理论教育 洪水危机应急预案和处理技术:散浸判别与应急工程

洪水危机应急预案和处理技术:散浸判别与应急工程

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:在降雨过程中应密切注意散浸的发展,该类散浸易引起堤身凹陷,从而使一般散浸险情转化为重大险情。

洪水危机应急预案和处理技术:散浸判别与应急工程

散浸也称“渗水”、“散渗”、“堤出汗”等。其主要表现特征是:在汛期或持续高水位的情况下,江湖水通过堤身向堤内渗透。由于堤身土料选择不当、堤身断面单薄或施工质量等方面的原因,渗透到堤内的水较多,浸润线相应抬高,使得堤背水坡出逸点以下土体湿润或发软,有水渗出,称为散浸。散浸是堤防常见的险情之一(图3-7)。

图3-7 渗水示意图

(一)散浸险情的判别

1.散浸险情产生的原因

堤坝产生渗水的主要原因有:①超警戒水位持续时间长;②堤坝断面尺寸不足;③堤坝身填土含沙量大,临水坡又无防渗斜墙或其他有效控制渗流的工程措施;④由于历史原因,堤坝多为民工挑土而筑,填土质量差,没有正规的碾压,有的填筑时含有冻土、团块和其他杂物,夯实不够等;⑤堤坝的历年培修,使堤内有明显的新老结合面存在;⑥堤坝身隐患,如蚁穴、蛇洞、暗沟、易腐烂物、树根等。

2.散浸险情的判别

散浸险情的严重程度可以从渗水量、出逸点高度和渗水的浑浊情况等3个方面加以判别,目前常从以下几方面区分险情的严重程度:

(1)堤背水坡严重渗水或渗水已开始冲刷堤坡,使渗水变浑浊,有发生流土的可能,证明险情正在恶化,必须及时进行处理,防止险情的进一步扩大。

(2)渗水是清水,但如果出逸点较高(黏性土堤防不能高于堤坡的1/3,而对于沙性土堤防,一般不允许堤身渗水),易产生堤背水坡滑坡漏洞及陷坑等险情,也要及时处理。

(3)因堤防浸水时间长,在堤背水坡出现渗水。渗水出逸点位于堤脚附近,为少量清水,经观察并无发展,同时水情预报水位不再上涨或上涨不大时,可加强观察,注意险情的变化,暂不处理。

(4)其他原因引起的散浸。通常与险情无关,如堤背水坡江水位以上出现渗水,系由雨水、积水排出造成。应当指出的是,许多散浸的恶化都与雨水的作用关系甚密,特别是填土不密实的堤段。在降雨过程中应密切注意散浸的发展,该类散浸易引起堤身凹陷,从而使一般散浸险情转化为重大险情。

(二)散浸险情的应急工程处理技术

1.散浸的应急处理原则

散浸的应急处理原则应是“前堵后排”。“前堵”即在堤临水侧用透水性小的黏性土料做外帮防渗,也可用篷布、土工膜隔渗,从而减少水体入渗到堤内,达到降低堤内浸润线的目的;“后排”即在堤背水坡上做一些反滤排水设施,用透水性好的材料如土工织物、砂石料或稻草、芦苇做反滤设施,让已经渗出的水,有控制地流出,不让土粒流失,增加堤坡的稳定性。需特别指出的是,背水坡反滤排水只缓解了堤坡表面土体的险情,而对于渗水引起的滑动效果不大,需要时还应做压渗固脚平台,以控制可能因堤背水坡散浸带来的脱坡险情。

2.散浸险情的应急工程处理技术

(1)临水截渗。为减少堤防的渗水量,降低浸润线,达到控制渗水险情发展和稳定堤防边坡的目的,特别是散浸险情严重的堤段,如散浸出逸点高、渗出浑水、堤坡裂缝及堤身单薄等,应采用临水截渗。临水截渗一般应根据临水的深度、流速、风浪的大小,取土的难易,酌情采取以下方法。

1)复合土工膜截渗。堤临水坡相对平整和无明显障碍时,采用复合土工膜截渗是简便易行的办法。具体做法是:在铺设前,将临水坡面铺设范围内的树枝、杂物清理干净,以免损坏土工膜。土工膜顺坡长度应大于堤坡长度1m,沿堤轴线铺设宽度视堤背水坡渗水程度而定,一般超过险段两端5~10m,幅间的搭接宽度不小于0.5m。每幅复合土工膜底部固定在钢管上,铺设时从堤坡顶沿坡向下滚动展开,土工膜铺设的同时,用土袋压盖,以免土工膜随水浮起,同时提高土工膜的防冲能力。也可用复合土工膜排体作为临水面截渗体。

2)抛黏土截渗。当水流流速和水深不大且有黏性土料时,可采用临水面抛填黏土截渗。将临水面坡的灌木、杂物清除干净,使抛填黏土能直接与堤坡土接触,以免填土不实。抛填可从堤肩由上向下缓缓推下,也可用船只缓缓抛填。由于土料入水后的崩解、沉积和固结作用,即成截流戗体。当水深较大或流速较大时,可先在堤脚处抛填土袋构筑潜堰,再在土袋潜堰内抛黏土。黏土截渗体一般厚2~3m,高出水面1m,超出渗水段3~5m。

3)桩柳(土袋)前戗截渗。如果堤前有水流,戗土易冲走时,可采用桩柳(土袋)前戗截渗。做法如下:

如果水浅,可在临水坡脚外砌筑一道土袋防冲墙,其厚度与高度以能防止流冲戗土为度。水深较大时,因水下土袋筑墙困难,工程量大,可做桩柳防冲墙,即在临水坡脚前0.5~1m处,打木桩一排,桩距1m,桩长根据水深和流势决定,一般以入土1m桩顶高出水面为度。

在打好的木桩上,用柳枝或芦苇、秸料等梢料编成篱笆。或者用竹竿、木杆将木桩连起,上挂芦席或草帘、苇帘等。编织或挂帘高度以能防止流冲戗土为度。木桩顶端用8号铅丝或麻绳与顶面或背水坡上的木桩拴牢。(www.daowen.com)

在做好坡面清理并备足土料后,桩柳墙与边坡之间填土筑戗。戗体尺寸和质量要求与上述黏土前戗截渗法相同。

(2)背水坡反滤沟导渗。当堤背水坡大面积严重渗水,而在临水侧迅速做截渗有困难时,只要背水坡无脱坡或渗水变浑情况,可在背水坡及其坡脚处开挖导渗沟,排走背水坡表面土体中的渗水,恢复土体的抗剪强度,控制险情的发展。

根据反滤沟内所填反滤料的不同,反滤导渗沟可分为3种:①在导渗沟内铺设土工织物,其上回填一般的透水料,称为土工织物导渗沟;②在导渗沟内填砂石料,称为砂石导渗沟;③因地制宜地选用一些梢料作为导渗沟的反滤料,称为梢料导渗沟。

导渗沟的布置形式。导渗沟的布置形式可分为纵横沟、“Y”形沟和“人”字形沟等。以“人”字形沟的应用效果最好,“Y”形沟次之,如图3-8(a)所示。

导渗沟尺寸。导渗沟的开挖深度、宽度和间距应根据渗水程度和土壤性质确定。一般情况下,开挖深度、宽度和间距分别选用0.3~0.5m、0.3~0.5m和6~10m。导渗沟的开挖高度,一般要达到或略高于渗水出逸点位置。导渗沟的出口,以导渗沟所截得的水排出离堤脚2~3m外为宜,尽量减少渗水对堤脚的浸泡。

反滤料铺设。边开挖导渗沟,边回填反滤料。反滤料为砂石料时,应控制含泥量,以免影响导渗沟的排水效果;反滤料为土工织物时,土工织物应与沟的周边结合紧密,其上回填碎石等一般的透水料,土工织物搭接宽度以大于0.2m为宜;回填滤料为稻糠、麦秸、稻草、柳枝、芦苇等,其上应压透水性材料的盖重,如图3-8(b)、(c)、(d)所示。

图3-8 导渗沟铺填示意图(单位:cm)

(a)堤内坡导渗沟类型平面示意图;(b)砂石导渗沟剖面图;(c)梢料导滤沟;(d)土工织物导滤沟

值得指出的是,反滤导渗沟对维护堤坡表面土的稳定是有效的,而对于降低堤内浸润线和堤背水坡出逸点高程的作用相当有限。要彻底根治散浸,还要视工情、水情、雨情等确定是否采用临水截渗和压渗固脚平台。

(3)背水贴坡反滤导渗。当堤身透水性较强,在高水位下浸泡时间长久,导致背水坡面渗流出逸点以下土体软化,开挖反滤导渗沟难以成形时,可在背水坡作贴坡反滤导渗。在抢护前,先将渗水边坡的杂草、杂物及松软的表土清除干净;然后,按要求铺设反滤料。根据使用反滤料的不同,贴坡反滤导渗可以分为3种:土工织物反滤层;砂石反滤层;梢料反滤层,如图3-9所示。

图3-9 土工织物、砂石、梢料反滤层示意图(单位:cm)

(4)透水后戗法。当堤防断面单薄,背水坡较陡,对于大面积散浸,且堤线较长,全线抢筑透水压渗平台的工作量大时,可以结合导渗沟加间隔透水压渗平台的方法进行抢护。透水压渗平台根据使用材料不同,有以下两种处理技术:

1)砂土后戗。首先将边坡散浸范围内的杂草、杂物及松软表土清除干净,再用砂砾料填筑后戗,要求分层填筑密实,每层厚度为30cm,顶部高出浸润线出逸点0.5~1.0m,顶宽2~3m,戗坡一般为1∶3~1∶5,长度超过散浸堤段两端至少3m,如图3-10所示。

2)梢土后戗。当填筑砂砾后戗法缺乏足够料物时,可采用梢土代替砂砾,筑成梢土压浸平台。其外形尺寸以及清基要求与砂土压渗平台基本相同,如图3-11所示,梢土压渗平台厚度为l~1.5m。贴坡段及水平段梢料均为3层,中间层粗,上、下两层细。

图3-10 砂石后戗示意图

图3-11 梢土后戗示意图(单位:cm)

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