堤防溃口险情的发生,具有明显的突发性质。各地在抢险的组织准备、材料准备等方面都不可能很充分。因此,要针对这种紧急情况,采用适宜的堵口抢险应急措施。通常可采取以下步骤。
1.抢筑裹头
土堤一旦溃决,水流冲刷扩大溃口口门,以致口门发展速度很快,其宽度通常要达200~300m才能达到稳定状态,如湖北嘉鱼的簰洲湾、江西九江的江心洲溃口。
如能及时抢筑裹头,就能防止险情的进一步发展,减小此后封堵的难度。同时,抢筑坚固的裹头,也是堤防决口封堵的必要准备工作。因此,及时抢筑裹头,是堤防决口封堵的关键之一。
要根据不同决口处的水位差、流速及决口处的地形、地质条件,确定有效抢筑裹头的措施。这里重要的是选择抛投料物的尺寸,以满足抗冲稳定性的要求;选择裹头形式,以满足施工要求。
通常,在水浅流缓、土质较好的地带,可在堤头周围打桩,桩后填柳或柴料厢护或抛石裹护。在水深流急、土质较差的地带,则要考虑采用抗冲流速较大的石笼等进行裹护。除了传统的打桩施工方法,可采用螺旋锚方法施工。螺旋锚杆的首部带有特殊的锚针,可以迅速下铺入土,并具有较大的垂直承载力和侧向抗冲力。首先在堤防迎水面安装两排一定根数的螺旋锚,抛下沙石袋后,挡住急流对堤防的正面冲刷,减缓堤头的崩塌速度;然后,由堤头处包裹向背水面安装两排螺旋锚,抛下沙石袋,挡住急流对堤头的急流冲刷和回流对堤背的淘刷。亦有采用土工合成材料或橡胶布裹护的施工方案,将土工合成材料或橡胶布铺展开,并在它四周系重物使其下沉定位,同时采用抛石等方法压牢。待裹头初步稳定后,再实施打桩等方法进一步予以加固。
2.沉船截流
根据九江城防堤决口抢险的经验,沉船截流在封堵决口的施工中起到了关键的作用。沉船截流可以大大减小通过决口处的过流流量,从而为全面封堵决口创造条件。
图6-57 沉船底部空隙示意图
在实现沉船截流时,最重要的是保证船只能准确定位。在横向水流的作用下,船只的定位较为困难,要精心确定最佳封堵位置,防止沉船不到位的情况发生。
采用沉船截流的措施,还应考虑到由于沉船处底部的不平整,使船底部难与河滩底部紧密结合的情况,如图6-57所示。这时在决口处高水位差的作用下,沉船底部流速仍很大,淘刷严重,必须迅即抛投大量料物,堵塞空隙。在条件允许的情况下,可考虑在沉船的迎水侧打钢板桩等阻水。有人建议采用在港口工程中已广泛采用的底部开舱船只抛投料物,如图6-58所示。这种船只抛石集中,操作方便。在决口抢险时,利用这种特殊的抛石船只,在堵口的关键部位开舱抛石并将船舶下沉,这样可有效地实现封堵,并减少决口河床冲刷。(www.daowen.com)
图6-58 底部开舱船舶示意图
1—料舱;2—空舱;3—统舱;G—重心;W—浮心
3.进占堵口
在实现沉船截流减少过流流量的步骤后,应迅速组织进占堵口,以确保顺利封堵决口。常用的进占堵口方法有立堵、平堵和混合堵三种。
(1)立堵。从口门的两端或一端,按拟定的堵口堤线向水中进占,逐渐缩窄口门,最后实现合龙。采用立堵法,最困难的是实现合龙。这时,龙口处水头差大,流速高,使抛投物料难以到位。在这样的情况下,要做好施工组织,采用巨型块石笼抛入龙口,以实现合龙。在条件许可的情况下,可从口门的两端架设缆索,以加快抛投速率和降低抛投石笼的难度。
(2)平堵。沿口门的宽度,自河底向上抛投料物,如柳石枕、石块、石枕、土袋等,逐层填高,直至高出水面,以堵截水流。这种方法从底部逐渐平铺加高,随着堰顶加高,口门单宽流量及流速相应减小,冲刷力随之减弱,利于施工,可实现机械化操作。这种平堵方式特别适用于前述拱形堤线的进占堵口。平堵有架桥和抛投船两种抛投方式。
(3)混合堵。混合堵是立堵与平堵相结合的堵口方式。堵口时,根据口门的具体情况和立堵、平堵的不同特点,因地制宜,灵活采用。如在开始堵口时,一般流量较小,可用立堵快速进占。在缩小口门后流速较大时,再采用平堵的方式,减低施工难度。
在1998年抗洪斗争中,借助人民解放军工兵和桥梁专业人员的经验,采用了“钢木框架结构、复合式防护技术”进行堵口合龙。这种方法是用40mm左右的钢管间隔2.5m沿堤线固定成数个框架。钢管下端插入堤基2m以上,上端高出水面1~1.5m做护栏,将钢管以统一规格的连接器件组成框网结构,形成整体。在其顶部铺设跳板形成桥面,以便快速在框架内外由下而上、由里向外填塞料物袋,以形成石、木、钢、土多种材料构成的复合防护层。要根据结构稳定的要求,做好成片连接、框网推进的钢木结构。同时要做好施工组织,明确分工,衔接紧凑,以保证快速推进。
4.防渗闭气
防渗闭气是整个堵口抢险的最后一道工序。因为实现封堵进占后,堤身仍然会向外漏水,要采取阻水断流的措施。若不及时防渗闭气,复堤结构仍有被淘刷冲毁的可能。
通常,可用抛投黏土的方法实现防渗闭气,亦可采用养水盆法、修筑月堤蓄水以解决漏水,土工膜等新型材料也可用以防止封堵口的渗漏。
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