上,選水深適當、地基相對較好的地段,預留定長度,作為合龍龍口,并在這一段可根據(jù)情況選拋石或鋪土工布護底防沖,當進堵到恰當距離時,在此集中全力合龍。合龍是堵口中的關鍵,并系到堵口的成。必須做好充分準備,一氣呵成,有可能造成前功盡棄的危險。閉氣一般有四種方法:
(1)邊壩合龍法。采用雙壩合龍時,用邊壩合龍閉氣,在正壩邊壩之間用土袋及粘土填筑土柜,邊壩之后再加后戧,阻止透水。
(2)養(yǎng)水盆法。如堵口后上游水位較高,可在壩后一定距離范圍內修筑月堤,以蓄正壩滲出之水,壅高水位到與臨背水位大致相平時即不漏水。
(3)門簾埽法。在合龍堵口的上游,以蒲倉、麻袋、紡織土袋拋填或做一段長埽撐護口門,使其閉氣。
(4)臨河修月堤法。堵合后,如透水不嚴重,且臨河水淺流緩時,可在臨河筑一道月堤,包圍住龍口,再在月堤內澆土,完成閉氣工作,另外,在堵口壩滲水不嚴重的情況下,在堵口壩下游及時澆土,推土填筑搶修后戧,并保持一定的寬度,也能起到閉氣作用。
4、復堤階段
堤防決口后,當堵口成功后要實施復堤。若堵口在汛初或汛期內進行,則一般有兩種情況,即:堵口復堤和汛后復堤。若屬于汛末堵口,則為汛后復堤一種情況。
(1)堵口復堤
堵口所做的截流堵口壩,一般壩體較矮小,質量差,根本達不到技術規(guī)范要求,因而不能防御原堤防的設防標準洪水。在堵口截流工程完成后,緊接要進行復堤,不復堤就不能視為堵口完成,甚至原決口還存在重新潰決的可能。現(xiàn)僅就復堤工程簡介如下:
①堤頂高程要恢復到原設計標準。由于堵口斷面堤質薄弱,堤基易滲透,背水有潭坑等弱點,復堤高度要有較富裕的超高,還要備足汛期臨時搶險的料物。
②斷面設施。一般應恢復原有斷面尺寸,但為了防止堵口存有隱患,還應適當就緩。斷面布置常以截流壩為后戧,臨河填筑土堤,堤坡適當就緩。如河流斷面較窄,亦可在截流壩下流側復堤,但要對決口沖坑、深潭進行回填處理。
③堤防施工。筑堤時,粘土用在臨水面,砂土用在背水面,堤身填出水面后,要分層填土、碾壓或夯實,要嚴格按設計的質量要求施工,處理好與原堤的接合,確保工程質量。
④護坡防沖。堵口復堤段是新做堤防,未經洪水考驗,又多在迎流頂沖的地方,所以還應考慮在新堤上做護坡防沖工程,水下護坡,以固腳防止坡腳滑動為主,水上護坡以防沖防浪為主。
(2)汛后復堤
堵口工程都是緊急搶筑而成,一般達不到正式堤防所要求的標準。因此,汛后必須對堵口工程進行徹底清查,分析堵口壩與河勢及原有堤防之間關系,盡快按當?shù)胤篮闃藴驶謴偷谭馈?/p>
若堵口填筑的是堆石壩,背水坡沒有堵漏截滲的土袋和填土壩,因地型沒有嚴重的沖刷破壞,壩體也沒有過于凸出或凹入,復堤時可以以此為后戧,在臨河側按設計標準新修堤防,新堤斷面適當預留一定沉陷量,并采取砌石、拋石等防沖固腳措施。
若堵口壩壩線基本在原堤線上,復堤時必須徹底清除土內木樁和易腐爛的土工紡織物、麻袋等,再按要求復堤。
若樁、稍壩拆除有困難或堵口過于凸出或凹入,可另選堤線修堤,新堤線要避開決口成的深潭,同時盡可能與老堤平順銜接。
(三)堵口方法
堵口方法主要有立堵、平堵和混合堵三種,采用哪種方法,要根據(jù)口門過流量、水位差、地形、地質、料物采集及搶險人員對堵口方法的熟練程度等條件綜合考試選定。
1、立堵法
立堵法是常用的一種方法。堵口時用土和料物,從口門兩堤頭沿擬定的堵口壩基線同時進堵(在特定的條件下,亦有從一邊進堵,另一邊則加固、固守),堵到龍口,最后進行全龍。通常有以下幾種方法:填土進堵法、打樁進堵法、埽工進占法。
(1)填土進堵
從口兩端(或一端)相對填土進堵,逐步縮窄口門,最后達到一定寬度時迅速全龍。如選流速較小,可直接填筑進堵;如流速較大,可用席子或土工布大筒直立水中,再向筒中倒土進占,亦可用草袋、紡織袋裝土進占;如流速再大,則應用打樁、拋枕、拋鉛絲籠裝土袋等進占。在龍口不太寬、水位差不太大的情況下可用下列簡單方法合龍:①關門合龍、②沉排合龍、③橫梁合龍。
(2)打樁進堵
①打多排樁:一般土質較好、水深水大于2~3米的口門,從兩端裹頭起打2~4排樁,在排樁之間壓一層柳,拋一層石(或土袋),直壓到水面以上,并隨壓柳隨在排樁下游拋土袋、填土作后戧。如果口門流速太大,可拋柳石枕或鉛絲籠裝石合龍。
②打單排樁:從兩端裹頭起打樁一排,從排樁迎流面逐段下柳芭或梢簾,并在柳芭前壓柴、填土(或土袋),直至壓出水面,同時填土作前戧加固。如果進堵到一定的程度水深流急,前法不能前進時,可打樁穩(wěn)住填壓部分,再拋枕或拋石籠搶堵合龍。
2、平堵法
平堵是沿口門選定堵口基線,利用架橋或船平拋, 料物,如拋散石、砼件、柳石(土)枕、鉛絲籠或竹籠裝石、袋土等,從河底開始逐層填高,直至高出水面以堵截水流。
(1)架橋平堵:施工程序分為三步:架橋、鋪底、投料。架橋要滿足牢固、一定的高度、一定的工作場面等要求;鋪底要掃預計的沖刷范圍,先用土工布或柴排、鐵絲網(wǎng)等輔于河底以防沖刷;投料要沿線控制料物均衡上升。
(2)拋料船平堵:技術要領如下:①設立標志,以準確控制壩線方向;②沿壩線定位拋石,并使之連成一線,形成攔河壩;③拋土袋堵漏;④填土閉氣。
3、混合堵
混合堵是立堵與平堵相結合的堵口方法。進堵時,根據(jù)口門的具體情況和立堵、平堵的不同特點,因地制宜,靈活運用兩種方法。如在軟基上堵口,可先在口門兩端進占立堵,當口門縮小,流速較急,再采用平堵;又如用正壩與邊壩(即雙壩)進堵時,正壩可采用平堵、邊壩用立堵的混合堵法。
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