理论教育 洪水应急预案和堤坝险情处理技术

洪水应急预案和堤坝险情处理技术

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:北江大堤在“94·6”特大洪水时,多处发生管涌险情,在正确指挥、处理措施得当、军民团结奋战下,均得到控制,北江大堤安然无恙,确保了广州市、清远市、佛山市部分地区的安全,保护了400多万人口、100多万亩农田及1000多亿元产值的安全。险情发展快、出险频率高、漏洞贯穿堤身,严重威胁堤防安全。该堤段是蕲春县防汛抗洪的重要屏障。险情发生后,迅速组织劳力1000人,机械300台套,采取内导外帮的方法进行处理。

洪水应急预案和堤坝险情处理技术

【实例1】 北江大堤石角墟头管涌抢险。

北江大堤石角墟头位于广东省清远市境内。1994年6月8~18日,9403号热带风暴在广东省西部登陆,北江发生近100年一遇的特大洪水(简称“94·6”特大洪水)。

北江大堤强透水基础的堤段长超过总堤长的50%,基础渗漏是北江大堤的主要隐患之一,虽多次进行灌浆等加固,但未得到彻底解决,6月19日6时,外江水位为14.64m,超警戒水位4.14m,北江大堤石角墟头(桩号7+330),离背水堤内坡脚100m莲藕塘里发现喷水孔,直径范围约1.5m,喷水高出塘水面约10cm,量相当于10in泵的出水量,并带出大量泥沙。抢险时,一边往喷水孔填倒碎石,一边在外围用砂包筑围井,形成碎石反滤堆。抢险过程中,在围井外围又发现冒沙孔,同样抛碎石填筑围井,经10多小时的奋战,耗用编织袋1.2万条,砂400m3,碎石800m3;填筑反滤围井面积约400m2,险情基本得到控制。但反滤堆上仍不时有泥沙冒出,在反滤堆上继续加一些粒径较小的碎石(1~2cm)和石米后,渗水逐渐变清。

北江大堤在“94·6”特大洪水时,多处发生管涌险情,在正确指挥、处理措施得当、军民团结奋战下,均得到控制,北江大堤安然无恙,确保了广州市、清远市、佛山市部分地区的安全,保护了400多万人口、100多万亩农田及1000多亿元产值的安全。

对于管涌的抢险,抢险原则是“导水抑沙”,即将渗水导出以降低渗透压力,经反滤固砂以稳定险情。对管涌险情,一般采用砂石反滤围井,围井内径一般为管涌口直径的10倍左右,多管涌点时,围井应把所有管涌点围在内。围井时先将建井范围内杂物清除,用砂包筑成围井,井中铺设粗砂、碎石,粗砂厚度为20~30cm,碎石的厚度视出水情况而定,以能排出水但不带细砂为宜。当管涌出水涌沙量大势猛时,先用碎石甚至块石铺筑,以减弱水势,待水势减弱后再在井内做反滤层,如发现填料下沉,继续补充面层滤料直到稳定为止。如反滤砂料缺乏,亦可采用土工织物代替粗砂层,但在铺土工织物前,应把原地面所有带尖的石块和其他杂物清理干净,土工织物上面一层的碎石厚度根据出水情况而定。

【实例2】 湖北蕲春县蕲河赤东支堤漏洞群抢险。

赤东支堤付草湖堤段位于长江支流蕲河左岸,距入江口约4km。1998年7月2日~8月7日的36d内,在桩号3+000~6+400,长3400m堤段内,先后发生不同程度的漏洞险情18处。险情发展快、出险频率高、漏洞贯穿堤身,严重威胁堤防安全。

赤东支堤付草湖堤段经历年加高培厚,现堤顶面宽8m、高程26.0m,两侧边坡均为1∶3,临水侧平台宽12.0m,高程22.0~23.0m,背水侧堤脚高程15.4m左右,平台宽20~28m,高程21.0~22.0m。该堤段是蕲春县防汛抗洪的重要屏障。

从7月2日至8月7日,外江水位为24.25~25.53m,该堤段经受了10次(长江8次、蕲河2次)洪峰的侵袭,在长3400m堤段内先后发生漏洞险情18处、23个,其中浑水漏洞7处12个,口径3~13cm,水量5~50L/min;清水漏洞11处11个,口径3~10cm,水量2~12L/min,出险高程22.0~24.0m。此外,该段4+800距背水侧坡脚90m处,还发生口径0.2m,深0.4m的管涌险情一处,涌水量40L/min;散浸险情3处,长1518m;跌窝险情两处,最深1.0m。

分析出险原因,主要有:

(1)白蚁隐患。该堤段系人工回填的亚砂土,较适合白蚁生存。1983~1998年,共挖出土栖白蚁34窝,蚁巢均在堤身23.4m高程上下,巢龄10年以上,蚁道穿堤身。1999年汛前检查,仍发现该堤段有白蚁活动迹象。

(2)堤身断面小,渗径短。历年局部翻挖白蚁后,回填土与原土体结合不密实、不牢固,再加1998年汛期长时间高水位浸泡,渗透水流不断加大,久浸成漏。

(3)该堤段5+000处为一河道节点,下游4+000~5+000长1000m堤段,深泓逼脚,滩地被水流冲刷淘空崩塌,削弱了堤身的抗洪能力。

1998年汛期采取了以下抢险措施:

7月2日8时,外江水位24.25m时,发现4+805处背水坡脚有一口径3~4cm的漏洞,出水为清水、量小。至15时,险情恶化,该处坡脚(高程22m)冒浑水,出水量约为20L/min,洞口口径11cm,浑水中挟有白蚁。险情发生后,迅速组织劳力1000人,机械300台套,采取内导外帮的方法进行处理。内围堰尺寸:2m×3m×1.0m(高),外帮长50m,宽2~3m,高程23~26m,以漏洞为中心分别向上、下游延长25m。至20时,漏洞堵住,内围堰水位骤然下降,洞口无明显出流。

7月28日10时,外江水位25.30m时,3+650处距背水侧坡脚12m的平台上,发生口径13cm的漏洞险情。浑水挟沙带泥团,出水量50L/min。采取内围堰导滤,围堰尺寸5m×3m×0.5m(高),黏土外帮长度50m、宽2~3m。以上措施完成后,出水量略有减小,但仍有浑水流出。经研究,决定变局部外帮为全线外帮。

7月29日15时,外江水位25.44m,在同一位置距背水侧坡脚9m的平台上发现5个漏洞,最大口径10cm、最小口径5cm,出水量约为40L/min,浑水挟沙带泥团。采取了扩大围堰和增大外帮的措施。将内围堰扩大为6m×4m×1.0m(高),同时增大外帮尺寸,帮长从50m增至200m,帮宽从3m增至8m,并派50名水手下水踩士,使其密实。7月31日外帮措施完成后,内围堰浑水变清,水量减至6L/min左右。

8月5日,外江水位25.38m时,3+650处堤顶内侧(高程26.0m)发生长0.96m(顺堤轴线向)、宽3m、深1m的跌窝险情。据分析,系高水位长期浸泡导致蚁巢周壁土体浸软饱和坍塌所致。险情发生后,进行了翻挖,长1m、宽8m、深1.2m,用黏土回填夯实后,漏洞出水口断流。

在付草湖堤段漏洞群的抢险过程中,共做黏土外帮长3400m、宽3~10m,高程23.0~26.0m,边坡为1∶2.5~1∶3。累计完成土方3.5万m3,消耗砂石料4600m3,编织袋1.2万条。整体外帮及局部内导措施完成后,险情基本得以控制,大多数漏洞断流,少数漏洞出小量清水,水量均在1L/min内。外江水位降至24.66m,内围堰全部断流。

【实例3】 湖北武汉市长江干堤浑水漏洞抢险。

1998年7月29日17时25分,长江水位29.02m(汉口水文站),武汉市汉口长江干堤丹水池堤段,中国石化中南武汉公司油库院内沿江堤桩号50+300处,距挡水墙脚5~6m处发现一直径15~20cm的漏洞,水柱高3~4cm,旁边还有2个小洞,直径2cm。堤内地面即洞口高程26.5~27m,挡水墙顶高程32.0m。

经查阅历史资料,1954年8月24日该堤段曾发生过浑水漏洞险情,洞径在8min内由2cm扩大至30cm左右,并出现两个跌窝。经外填士堵漏、内围堰处理,险情得到了控制。现堤段是1956年在砂石驳岸上修筑的挡水墙,由于年代久,堤质差,又经近几年连年大水浸泡,1998年汛期高水位居高不下,堤身渗漏变形,形成通道所致。

1998年7月29日18时,采用围井三级导滤处理,围井直径2m,高0.5m,沙厚0.2m,瓜米石厚0.2m,分口石厚0.2m。19时20分处理完毕后流清水。

7月30日11时28分,坐哨发现围井旁出现新的浑水洞3~4处,洞径2~3cm,水柱高20cm左右。同时,墙脚也出现大量渗水。7min后,洞径发展到30~40cm,涌水量加大,导滤料被水冲走,后采用袋装砂石填压,人踩才能压住,压高至1.6m左右才刹住水势。30日12时左右,推开墙外江面的漂浮物,发现距墙2m左右有漩涡。曾在1954年防汛工作中荣立一等功的离休干部,68岁的王占成同志潜入江中用脚踩探,发现墙外洞口在水面以下1.6~1.7m,洞径lm左右。12时20分,用袋装土40~50袋外堵,效果不明显。12时30分改用毛毯棉絮外堵,每床毯包3个编织土袋下沉,抛7~8床毛毯棉絮后,墙内出水明显减少。13时抛袋结束,用毛毯和棉絮44床,堤内出水基本停止。此时,堤内导滤堆突然下沉0.5m,经加反滤料后稳定。为巩固成果,对堤内有疑点的20m范围铺砂石导滤,并在外江实施袋土筑围。

【实例4】 江西都昌县矾山湖于下堤管涌抢险。

江西省都昌县湖于下堤南端,每到汛期均发生严重管涌。1998年秋汛前,在堤背水坡16m高程至坡脚外的部分堤段内,平铺无纺土工织物,长300m,宽200m,上压50cm厚砂砾石。1998年9月14日,当鄱阳湖水位高19.88m,内湖水位12.88m时,在砂石料滤层区突然出现约100m2的管涌群,而以无纺土工织物处理过的地段都是清水缓缓流出,无任何管涌或其他异常现象。

据初步分析,无纺土工织物反滤层的造价比砂石反滤层节省材料费12.9%,省工1/3。利用无纺土工织物消除管涌的围井如图3-51所示。

【实例5】 湖北洪湖市长江燕窝八十八潭堤段管涌群抢险。

图3-51 土工织物围井

(a)土工织物围井平面图;(b)围井剖面图

1998年7月22日21时30分,长江水位30.53m。洪湖长江燕窝八十八潭,校号432+310~432+355,在背水坡距堤260m、300m、320m的鱼塘里发生管涌3处。这3处管涌的口径分别为0.55m、0.4m、0.3m。管涌口沙盘直径分别为1.8m、1.5m、1.4m。沙盘高分别为0.5m、0.2m、0.2m。出险处管涌口高程为25.0m,水深2m。该处堤段堤顶高程33.09m。背水坡与临水坡坡度均为1∶3。内外平台各宽30m,高程28.0m。平台和鱼塘间为旱田,宽220m。鱼塘尺寸100m×100m。

该处壤土厚2m左右,鱼塘水深2m,覆盖层被破坏。在持续高水位作用下发生渗透破坏,形成管涌。先将卵石倒入洞中,厚0.3m,消杀水势。然后分别对3个涌孔抢筑三级反滤层。反滤层第1层沙厚0.5m,第2层瓜米石厚0.5m,第3层卵石厚0.5m。

7月25日,长江水位升至31.51m。除上述3个管涌外,在顺堤方向5m处又出现3个管涌,孔径分别为5cm、5cm、10cm。其高程为25.0m。险情发生后采取了围井三级反滤。处理后出清水。险情基本消除。

【实例6】 安徽东至县长江杨墩泵站接触冲刷抢险。

杨墩泵站位于安徽省东至县广丰圩,建于1959年。1995年改建,2孔穿堤涵洞钢筋混凝土结构,断面3m×3.5m,洞身长65m,底高程9m,细砂地基。1996年5月新泵站基本完成。

1996年8月14日凌晨,外江水位16.84m,站前水位11.7m,水位差5.14m,新泵站汇流水箱处向上冒沙冒水,冒水孔直径5cm,且逐渐增大,6时30分,江堤、启闭机、涵箱、机房开始下沉。7时,江堤连同涵箱整体塌陷1.0m,堤身多处裂缝,启闭机房明显倾斜。12时,堤顶下陷3.5~4.0m,沉陷段堤防上口宽30m,下口宽8m,裂缝影响范围65m。启闭机台、机房、竖井等严重倾斜,压力涵箱接头止水拉断。两孔闸有一孔开启高达2.7m,江水携带泥沙呈漩涡状向堤内倒灌,堤内出现3个较大的水柱,约高1m,总流量约60m3/s。

安徽省防汛抗旱指挥部会同东至县防办立即制定抢险方案。根据该站周围地形特点,决定在堤内引水渠内另建新坝,做成长170m、宽40m的养水盆。当日23时,二道坝第一次堵口开始合龙。当缺口堵至4m宽时,由于上水位抬高,流速加大,打下的桩断裂,堵口失败。主要原因是准备仓促,备料不足,抢险物料较轻,且堵坝的断面过小,依靠桩支撑,难以奏效。在此期间,为堵住漏洞,先后在堤外沉下一条20t的船只,580包大米和用油布包着的上万吨水泥及3只集装箱等,均未见效。

抢险指挥部又作重新布置,在大堤塌陷处加高加固,堤外作月堤,在二道坝缺口处打下15根弧形桩,3层梅花桩,每根桩均用钢缆固定在对岸的大树上。同时派港监船拦截江面船只运载石料、黄沙,从安庆调来大量麻袋、块石、碎石等抢险器材,要求附近工厂赶制200个1m3的钢筋笼,供合龙时使用。

8月15日11时30分开始第二次合龙,3h后缺口被封住,二道坝上游水位猛涨,水位差达3m多,梅花桩发生断裂响声,仅十几分钟,二道坝再次被冲垮,缺口重新撕开10m多长。

总结上述两次失败的教训,认识到抢险材料是否充分、堵料重量大、开辟抢险道路、加快施工速度是关键,并对堵坝的断面标准、坝体材料及数量、施工程序等作了详细规定。8月18日22时,第三次堵口开始,东西坝均有部队组成的抢险突击队,为尽快形成合龙物料的支撑骨料,先抛下500多块预制板,然后推下40个钢筋笼,其效果明显。为配合下游合龙,上游闸门下1.7m。19日10时,二道堤合龙成功。接着开始闭气,先抛3m宽的袋装碎石和散装碎石,后抛7m宽袋装土,最后抛10m宽散装土。8月27日闭气结束。抢险成功,保证了长江堤防安全。

【实例7】 湖北洪湖市长江王家潭堤段滑坡抢险。

1998年8月20日23时20分,发现在王家潭堤段背水坡有一道明显的裂缝,宽度约1~2cm,并正向外渗水。裂缝所在位置高程约31.19m(吴淞口高程33.27m)。此时长江水位高程32.0m(吴淞口高程34.08m)。不到1h,裂缝两侧已出现错动吊坎,靠近堤中心一侧高,远离堤中心一侧低。裂缝两侧错动的高差约0.2~0.3m。宽度在2~8cm,长度有68m(桩号485+440~485+508)。在吊坎内有大量的明水流动。在吊坎两边有明显的裂缝,其延伸的长度约182m(桩号485+400~485+650),缝宽1~2cm,深1m以上。裂缝两侧错动不明显。

出险处堤顶高程32.02m(吴淞口高程34.10m),堤顶宽6m,背水坡与临水坡坡比均为1∶3。背水坡平台高程26.52m(吴淞口高程28.6m),宽20m,堤内无塘。地面高程一般为24.92~25.92m(吴淞口高程26.5~28.0m)。临水面滩地高程一般为24.42~25.92m(吴淞口高程27.0~28.0m),宽度约500m。根据以上出险情况,判断为滑坡险情。

裂缝内出现明水流动,背水坡有较宽的平台,堤内无水塘。判断滑坡的主要原因是浸润线过高,堤身饱水,重量增大,强度降低而引起滑坡。

该堤段滑坡采取以下措施进行抢险:

(1)迅速排除裂缝内积水。增宽增长导渗沟加速排水。

(2)抢筑外帮截渗,外帮长380m。

(3)在背水坡抢修透水的反压平台160m长和4个土撑,长32m。

采取以上抢护措施共用时3.5d(8月20日24时~23日17时),投入劳力3200人,部队官兵3400名,自卸车100辆,船只15艘。

滑坡险情基本得到控制。

【实例8】 广东省河源紫金新坑水库坝体滑坡抢险。

1.基本情况坝体滑坡抢险

新坑水库位于广东省河源市紫金县古竹镇,属东江小支流。1974年1月建成蓄水,土坝坝顶高程101.28m,最大坝高36.28m,坝顶长度134.0m;正常高水位96.3m,百年设计洪水位98.26m,千年校核洪水位98.89m,总库容1452万m3;开敞式溢洪道长83.0m,宽22.0m,堰顶高程96.3m;输水涵管直径1.0m,进水口高程820.5m;坝后电站装机2台,总装机容量320k W;工程效益为灌溉农田0.7万亩以及古竹镇的居民生活用水。工程出险将威胁下游人民的生命财产安全。

1993年6月,新坑水库库区一带连续降雨。库区从6月1~20日20d内降雨量达615.3m,库水位由6月6日的93.8m(汛限水位91.0m)涨至6月13日的最高值96.91m,超过6月的汛限水位5.91m。由于溢洪道堰顶高程为96.3m,只能在这个水位以上进行溢洪(发电输水涵管下泄量只有7m3/s),致使水位迟迟降不下来,水库较长时间高于汛限水位并在高值中运行,加上水库在施工质量和工程管理上存在不少问题,导致大坝于6月20日5时30分在背水坡发生大面积滑坡。滑坡时库水位96.6m,相应库容1177.7万m3。滑动面从坝顶背水坡95.3m高程至外坡反滤体顶端,滑动体上部长43.0m,下部长63.0m,最大坍落高度约15.0m,如图3-52、图3-53所示。

图3-52 新坑水库大坝滑坡平面及抢护措施示意图

图3-53 新坑水库大坝滑坡剖面示意图

2.出险原因

坝体滑坡主要原因有以下几点:(www.daowen.com)

(1)管理体制不适应。新坑水库属中型水库,且受益于两个镇,按水库管理的有关规定,应由县级水利部门负责管理,但自1978年以来没有执行这一规定,县水利部门没有负责管理,而是由水库所在地的古竹镇作为社办企业进行管理。由于管理体制不顺,导致了诸多管理问题的发生。

(2)工程设计上存在问题。背水坡一级平台以上坡度为1∶2.0,二级平台以上坡度为1∶2.25,偏陡。

(3)土坝施工未按规范要求进行。在水库土坝施工时,采用的土料是砂岩风化土,其湿化性虽好,但崩解性差,本来不适宜用“水中倒土”法筑坝,但当时大坝施工采用了水中倒土加拖拉机碾压的施工方法。在拖拉机碾压时,把专用排水系统中的部分沙井堵塞(施工期间曾发现排水不良),但又未采取补救措施。以上各种原因,导致大坝的浸润线抬高,坝体积水,土体含水量不符合要求。因此,埋下水库坝体滑坡的隐患。

(4)超防洪限制水位运行。由于坝后水电站承包给水库管理人员进行管理,他们为了追求发电效益,盲目超汛限水位蓄水(据查大坝出险前水库水位有40d超过汛限水位),后遇到较大的降雨过程,库水位迅速上涨。此时水位较高,管理人员虽已认识到要将水位降低,但由于溢洪道堰顶高程较高,不能进行大量溢洪,而涵管下泄量为7m3/s,无法将水库水位迅速降下来。

3.抢险措施

大坝发生滑坡后,当地党政部门及时安全转移了下游1500多名群众。广东省政府、省三防总指挥部、广东省水利厅先后派出了多个工作组奔赴现场指导和协助抢险工作,同时出动部队700多人次和地方群众一起进行抢险工作,主要采取了如下措施。

(1)省、市、县各级成立了指挥和抢险机构,具体负责抢险方案,调度人力、物资和器材,指挥各路军民进行抢险工作,省三防总指挥部直接指挥抢险工作,并对每一项抢险措施加以研究,并督促执行。

(2)降低水库水位。

1)加大涵管的泄洪量。在涵管阀门全开的同时,将发电机空转,加大下泄流量,水库水位放至死水位83.5m高程,腾空库容,抑制水位上涨。

2)降低溢洪道高程,加宽溢洪道断面。由于水库在正常水位以下时,水库仅靠涵管泄洪,水位下降太慢;万一遇上较大降雨量时,水库水位将迅速上升,并对已破坏的大坝产生严重威胁,大坝安全无法保证。因此,在原溢洪道上开挖一条深5.0m、宽10.0m的排洪道,增大溢洪道的泄量。

(3)力保坝体安全稳定。由于大坝滑坡后,坝体断面单薄,强度减弱,同时坝面产生了许多横向裂缝和大面积的滑动面,为不致因降雨再次发生各种变化,采取了如下措施:

1)抢筑两个牛尾墩。根据地形条件,坝下游坝坡脚受左、右两座山脚所夹持,并有下游反滤棱体的支撑作用,因此,在滑动土体顶端抢筑两个底宽4.0m、长7.0m、高3.0m的“牛尾墩”,支撑滑坡后单薄的坝体,并在坝体滑动面用无纺布压砂包保护,如图3-52所示。

2)填盖裂缝及滑坡体。为了防止雨水渗入滑坡面和裂缝中,用黄泥填补坝体及滑动体的接触面和坝体本身的裂缝,加盖尼龙薄膜。对大面积的滑坡土体用竹笪全面覆盖,防止雨水冲刷和渗入裂缝,造成新的不稳定。

3)增设滑坡体位移、渗流量及裂缝观测点,加强监测,一旦发生变化时则预早采取抢险措施。

(4)加强通讯联络。在水库增设多台无线对讲机,保证水库与省三防总指挥间的直接联系。

(5)地方行政领导、技术人员以及100多名抢险队伍在险情得以控制后驻守水库,以备在大坝再次出险时能及时抢护,保证水库能安全度汛。同时,制订在水库可能再次出险时的下游群众安全转移方案等。

4.经验教训

新坑水库的出险,暴露了不少问题。主要是以行政首长负责制为核心的责任制不落实,造成工程防洪责任人不落实;没有按规定制定工程防洪安全应急措施;没有配备防洪技术的责任人;没有按省定标准进行防洪砂石料以及编织袋等抢险物资的储备等一系列问题。在思想、防汛队伍组织、物资器材和措施上都存在不少问题,以致在工程出险后,思想混乱,组织涣散,物资缺乏,措施不力,抢险工作十分被动。因此,要搞好防汛工作,必须落实好以行政首长为核心的各种防汛责任制。

【实例9】 河北昌黎县滦河崩岸抢险。

滦河在昌黎县全长75km。1995年6月7日~7月15日,在造床流量3000m3/s左右时,昌黎县马良子段出现了严重的崩岸现象,坍去滩地100多米。8月上旬,由于来水较大,洪峰流量达6100m3/s。水流直冲堤脚,小堤劈裂2/3。

滦河由山丘区进入平原区后,河床由沙质底床构成。河道宽阔,河势平缓,导致主河槽经常左右摆动,大水时呈直线,小水时呈曲线。据调研分析,当流量超过5000m3/s时对河床具有调直作用,使河道利于宣泄洪水;当小水在3500m3/s以下时,主河槽摇摆不定,河势具有向左岸移动的趋势。

滦河进入昌黎马良子段,在3000m3/s左右流量作用下,主流走弯,靠近左岸。由于右岸此段堤防护岸工程标准较低,在水流直切的情况下,造成对岸滩根部淘刷,形成岸边土体“头重脚轻”之势,河岸坍塌严重,以致小堤毁肩过半。

险情发生后,当地组织了护岸抢险队伍。7月27日在滦河流量3000m3/s、滩地坍塌严重的情况下,采用培土、加固堤捻、打桩挂柳等措施,完成打桩挂柳150个树头,险情暂时得以控制。7月30日,滦河洪峰6100m3/s,加之海潮顶托影响,滦河泄水缓慢。随着水位的变动,挂柳失去作用。为护住堤脚,抛投了大量石块、装满土的编织袋等,但由于流速较大,均被水冲走。最后,决定采用大体积钢筋笼内装石块抛投在急流顶冲处防护的措施。开始采用1m×1m×2m的长方形钢筋笼,装满石头后重约2t。试用后发现,这种钢筋笼焊点多、牢固性差。后改用灯笼形鸡窝笼,体积2m3以上。装填石块后,重量大、整体性强、抗冲能力也较强。以吊车吊放,共抛填钢筋笼500多个,总重量1万多t,有效地控制了崩岸险情。与此同时,还抢修了护岸丁坝,在近10m深的急流中筑起短丁坝3道,总长80多m,制止了险情的扩大,避免了大堤决口。

【实例10】 河北漳河陈村段堤岸坍塌抢险。

图3-54 陈村坍塌抢险示意图(单位:cm)

河北省临漳县陈村河段主流顶冲堤岸,使大堤坍塌,采用编织土工织物、尼龙绳和编织袋等3种材料组成的抢险排体进行抢险处理。

按坍塌的长度、淘刷深度和堤防高度确定共铺设6块抢险排体,护坡总长77m,如图3-54所示。

软体排体的制作步骤是:

(1)用封包机GK9-1或GK9-2缝制排体底布。底布宽8~10m,长12~15m。

(2)排体底布下缘缝成直径为40cm的压载横枕,枕长12~15m,横枕与底布合为一体,其两头敞口,以供装土。

(3)在排体底布与横枕两端边缘处,上下对应缝上两直径为5mm护枕绳,其中一根与排体底布局部连接;另一根在横枕上面与枕轴线平行,并在其上,每隔20cm缝接一根直径为2mm、长25cm的细绳,待横枕装土后,使土枕上端与排体底布上的直径为5mm的绳接扎起来。

(4)在排体底布两侧和中间缝制等间距的4条直径为60cm、长10m的编织布纵向压载土枕,两侧的纵向土枕每隔30~50cm与排体底布缝成一体。

(5)为了增加排体的抗拉强度和固定排体的沉放位置,各纵向土袋的上下分别缝上直径为5mm的纵向拉筋绳,并将这些绳兜过横枕底部。

(6)在排体上端缝上直径为10mm的挂排缆绳。纵向拉筋绳和挂排缆绳预留一定长度,以便挂排时与岸桩连接。

(7)用于抢险排体的上游侧,靠横枕处缝一根直径为5mm的定位引绳(或叫横向拉筋绳)。排体下游侧沿纵枕缝制一条宽60cm的编织布条,供多排沉放搭接,如图3-55所示。

该堤岸坍塌抢护方法如下:

图3-55 排体结构图(单位:m)

(1)在险工险段上展开抢险用排体。

(2)往横枕内装土。抢险队伍由40~50人组成,分为两组,从两端同时向袋内装土,边装土边抖动,使袋内土装实,同时用直径为2mm细绳捆扎,其间距约20cm。

(3)滚排成捆。抢险队员站到横枕一例,齐力滚动排体使卷成捆,然后将排捆移至临河坡堤肩处,以待沉排。

(4)打挂排桩。在对准纵向压载土枕的堤顶上打6根木桩,桩顶高出堤面30~40cm,将纵向拉筋及缆绳拴在桩上。挂排引绳松紧要适当,使排体沉好后其上缘超出水面0.5m。

(5)沉排护险。抢险人员站到排捆一侧,面向迎水面,齐力往下推滚排体,并用助沉工具推动使其下沉到预定位置,同时在上游侧牵动横向拉筋绳使准确就位。

(6)往纵向压载土袋内装土。抢险人员分成4组,上游侧纵向土枕应先装土,依次往下游土袋内装土。纵向压袋装土完毕后,抢护工作结束。

铺设排体时应注意,铺放第一块时,必须使排体达到坍塌段的上游不小于5m,并注意防止排体下部被淘刷。如发现排体脚部有冲刷坍塌,应及时放松挂排缆绳,使整个排体下滑,覆盖住坍塌部位。纵向压载也要逐渐加高到水面以上0.5m。

在本工程中,排体铺好后,当漳河河道下泄200m3/s流量时,迎流顶冲的游流上移到护岸排上,不到半天河床被刷深4~5m,排体和柳石箱连接处由于漩涡淘刷,有两块排体宽22m的下游端的土坡被淘空,局部塌入水中,此时排体依然起到对堤岸的保护作用。其余4块排体经局部补充加载后,在流速2m/s的冲刷下仍稳定无恙,保住了堤岸。上述局部加载是用长6m(或更长),直径为60cm的长土袋(图3-55),一端缝合,另一端敞口,并在土袋两端各1m处缝一根直径为8mm的塑料绳,绕过土袋予以固定。在岸边定位时土袋可竖向并列,也可顺坡滚下,陈村堤岸坍塌抢险时就采用了这种方法。

【实例11】 湖北省石首市长江调关以下堤段漫溢抢险。

湖北省石首市长江调关以下堤段设计堤顶高程38.60~39.50m,1954年最高水位超1m,堤面宽5.5~6m,内外坡1∶3,堤身5.6~7m。石首河段按照50年一遇或80年一遇大水的泄洪能力为38500m3/s。1998年第6次洪峰经过石首段的流量为46900m3/s造成下顶上压,立位屡创新高,造成了子堤作为抵御特大洪水最后屏障的局面。调关以下共4次抢险加高加固子堤。

6月26日,根据市防指的要求,动用民工2万人次,历时2完成土方2万多m3,抢筑一道顶宽0.5m、高0.5m、底宽1.5m的子堤。7月18日,长江第2次洪峰安全经过调关。第3次洪峰预报调关水位将达39.0m,部分堤段子堤将挡水,子堤必须加高至0.8m,顶面宽加至0.6m,底宽加至2m。7月26日长江第3次洪峰顺利通过调关,洪峰水位39.0m,干堤鹅公凸段400m子堤挡水。

7月29日获悉长江第4次洪峰将于8月9日左右到达调关,将达39.80m,子堤再次加高到1.2m,顶面宽1m,底宽2.5m。8月9日8时,第4次洪峰通过调关,洪峰水位39.76m,子堤挡2~0.6m。由于高水位持续浸泡时间长,在第5次洪峰到来之前,又对全线子堤进行了加固。8月13日19时,调关水位39.74m仍在缓慢上涨,长江第5次洪峰尚未通过,上游更大的第6次洪峰已经形成,预报水位将达40.40m。3万多军民奋战两昼夜,抢运土方近10万m3,子堤再次加至高1.7~2.2m,顶面宽1.5~2.2m,底宽2~4m。8月17日11时经上游水库成功调节错峰后的长江第6次特大洪峰抵达调关,洪峰水位40.10m,子堤挡水深度0.5~1.2m。

1998年长江干堤调关以下全线漫溢的成功抢护是建立在科学预测、科学决策、劳力及器材充足的基础上的。同时子堤质量也是十分重要的。调关以下全线子堤成功挡水13d,部分堤段子堤挡水37d,最深挡水达1.2m,实践证明子堤质量过关,其主要做法如下:

(1)子、母堤的有效衔接。母堤为砂石堤面,透水性强。①消除母堤外肩草质和砂石层,降低透水性;②适当加宽子堤,延长渗透;③子堤层层捣实(木桩捣、踩)。

(2)新旧土体的有效结合。子堤加高加固时,新旧土体间容易出现较大缝隙,留有隐患。所以,一定要消除旧土体表面覆盖物及其土表层,用湿度相近的疏松泥土与新土体结合,避免新旧土体间出现缝隙,减小渗水。

(3)子堤防浪。调关全段子堤临水面大多由7~12层编织袋层层错开垒成,防浪作用良好。有些重点堤段,风大浪高,子堤很容易被淘空,所以又采用了两种防浪措施:一是覆盖土工布或油布等;二是打桩固枕(柴枕、柳枕)。

【实例12】 内蒙古自治区江桥嫩江堤段风浪冲刷抢险。

嫩江半拉山扬水站西(嫩江20+000~20+700及23+162~24+960段),1998年7月2日,第一次洪峰流量7480m3/s,北风7级,浪高1.5m,该堤段冲淘严重;8月7日流量8070m3/s,东北风6级,浪高1.2m,洪水冲刷堤坡严重;8月14日,嫩江江桥站峰顶142.37m,西北风7级,浪高1.5m,大堤临水坡被洪水沟失2/3,直接危及大堤安全。

造成险情的原因:①堤坡面为土体,无抗冲刷能力,嫩江23+300~24+400段虽有护石,但水位超过护石面,上部堤面均为土体;②洪水流量大,水位高,加之北风、西北风、东北风,风力6~7级,浪高1.2~1.5m,风向直对大堤。

抢险措施为,每隔1m打1根木桩,上捆柳把、柳条包,做防浪隔离带,在被淘刷堤坡处沉铺土工布作面层,用卵石袋对堤坡进行护砌(坡比1∶3)。采取此措施后有效地控制了风浪对堤坡的冲刷。

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