鉴于当前科学技术条件下,人类尚不能对气象变化、降雨情况及径流情势做出精确的预测和有效的控制;各类防洪对象的防洪标准,既要根据防洪安全的要求,又要考虑经济、政治、社会、环境等因素,综合论证确定,甚至要进行不同防洪标准所可能减免的洪灾经济损失与所需或可能投入的防洪费用进行对比分析,合理确定,防洪标准不可能无限提高;加之,洪水运行过程中随时可能对防洪工程的任何区段、任何部位造成险情,因此,汛期抗洪抢险仍然是整个防洪工作中的重要环节。参加防汛工作的各级领导干部、工程技术人员、各类防汛人员都必须掌握一定的抗洪抢险技术,才能保证防汛工作取得全面胜利,为国民经济和社会发展以及人民生命财产提供安全保障。
堤防是抗御洪水的主要设施。沈阳现有江河堤防1556.5公里,这些堤防抗御不同标准的洪水,有些堤防要抗御骤涨洪水的袭击,有些堤防要经受洪水长期浸泡的考验。蝼蚁之穴可溃千里金堤,这是古人所总结出的历史教训。一处堤防溃堤决口可以导致全河堤防的失败,造成严重的政治影响和巨大的社会、经济和环境的损失,在当今社会也是不争的事实。为此,搞好抗洪抢险,确保堤防在发生标准内的洪水情况下安全,力争在发生超标水情况下不发生溃堤决口,对于防汛工作至关重要。总结多年的实践,汛期,堤防工程各部位经常出现的险情有:
迎水坡——风浪淘刷,堤岸坍塌;
堤顶——洪水漫溢;
背水坡——散浸、脱坡;
堤身——漏洞、裂缝、跌窝、穿堤工程出险;
堤基——管涌。
由于这些险情一般都在洪水流量大、水位高的情况下发生,必须要尽早发现并及时果断地采取得当的措施抢护才能化险为夷,避免造成灾害损失。
一、汛期巡堤查险
汛期巡堤查险应由具有丰富经验的专业队伍进行。汛查的范围应包括临背水堤坡、堤顶和距背水堤脚50~100米范围的地面及积水坑塘。
1.巡查方法
巡查人员一般每组由5~7人组成,同时出发,在迎水坡、堤顶、背水坡、背水堤脚和地面同向巡查。巡查时要做到“四到”,即手到、脚到、眼到、耳到。
(1)手到:用手摸探和检查。①堤上有草或障碍物不易看清的地方应用手拨开草或障碍物查看;②检查工或防浪、护坡工程的木橛、绳缆或铅丝是否过紧或太松。
(2)脚到:在下雨泥泞看不清或看不到的地方,用脚的感觉(最好是赤脚走,感觉灵敏)来检查。①从温度来鉴别。渗漏的水往往是从地层下或堤身渗透而来,水温较地表水温低,所以如感到水凉或是浸骨,就应引起注意,认真检查;②从软硬来鉴别。如果发现溶软不是表层,而是很深且踩不着硬底,或是表层硬里层软似弹簧,就可能有险;③从虚实来鉴别。防浪梢排或是表面铺了草袋、麻袋的险工段,下面是否被冲刷或淘空,可上去用脚踩一踩,如骤然下陷,即说明有险。
(3)眼到:用眼来观察。①看堤面堤坡有无崩挫裂纹、漏洞流水等现象;②看堤防迎水坡有无浪坎、崩塌,近堤水面有无漩涡;③看堤防背水坡、地面或水塘内有无翻沙鼓水现象等。
(4)耳到:用耳听。在夜深人静时,效果更好。①细听附近有无水流声,可以了解有无漏洞;②细听有无滩岸崩塌落水声,可以帮助发现塌岸等情况。
“四到”,是有机联系、互相配合的,每一名巡查人员都必须切实做到并互相及时沟通情况,研究磋商。
2.几种险情鉴别
巡堤查险的目的是为了提前发现险情,及早处理险情。为此,对发现的异常现象,应及时准确地进行险情鉴别,以利采取相应的措施进行抢护。
(1)鼓泡:在背水坡面上有隆起的土包,用脚踩时感到土质松软。这种现象是因为堤身渗水较多而背水坡为渗水性较差的土层,渗水集中在背水坡薄层下面,使堤坡鼓起。如将土包戳穿,渗水外流,土包即下塌,这是散浸严重之处,很可能发生管漏。
(2)散浸(或称堤出汗、窨潮):多发生在背水坡堤脚以上,用眼看、手探即可发现。晴天,一般堤坡都晒干,如遇某处潮湿或积水,即应详细检查。将潮湿处挖成小土槽,过一定时间如发现槽内有积水,即可确定为散浸。
(3)管涌:背坡无积水处用眼即可发现;有积水处主要用脚试探,若感到水温变凉,即应检查水面是否有漩涡或冒水。如冒浑水,就说明渗流已将土粒带出,必须立即抢险。
(4)脱坡:最易发生在堤腰附近,所以对堤脚土质特别湿软,堤顶堆放土石的处所,应仔细检查有无弧形裂缝出现,如有此种裂缝即为脱坡前兆。
(5)跌窝:查看堤顶与堤坡有无沉陷的情况,若有低洼陷落之处,其周围有松落迹象,上有浮土,即可确定为跌窝。
3.注意事项
(1)巡查、休息、接班时间,由带队负责人掌握,中途不得休息、离岗。
(2)巡查时必须携带工具,如铁锹、探杆、手电筒、口哨等。
(3)各巡查组分清段落,并作为越界10~20米的巡查工作。
(4)发现异常现象,应立即详细查明原因、上报处理。
(5)巡查人员要注意“五时”,做到“四要四不要”、“三清三快”。
“五时”——最易疏忽忙乱、注意力不集中的吃饭时、换班时、黄昏时、黎明时、刮风下雨时,避免遗漏险情。“四要四不要”——要横排走,不要纵排走;要查全堤,不要只查局部;要走草路,不要只走光路;要走泥泞路,不要只走干路。“三清三快”——险情查清、信号记清、报告说清;险情发现快、报告快、处理快。
(6)基层防汛指挥机构应根据各自实际需要为各巡查组规定统一的报警方法、标志,制定相应的报告制度,保证随时掌握情况,并对查出的险情及时处理。
二、洪水漫顶的抢护
水位上涨、风高浪大,可能使洪水漫过堤顶。
1.产生原因
(1)发生特大洪水,来水超过工程设计标准;
(2)河床淤积或河道内阻水障碍物多,洪水宣泄不畅,抬高了洪水位;
(3)工程未达设计高程,土方填筑时夯实不好造成堤顶大量沉陷,堤顶行车或挖过堤路降低了堤顶高程;
(4)风浪抬高了水位;
(5)高水位时发生地震,造成巨大涌浪。
2.抢护方法
洪水漫顶的抢护方法主要有两种方法:加修子堤(亦称子埝)增加堤防高程;分泄洪水降低水位。后一种方法是牺牲局部保大局的措施,要选好分洪区,进行妥善安置,尽量缩小灾情,常在万不得已情况下采用,这里不拟阐述。下面介绍几种加修子堤的方法。
(1)土料子堤
适用于堤顶较宽、取土容易、风浪不大的堤段。施工方法为:
①将堤顶草根等杂物清除干净,然后刨松堤面,并沿子堤纵轴线挖宽约20厘米,深10~20厘米的结合槽;②从堤顶背河一侧,逐渐向临河一侧填土,每层土厚不超过30厘米,分层夯实;③筑成的子堤顶宽不小于0.6米,内外坡度约1∶1,高度视水位实际情况而定。
(2)护坡子堤
在堤顶不宽、附近取土困难,或是风浪冲击较大的堤段,为提高子堤的抗冲能力,常将子堤迎水面用土袋、柳(苇)把、木板等防护,这样的子堤叫护坡子堤。护坡子堤的土堤部分施工方法与土料子堤相同。护坡施工方法为:
①土袋护面施工方法:用草袋、麻袋或编织袋装土约七成,把袋口扎紧;将土袋铺砌在离临水坡堤肩约0.5米的堤顶上,袋口向背水侧,互相搭接,用脚踩紧;第一层铺好后再铺第二层,土袋向内缩进一些,袋缝上下错开,不宜成直线。逐层铺砌,直到预定高度。②柳(苇)把护面施工方法:在临河堤肩以内约1.0米的地方嵌钉长约1.5~2.0米、直径约0.06~0.1米的木桩一排,桩间距为0.5~1.0米,嵌入土里的部分约相当于桩长的一半;将柳枝、苇料或秸料扎成直径为0.1~0.2米的把子,将把子紧贴木桩用绳或铅丝捆绑在木桩上做成护面。③木板护面施工方法:在距临河堤肩0.5~1.0米的堤顶处,嵌钉木桩一排,桩长约2.0米,桩距为0.5~1.0米,入土1.0米;在排桩内侧用木板牗或门板牘紧贴,再用铅丝或绳索系牢做成护面。
(3)背水堤肩借土做子堤
这是在水位猛涨,情况十分危急而附近又无处取土的情况下用的一种方法。暂借堤防背水坡堤肩部分土料修子堤的施工方法与土料子堤的施工方法相同。但必须注意以下几点:
①只能适用于堤顶宽、堤身肥大、土料渗水性小的堤段抢险。且只能借用浸润线以上部分土料,否则挖到浸润线附近,将会出现新险。②一次洪峰过后,立即将借土的部分堤肩填筑回原状,恢复堤防抗洪能力。③借土时挖土宽度以不影响交通为原则。
3.注意事项
(1)子堤位置应修在堤顶临河一边。以免造成无人行和运送抢险物料的道路及抬高堤身浸润线。
(2)抢修子堤既要争取时间,又要重视质量。
(3)估算洪水到来的时间和水位高程。在整个堤段内自上游至下游同时铺筑。铺筑一层后,再铺第二层。不宜分段加高。
(4)护坡子埝应在距迎水坡堤肩0.5~1.0米的堤顶处嵌钉木桩,以避免造成迎水坡堤肩坍塌。
三、背水坡散浸的抢护
1.险象
堤防临水后,形成的浸润线的出逸点在背水坡面上,则出逸点以下堤坡面就有水渗出,呈窨潮现象,称散浸,也叫堤出汗、渗水。散浸必须及时处理,否则将会引起脱坡等险情。
2.产生的原因
(1)堤身单薄,断面太小;
(2)堤身为沙性土,渗透系数大;
(3)堤身土料中含杂草、树根、冻土块等,增加了渗流条件;
(4)堤身有鼠洞、蛇洞、兽穴、暗沟等隐患,缩短了渗径;
(5)修堤时夯实或碾压不好,未达要求密度,增加了透水性。
3.抢护方法
抢护散浸的原则是:临河截渗,背河导渗,降低浸润线,使渗水以清水畅排,稳定堤身。根据这一原则,有如下抢护方法。
(1)开沟导渗
水位继续上涨,散浸严重,有发展趋势,一般可在堤背水坡开沟导渗,让渗水集中沟内流出,使背水坡土壤干燥坚实,控制险情发展。
①施工方法和要求:a.从浸润线出逸点(散浸上端)上缘约1.0米处开始至堤脚外开挖若干条顺堤坡间的“T”、“Y”、“W”形的导渗沟,斜沟、纵沟互相连通,宽深一样。b.导渗沟的宽深、长短、间距,应根据各地具体情况而定。一般每隔6~12米一道,沟宽0.5~0.8米,沟深0.8~1.0米,沟底坡度缓于或同于堤坡。c.沟内如回填沙石导渗料先铺一层厚20~30厘米的粗沙,在粗沙上面铺一层20~30厘米的碎石(或卵石),在碎石层上面再压一层大块石,大块石上面铺一层土袋,使高度与沟顶齐平。d.沟内如回填芦柴导渗料将芦柴(如苇子、秫秸、细柳枝等)外捆稻草(或麦秸),视沟宽扎成直径为0.5~0.8米的芦柴捆。柴梢向下,自沟的下端向上铺。芦柴捆接头处要多搭接一些。在芦柴捆的上面压一层至二层土袋。堤脚处的沟下端梢头露于外面,以利排水。
②注意事项:
a.导渗沟的上端应高于浸润线,免得水位继续上涨时,浸润线上升,导渗沟再次接长。b.导渗沟下端,绝不可封闭,并应在堤脚外开一条平行堤脚的沟,将渗水集中,引排到距堤脚较远的低洼地带。c.一般说,沟越深,导渗效果越好,所以导渗沟最好挖得深些。d.在开沟前,应组织好人力,备齐料物。抢险时要有秩序,边挖、边填,一气呵成。切不可先开好沟等料。e.挖沟、填导渗料自堤脚向上边挖边填,分段施工。切忌将土填入导渗料内。
(2)反滤层导渗
在局部散浸严重堤段,开沟导渗有困难,适合于做反滤层抢护。根据当地物料情况,可采用沙石反滤层导渗,或采用芦柴反滤层导渗。
①沙石反滤层导渗施工方法:a.将散浸表面湿软的草皮和稀泥尽量清除,最好挖去深约30~40厘米的一层。b.分层回填反滤料物,先回填15~20厘米厚的粗沙(如有条件,可用两层透水土工布代替),在粗沙层上铺10~15厘米厚的小石子,在其上再铺15~20厘米厚的碎石,最后压一层块石。这样渗水即可经反滤层流出,并不带去堤身的泥土颗粒。c.在堤外挖排水沟,将渗水排到远离堤脚的低洼地带。
②芦柴反滤导渗的施工方法:a.将散浸范围内坡面上软泥、草皮尽量清除,最好挖去厚约10厘米的一层。b.在清理好的坡面上,先铺稻草、麦秸或干的杂草一层。压实后,层厚约5厘米(如有条件,可用透水土工布代替)。c.在稻草层上,散铺20厘米厚的芦柴、苇子或秫秸一层,要根向上,梢向下,以利排水。d.最后压土袋一层或是在芦柴层上加苇席或草袋片两层,其上压土30~50厘米亦可。
③用反滤层导渗抢险的注意事项:a.清挖软湿稀泥时,不要众人在清挖范围来回践踏,避免加大加深稀泥范围。b.做导滤层的面积应稍大于散浸面积,以防散浸扩大重做导滤层。相邻几处散浸,可合并一起做导滤层。c.芦柴导滤层的下端,不能用土封闭,必须露出,以便渗水顺利排出。d.汛后应将导渗层彻底清除,还坡加固。
(3)透水压浸台(透水堤炕)
在散浸严重,堤身断面不足,背水坡过陡或背水坡堤脚有水塘的情况下,适于做透水压浸台(透水堤炕),排出渗水,稳定堤身。
①施工方法:a.在散浸范围内挖除草皮稀泥,挖深约10厘米。b.从地面起,人字交叉铺芦柴、苇子或秫秸两层,每层厚10厘米,两层共厚20厘米。c.在芦柴层上铺5厘米厚稻草或麦秸一层,然后填土夯实,土层厚约1.0~1.5米。d.填土层上面再铺芦柴,如此层柴层土,直到浸润线出逸点以上1.0米处为止。台顶宽2.0~4.0米,坡度为1∶2.5~1∶3.0,台长应长出散浸两端各5米以上。
②抢筑透水压浸台的注意事项:a.如有粗沙,最好在底层先铺10~20厘米厚的沙层,然后铺柴压土。b.每层柴梢必须露在坡外,以利排水。c.如背水坡有水塘,必须先用沙土或土袋填塘,高出水面30厘米以上,然后再做透水压浸台。d.透水压浸台的关键在于透水,切不可在散浸部位用透水性差的土料做不透水戗台,这样将抬高浸润线,造成新的更大的险情。
四、背水坡脱坡的抢护
在汛期,高水位持续时间长,散浸和裂缝继续发展,可能造成背水坡脱坡。脱坡是一种重险情,必须及时地采取正确的方法抢护。否则,将招致堤防溃决成灾。
1.险象
堤防背水坡散浸严重,未及时处理,逐渐在散浸段的背水坡或堤顶发生向堤脚下挫的弧形裂缝,随着土壤结构的破坏,堤坡整块地向下滑动。有时还会推动坡脚土层一起滑动。
2.产生原因
(1)堤身用透水性较大的土料填筑,在维修加固中,背水坡补贴了透水性小的土料,在高水位下,堤内的水不易从背水坡排出,抬高了浸润线,加大了渗水压力。
(2)堤防靠近水塘,背水坡堤脚浸入水中,或堤基内有污泥使堤脚或堤基抗剪强度减少。
(3)高水位时,堤顶或背水坡面上堆放重物,加重了堤身上部重量,沿浸润面上的分力,促进了滑坡。
(4)堤防断面瘦小,浸润线出逸点在背水堤坡上,形成散浸,易于造成滑坡。
3.抢护方法
抢护脱坡的基本原则是:消除渗水压力,恢复堤坡稳定。即首先消除已滑动的堤坡中的渗水,部分恢复滑动土体的抗剪强度,使堤坡稳定,再进行加固。具体方法有如下几种。
(1)开沟导渗滤水还坡法
堤坡仅是由于渗水过多,土壤变成饱和而滑脱挫落,但基础良好,并未滑动涌起,可用此法。
①施工方法:a.从开始脱坡的顶点起至堤脚外止,采用与开沟导渗法抢救散浸险情相同的办法,在堤坡上开挖导渗沟,填沙石或芦苇导渗材料。b.在靠近堤脚的地面上,开挖一条与堤平行的排水沟,沟深0.5~1.0米,底宽1.0米,沟的两端引到距堤较远的低洼处,以便排水。要注意,须在堤坡导渗沟填好导渗料后,再填排水沟内的导渗料,以防止导渗沟内泥沙淤积排水沟。c.开沟导渗工作完成后,将脱坡段分成8~10米长堤段,并将吊坎以上的陡立土崖削坡,再进行沙性土回填,待填至略与未脱坡前的坡度相同时,夯实即可。
②注意事项:a.脱坡险情发展较快,必须及早抢护,抢护时,应组织好导渗料物,随挖随填。b.导渗沟的深度最好挖到滑裂面,如时间紧迫,不能全部同时开挖至滑裂面,也要将沟两端挖到滑裂面,以利排水。c.因滑坡段下部土壤已经饱和,承载力已大大削弱,填土还坡不能过量;并且应在导渗生效、堤坡干燥后再填土,防止堆土过多,造成更快或更大的滑坡。
(2)透水土撑法
在滑坡严重,范围较大,堤基不好,取土又困难的情况下,可采用此法,即在滑坡堤段做若干个透水性土撑,防止滑坡继续发展。
①施工方法:a.在筑土撑的堤坡上,将滑坡的松土略加清除,然后用开沟导渗法挖好排水沟。b.若基础不好,或背水坡堤脚积水或靠近水塘,要先进行固基,即先抛石或用土袋固脚,并用沙性土填塘高出水面0.5~1.0米。c.在作好的基础上,分层填土夯实。d.土撑的宽度视水情、险情、堤防情况及取土难易而定。一般宽度为5~8米,纵坡1∶1.5,撑顶高度可在洪水位以下0.5~1.0米。
②注意事项:a.必须保证导渗沟排水通畅。b.为避免扩大险情,施工中不能大批人员同时上堤,更不要践踏堤。c.如堤脚泥泞,人不能上去,可先铺一层芦苇、秸料或草袋等,保证少数人上堤施工。
(3)柴土还坡法
脱坡严重,堤腰上部或堤肩下部开始下挫,吊坎以下堤坡土壤湿软,堤身断面不足,当地又缺乏沙石材料的情况下,可采用柴土还坡法。
①施工方法:a.如堤脚有淤泥水塘或积水,应先行填塘固基。填塘固基可采用抛石、填土袋或沙性土回填等方法,填塘的高度应高出水面以上0.3~0.5米。b.在脱坡面上用开沟导渗法挖好导渗沟,沟内放芦柴,使渗水流出。c.将吊坎以上陡立的土削成斜坡。d.尽量挖去湿软泥土,清好底盘,并使其成斜面。e.在倾斜的底盘上,铺放20厘米厚芦柴、苇料或秫秸。要分两层交叉铺放,每层厚10厘米,并注意使柴梢向外,以利排水。f.在芦柴层上铺5厘米厚的稻草或麦秸,用以防止土颗粒流入柴层。g.在稻草或麦秸层上夯填0.5~1.0米厚的土层。h.土层上再依前述方法铺芦柴层、土层,把堤坡还成原有形状。
②注意事项:a.脱坡如果泥泞,可不清基,直接铺柴抢筑。b.每层柴梢必须露出坡外,以利排水。c.为防止堤坡振动而加速滑坡,第一层回填土可不夯实,用脚踏实。d.堤脚如无水塘或渍水,须沿堤脚挖排水沟,排走堤内渗出的水,使堤基不软。
(4)导滤层法
堤身渗水严重,堤脚发软,背水坡发生向下弯曲的弧形裂缝,堤坡开始滑挫时,可采用这个方法排除渗水,防止土粒被渗流带走,使堤身不依靠任何支撑,达到堤本身的稳定。
①施工方法:a.快速清除裂缝以下已滑动的松湿泥土,并将堤脚底盘挖成倾斜石。b.在清好的堤脚斜面上先铺15~20厘米厚粗沙(如有条件可用透水土工布代替),次铺碎石10~15厘米的一层(粒径5毫米左右),再铺10~15厘米厚大碎石(粒径3~5厘米),然后铺盖块石,其厚度可视实际情况而定。c.导滤层做好后,在其上部还干土夯实。
②注意事项:a.该法汛后可不拆除,施工中应尽量保证质量。b.导滤高度可略低于裂缝,两端长度应长出裂缝5米,以策安全。
(5)外帮阻渗法
如临河滩地水不太深,险情又很严重,在抢筑背河坡的同时,可做外帮,减少河水向堤内渗流,缓和险情。
①施工方法:
在临河坡由上而下,由里到外地在堤临河坡倾倒黏土,一般长度最少超过脱坡堤段两端各5米,高出水面0.5米,填土厚度以堤脚已被覆盖而定。
②注意事项:a.此法在抢救散浸或脱坡险情时均可采用。但抢救脱坡时必须与其他方法配合。b.倒土或铺土工布前需将堤坡上土的草及树木尽量清除。否则,回填土与原堤坡接触不好或扎破土工布,还会漏水,解除不了险情。
五、临河堤岸坍塌的抢护
临河堤岸坍塌是汛期经常出现的险情,特别是具有沙质冲积土层的堤岸(即二元结构的堤岸)更容易发生,而且一旦发生,速度很快。这种险情不仅在涨水时发生,退水时也多有发生。如不及时抢护,往往造成溃堤决口。
1.险象
涨水时大溜顶冲点或落水时某段堤岸发生严重坍塌。常有两种类型:一种为大块堤岸连同堤坡、堤顶塌入水中,叫崩塌;一种是一部分堤岸向水内发生滑动,叫滑脱。
2.产生原因
(1)由于水溜冲刷或风浪袭击,堤岸的基础发生冲刷或淘空,特别是二元结构的堤岸,堤岸的基础为粘聚力小的沙质土,更易被冲刷或淘空,使堤岸出现陡坎和悬崖,堤岸失去平衡,从而发生崩塌。
(2)堤岸浸水后,土体的孔隙充满水,密度减少,内摩擦力与黏结力也减少,因此土的抗剪强度急剧减低,在边坡较陡的堤岸,极易崩塌。
(3)堤岸土体有裂缝,堤岸浸水后,裂缝中充满水,成为滑动面,造成堤岸坍塌。
(4)外河高水位骤降时,土体失去水压力的支撑,土内水反向流入河内,形成促进滑坡与坍塌的分力,促成堤岸坍塌。
3.抢护方法
抢护临河堤岸坍塌,应当以预防性工程为主,抢护原则有三:增加堤岸的稳定性;加强堤岸的抗冲能力;减缓流速或外挑顶冲水流。下面介绍常用的几种方法。
(1)削坡
这是增强堤岸稳定性的一种方法。一般适用在滩岸坍塌的抢护上。如果坍塌已发展至堤脚,削坡将削掉堤身,则不宜采用此法。施工方法:
①把已经坍塌成坎或坡度过陡的滩岸削成坡度不少于1∶2的缓坡。
②坎高土质坏的应多削,使坡度缓一些;坎低土质好的可少削。坍塌严重的地方应先削。
③削坡也可以间隔削坡,即隔一段削一段,这种方法只能用于土质较好的滩岸段。
(2)投抛块石或柳石枕
这种措施也是增强堤岸稳定性的一种方法,适用在堤防基础已经被淘刷的地方。
施工方法:
①在堤脚被淘刷的地方散抛块石,块石的直径不宜太小,最好应在20厘米以上,抛石体的坡度应不少于1∶1,其W高度露出水面即可。
②如堤脚淘刷已很严h重,危及堤防安全时,应改抛柳石枕或铁丝石笼。
③抛石护脚的块石,抛入水中后,一方面因其L自重而下沉,一方面受水抛石位移流作用向下游位移,因此,抛石地点应偏于防护地点的上游一定距离。
(3)桩柳护岸
这是一种加强堤岸抗冲能力的措施。适合于堤坡已发生坍塌、发生滑脱或被水冲刷严重的堤段。
施工方法:
①沿堤脚线打排桩一行,桩长3~4米,入土1/3~1/2,桩距1~1.5米。
②桩上编结柳枝或柳把、苇把。
③柳篱与堤坡之间,抛填层柳、层土袋或层石,各厚20厘米,作为新坡的基础,上面加土,坡度与旧堤相同或稍缓些。
④如堤防厚度不够,可以在背河坡做后戗,以增加堤防的强度。
(4)挂柳
这是减缓流势的方法之一。在主溜靠近堤岸,产生冲刷时,挂柳可以缓溜和向外迎挑水流,在一定程度上起到抢险作用。
施工方法:
①把新砍下来的大柳,用铅丝或粗绳捆系在堤顶或滩岸的桩上,梢头向下推入水中。柳树头的枝杈上可以压坠块石,使柳下沉到预定的防护冲刷地点。
②如无大树,可将若干棵小树捆到一起,或组合树捆。
③挂柳时棵间距离,视溜势冲刷情况而定。扫边溜可以挂的稀一些,斜冲或顶冲溜应当密一些。若堤坡或滩岸淘刷严重,可以密排挂柳。在柳与堤岸间的孔隙,可用层柳或苇层上压土袋填充。
六、跌窝的抢护
1.险象
汛期,堤身突然发生的局部塌洞叫做跌窝。它常伴随着漏洞同时发生,使险情进一步恶化。
2.产生原因
(1)堤身内存在隐患,如:鼠穴、兽洞、棺木、防空洞等隐患存在,堤身浸水后,引起塌陷。
(2)筑堤施工中,土料中有冻块、未打碎的大土块,夯实碾压不好或是相邻施工段接头处填土不均,堤防浸水后,易于出现塌坑。
(3)在以前的汛期抢险中,使用的易腐料未及时清除,它们腐烂后,在堤身内留下空洞,堤身浸水后,空洞上的堤身下塌。
(4)漏洞、裂缝、管涌未及时处理,渗水带走了堤身内土料,使堤身内存在空洞。
3.抢护方法
跌窝是局部陷落,为防止水流侵蚀扩大,应及时予以翻填,因它常随着漏洞而发生,故宜配合漏洞险情进行处理。下面介绍几种常用的方法。
(1)翻筑夯实
跌窝不太深,发生在堤顶附近的背水坡上,经判明不与河水相通,开挖后不危及堤身安全,可用此法。
施工方法:
①将坑内松土清除。
②选用和原堤身相同的土料,分层填筑、夯实,每层填土厚不超过0.3米,回填土料的含水量应和原堤土料含水量大致相同。
③开挖后,如发现跌窝内有潮湿或浸水现象,应迅速用干土或在土料内掺拌1/10~1/5的生石灰填筑夯实。
(2)围堰挖堵
在跌窝已与河水相通,迎水坡有滩地,且水不太深或虽然没有形成漏洞,但跌窝内渗水很严重时,采用这种方法为宜。施工方法:
①用土袋在堤坡上或滩地上做围堰,堰顶高出洪水位0.5~1.0米,围堰顶宽及坡度视具体情况而定。为减少工程量和提高抗渗能力,围堰可做成两坡为土袋、中间填土的形式。
②用人工或抽水机械把围堰内水抽干。
③彻底把跌窝内的坍塌土及其他杂物清除,至露出完好堤土为止。如有空洞与裂缝也应彻底翻挖。
④按翻筑夯实的方法将跌窝以层土层夯回填好,直到恢复原堤形状。
(3)外帮堤坡挖填跌窝这种方法适用于单薄堤身上发生跌窝的险情处理。其施工方法与围堰挖堵基本相同,不同之处仅在于将围堰改为帮坡。
4.抢护跌窝的注意事项
(1)抢护跌窝险情时,应查明原因,备妥物料,迅速行动。切忌疏忽大意,潦草从事。
(2)翻挖时应注意按土质留好坡度或用木板支撑,避免坑帮坍塌。
(3)围堰应做大些,保证漏水情况下便于施工。
(4)不可在堤坡上打桩,避免险情扩大。
七、漏洞的抢护
1.险象
汛期高水位时,堤防背水坡或坡脚出现漏水洞,开始时漏水量少,堤土很少受冲,漏水较清,叫清水漏洞;随着渗水时间的加长,洞周土体浸泡后随渗水流出,漏水转浑,发展成为浑水漏洞。浑水漏洞的渗水已将堤身土带出,造成堤防决口,必须及时抢护。
2.产生原因
(1)堤身内部存在缝、沟、洞、穴等隐患。
(2)筑堤时忽视质量,施工段间留下的“私心沟”及堤坡上大树根系腐烂,均易产生漏洞。
(3)散浸、渗水处理不及时,逐渐演变而成漏洞。
3.抢护方法
由于漏洞洞口一般在迎水坡,所以抢护应以外堵为主,必要时,可在堤背水面的出口围导滤井等抢护。
(1)迎水坡堵洞
迎水坡堵洞,就是用铁锅或稻草、芦苇、麦秸编的网或是用绳将麦秸、稻草等捆成楔形体,将漏洞的进口堵住,使其断流。这种方法适用于水较浅,洞口在水中位置较高,且流速不大的漏洞抢险。
①施工方法:a.用眼看漩涡、人工探洞、漏探等方法查清漏洞进口位置及大小。b.将洞的杂草等物简单清理。c.用比洞口大的铁锅、稻草帘、稻草楔等堵住洞口。d.堵塞后可继续用麦秸、稻草等铺在堵塞物的上面及周围,在其上压土袋,再填黏性土等。
②注意事项:a.这种方法最重要的,就是把漏洞进口位置、大小要认真搞清,特别是多个洞口的漏洞,更不要有遗漏。b.要特别注意安全,人工探洞时,防止漏洞内水压力将人吸入,发生事故。
(2)背水坡导滤井
在迎水坡难于找到漏洞进口多进口难于堵塞或只堵进口解决不了问题的情况下,可采用这种措施。
施工方法:①在背水面漏洞出口周围用土袋围成半圆形滤井。②自围井底部起依次填铺沙 或透水土工布 、碎石、块石等做成导滤体,每层厚20~30厘米。③在导滤体上部插入一根或数根引水管,将导滤井中清水引出。
4.抢护漏洞的注意事项
(1)漏洞的出水口,只能用反滤方法变浑水为清水将水导出,切忌堵塞漏洞的出水口。
(2)绝对不能采用在漏洞上或附近打桩的办法处理漏洞。
(3)抢堵漏洞要特别注意安全,并备妥抢险料物,有计划地进行,不可过于忙乱。
(4)漏洞堵好后,应经常进行检查,不能忽视。
八、裂缝的抢护
裂缝是堤防常见的险情之一。裂缝大致可分为三种,一种是垂直于堤防轴线的叫横缝;一种是平行于堤防轴线的叫纵缝;一种是纵横交错的叫龟裂缝。纵缝危险性较小,只有当纵缝与脱坡险情联系在一起时,可能促成脱坡。横缝及龟裂缝危险性大,它们可能在渗水作用下,造成贯通,出现漏水,甚至溃堤决口。
1.险象
汛期,经检查发现堤身有垂直于堤防轴线的横缝,高水位时,缝内充水,甚至裂缝贯通,背水坡有渗水流出。
2.产生原因
与跌窝和漏洞产生的原因基本相同,不赘述。
3.抢护方法
(1)灌堵缝口
适用于缝宽在3~4厘米以下,缝深在1.0米以内者,且经观察已经稳定的纵缝。
施工方法:①用干而细的沙壤土,由缝口灌入,再用板条或薄片捣塞坚实。②堵塞后,再沿裂缝作宽5~10厘米,高3~5厘米的小土埂,压住裂缝,以防雨水流入。
(2)开挖回填
适用于缝宽3~4厘米以上,深度超过1米以上的纵向裂缝的抢护。
施工方法:①沿裂开挖一条沟槽,深到看不见裂缝为止,长度应保证沟槽两端较裂缝每端长出2米左右,宽度视深度以及不致坍塌和便于施工而定。②回填土料,应当选用和堤土种类相同,含水量相近似的沙壤土或沙质黏土。每层厚约15~30厘米,逐层用细夯捣筑坚固。顶部应稍高出堤面3~5厘米,并做成弧形,以防雨水灌入。
(3)横墙隔断适用于处理任何情况下的横向裂缝。
施工方法:①每隔3~5米与裂缝相交,垂直向挖槽,直到看不见裂缝为止。②用与开挖回填同样的方法、要求,分层回填土料。③横向裂缝临河一端若已与河水相连通,或有连通可能时,应在临河面做前戗。④若裂缝已漏水,应在做前戗的同时,在背河面做反滤。
九、管涌的抢护
管涌(亦称翻沙鼓水)也是一种漏洞,与堤身漏洞不同之处在于,它的漏水通道不是在堤身上而是在堤防基础内部,它的出水口往往不在背水堤坡上,而在堤脚以外的地面或坑塘中。
1.险象
在汛期高水位作用下,堤防背水侧平地上出现如同沸腾的开水一样翻沙冒水,冒水孔周围形成沙环,有时是一个,有时是多个,翻沙孔先是冒清水,随后可能冒浑水。这种险情如不及时处理,有可能造成堤基被淘空,堤基淘空到一定程度,承载不了堤身重量,堤身下塌,造成决口。
2.产生原因
堤基下有强透水层或裂隙,汛期河水位高、压力大,在水压力作用下,强透水层或裂缝中产生渗流,渗流有很大的渗水压力,冲破背水侧地面覆盖土层,将下面的粉沙、细沙等冲出,产生管涌。
3.抢护方法
管涌是一种严重的险情,必须及时抢护,还必须采用正确的方法。抢护管涌应以制止涌水带沙,而留有渗水出路为原则。这样,既可保证堤基免被淘空,又可以降低渗水压力,使险情得以稳定。常用的抢护方法有以下几种。
(1)反滤围井
这是一种常用的抢护方法,可以制止堤基沙粒被涌水带出,又可以降低渗水压力。
施工方法:①在冒水孔周围用土袋做围堰,围堰做成井筒形状,高度视需要而定。②围井内按反滤要求,分层铺填粗沙牗透水土工布 、碎石、块石,每层厚15~30厘米。③如渗水压力太大,可先抛一定数量块石,杀减水势后,再分层铺填反滤层。④如一次反滤未能制止冒水带沙,可按上述级配,再行铺填,直到渗水变清为止。
(2)筑围井(亦称养水盆)
这是一种借水压力制止管涌的方法,适用于小面积管涌出逸点的抢护。
施工方法:用土袋在涌水处筑一围井,将涌水口用井围住,要保住井壁不漏水,在一定的高度埋设排水管,使井内保持一定水位(就是使井内保持一定水压力)。
(3)透水压渗台
管涌范围较大,用以上两种方法不能解决问题,而附近又有大量沙石料,可筑透水压渗台。具体方法基本与抢护背水坡散浸的透水压浸台相同,不同之处仅在于,透水压浸台贴附在背水坡脚,而这里透水压渗台铺筑在背水侧发生管涌的地面上。施工方法不再赘述。
(4)注意事项
①绝对不能用堵塞出水口的办法抢护管涌险情,因为这样会增加渗水压力,加大险情。
②管涌险情采用一定抢护措施后,必须认真观察,不仅在原地观察,还必须易地观察,如发现新的管涌出口,也必须及时抢护。
十、防浪措施
汛期,狂风、暴雨和洪水常是同时发生,因此,不仅高水位威胁堤防安全,风浪也会给堤防造成很大危害,在风浪作用下,甚至会导致堤防溃决。风浪对堤防的威胁主要有:①抬高堤防迎风面的水位,增加洪水漫顶的危险;②一部分水被风浪卷到堤坡上,使堤坡土粒间充满水,土的粘聚力减少,抗剪强度降低,易造成局部滑动;③波浪冲击堤坡,轻则把堤坡冲成浪坎,重则使堤身严重破坏。所以,防风浪也是汛期抢险的一项主要内容。防风浪最有效的方法是在堤防迎水坡脚外栽植灌(水柳等)乔(杨树或大柳树等)混合的防护林,堤坡栽种紫穗槐。在尚不具备上述条件的堤段可采用下述措施防浪。
1.草把防浪
适用于堤身较矮,风浪不大的堤段。
施工方法:用麦秸、稻草或高棵青草扭成草把,头部向水,尾部压在土中,一层土一层草沿堤坡铺迭即可。
2.土沙袋防浪
风浪较大,用草把防浪往往无济于事,可采用这种方法。施工方法:用草袋、麻袋装土或沙,缝好袋口,根据风浪高低,在影响范围内迭铺成鱼鳞状,互相挤压住,不使被冲走即可。
3.挂柳防浪
施工方法:选择枝叶繁茂的大柳树,自树干根部锯下,树梢向下放入水中,用铅丝或绳缆固定在堤顶或背水坡的木桩上,为固定树头位置,可在树枝上拴些大块石,这样放置成排挂柳,在4~5级风浪下,即可起到防浪作用。
4.龙防浪
施工方法:用芦苇、秫秸等料捆成直径0.3~0.5米,长10米左右的柴捆,内装块石或其他重物,将这些柴把纵横连接,铺于堤坡,再用铅丝或绳索将他们固定好,即可起到防浪作用。
5.铺石防浪
施工方法:把芦苇、草帘、席片、秫秸等料物,用签桩钉铺在堤坡上,再压以块石即可。
6.土工布防浪
施工方法:汛前或抢险前,将土工布缝制成土工布帘,并卷成捆。抢险时,将土工布卷抬至需防护堤段,将帘的一端系上块石等重物,铺到被防护的堤防迎水坡。这种方法一定做好各帘间的搭接,防止搭接不好,堤身被淘刷。
十一、穿堤工程渗、漏水抢护
随着事业的发展,穿堤排灌涵闸工程及管线越建越多。每一处工程都存在着刚性材料与土堤衔接问题,如果设计不当或施工质量稍差就会出现渗、漏水,形成险工。从某种意义上讲,每一处穿堤工程都是一处险工。因此,在防汛过程中,对涵闸必须特别注意,做到经常检查,对险情早发现,早抢护,确保安全。穿堤渗、漏水的抢护原则和方法基本上与堤防渗漏水一样,即“外堵内导”。就是说,在临水面查明进水的缝隙或洞口,堵截水的来源;在背水面用反滤措施,将渗、漏水导出,使渗、漏水不带走土、沙,并减轻渗水漏水压力。现介绍几种穿堤工程各部位渗、漏水的具体抢护方法。
1.刚性材料与土堤衔接部位渗、漏水的抢护措施
(1)临河堵塞:刚性材料与堤防衔接处发生渗水、漏水时,如查明系由于较大孔隙造成的,可参照堵塞漏洞进口的方法堵塞。在静水或流速很少的情况下,亦可在迎水面填筑土戗止水。
(2)灌浆:若漏水不甚严重或进水口在深水中不易找到、不易堵塞时,可在缝隙处灌稠泥浆抢护。稠泥浆用黏土拌石灰(石灰约占1/3~1/5)调制,稠泥内可加水玻璃、氯化钠等速凝剂(水玻璃约加3%~5%)。用稠泥灌浆时,压力控制在1~1.5公斤/平方厘米为宜,不要过大。
(3)背水导渗:若面积较大或进水处不易处理时,可以用处理散浸采取的措施,在背水坡或堤脚作反滤层,亦可用处理漏洞时采用的反滤围井等方法抢护。
2.涵闸结构本身渗、漏水的抢护措施
涵闸结构本身渗、漏水常因混凝土、浆砌块石或砖结构本身断裂、错动、缝口张开而造成,常用以下几种方法处理。
(1)油泥或油筋堵塞
①油泥或油筋的配制:麻刀浸柏油(或沥青油)、柏油沙子按1∶1~2∶3配比、桐油和石灰粉内掺细麻刀均可配制成油泥或油筋。
②施工方法:将迎水面断裂、错动或张开的缝口处松动部分、碎屑或泥土等清除干净,用油泥或油筋堵塞严密即可。
(2)快凝胶泥堵塞
①快凝胶泥配制:可用成品防水油(亦称防水药水)直接拌和水泥配制。亦可现场按下述配方配制药水。取用水玻璃、重铬酸钾、硫酸铜和水为原料,按比例取料。
按比例取好原料后,取清水25公斤分盛于两个容器内,分别将重铬酸钾0.25公斤、硫酸铜0.63公斤溶解(为了易于溶解,可将上述原料研成粉末),然后将二者混合,并不断搅拌均匀;再取清水25公斤稀释100公斤水玻璃;将已配好的重铬酸钾、硫酸铜溶液徐徐注入水玻璃溶液内,搅拌均匀即为防水油(防水药水)。用此防水油与水泥混合即成快凝胶泥。
②施工方法:沿裂缝和漏洞凿深约5厘米、宽约3厘米左右的沟槽,并将沟槽附近结构的光面凿毛。随即用快凝胶泥进行匀抹或堵塞即可。
③注意事项:快凝胶泥的主要特性为速凝,因此,胶泥必须随拌随用。因拌和后1~2分钟即硬化,必须注意在不软不硬时堵入沟槽中,太软时易被水冲散,太硬时变形性能差,不易将缝堵严。配制快凝胶泥时可调节防水油与水泥的比例,以缩短或延长凝固时间。常用的比例为1∶2,即1公斤防水油拌和2公斤水泥。
(3)迎水围堰
若漏水严重,用上述方法不易堵塞时,可在迎水面用土袋做一围堰,切断外水来源,进行处理。
3.涵闸基础漏水的抢护
涵闸基础漏水的治本办法是加长底板、基础灌浆或涵闸前做黏土铺盖。但这些措施无法在汛期施工。所以汛期只能在下游采用反滤导渗方法抢护。具体措施有:
(1)沙石反滤:在涵闸底板下游按抢护散浸、漏洞或管涌的方法做沙石反滤层,反滤层上面的块石用铅丝笼或木笼盛装,以防流水冲刷。
(2)柳捆反滤:如当地缺少沙石料或闸下尾水较高,不能做沙石反滤时,可做柳捆反滤。
施工方法:底部先铺芦柴两层(或透水土工布),上面再铺细柳枝一层(厚30厘米左右),顶层铺直径0.5~1.0米的柳石捆一层即可。注意将各柳捆用铅丝系牢,如有可能,上面再压铅丝石笼更好。
十二、堵口与复堤
汛期发生大洪水,江河堤防出现本节中二至十一所述的各种险情,如发现抢护不及时或采取措施不当,都可能发生溃堤决口。堤防溃决后,在适当的时机实施封堵工程,称为堵口。堵口后,一般在汛后将溃决堤段复建称为复堤。堤防溃决往往在很短时间内发生,溃堤决口处的洪水流量大小、流速、缓急、水位高低、河床条件、堤防情况、所淹没的保护对象或保护区范围以及堵口所具备的人力、物料条件等等各不相同,因此,堵口的时机、采用的方法也各不相同。决口处位于河床高于保护区地面的“悬河”河段或是决口发生在汛初,一次洪峰前的涨水期,如不立即堵口,可能形成全河夺流,江河改道或导致大范围的、重复发生的严重灾情,就必须迅速采取措施实施堵口。这种堵口在水中实施,称为堵水口或水堵。决口处位于河床低于保护区地面高程的河段或是决口发生在汛末一次洪峰后的消落期,只有一部分水流从决口处流出,随着洪水的消落,决口口门分流洪水减少或断流,可待洪水退后实施堵口。这种堵口称为堵旱口或旱堵。鉴于堵旱口的时间、人力、料物、方案等可有较充分的准备,施工条件也相对较好,本节中不予介绍。下面仅就堵水口的有关准备工作,堵口原则和常用方法要领作简单介绍。
1.堵口准备
堵水口时间紧迫,施工条件复杂,方案确定、技术设计要求急,料物、机械、设备筹备仓促。为此,必须建立有权威的、能够科学决策的强有力的指挥机构,组建有专家、工程技术人员和有经验技工参加专业队伍,以保证堵口各项工作顺利进行。堵口工程实施前,要及早做好下述准备:
(1)口门控制。为防止水流冲刷扩大口门,对口门两端的堤头要采取保护措施,这种措施称为裹头。如在洪峰后的消落期决口或决口只分流少部分洪水,可迅速对原堤头抢护做裹头,防止口门扩大;如在洪峰前的涨水期决口或口门分流洪水大,则需等到堤头不大量坍塌时再做裹头或是根据分流洪水可能加大的程度,估算口门达到的宽度,从口门向后退适当的距离,挖断堤身,在新的堤头上做裹头。裹头工程应根据堤头处的水深、流速、土质等情况进行设计,常用的方法,一是在堤头周围打桩,沿桩内侧贴笆片、芦席、土工布或柳把、秸料等,然后在桩与堤头间填土做成;二是抛石、土袋或柳石枕、石笼裹护。
(2)观测勘察。决口后要立即组织力量定期施测口门宽度、水位、水深、流速、含沙量和流量等,绘制口门纵横断面图;定期施测口门及其附近水下地形,并勘探土质情况,绘制水下地形图及地质剖面图。并根据堵口需要做出口门处水文预报方案和勘查口门上下游河势变化。
(3)制定方案。根据水文数据、水下地形、地质及河势变化、筹集料物设备资料,分析、研究堵口时间,确定堵口方案,做出堵口设计及施工组织设计。
(4)备足料物。堵口料物一般应就地取材,本地没有的,要及时组织力量筹集调运,特别是所需的机械、设备一定要及时进场。
(5)确定场地。根据人员队伍、取土场地、料物数量及机械设备等情况,确定施工场地,选好施工道路。
2.堵口原则
(1)时间、顺序。堵口时间应根据需要和施工难易确定。在堤防尚未完全溃决或决口时间不长,且口门分流洪水较少,口门上下游水位层较小,可用大体积料物抓紧时间抢堵。如口门已经扩大,且口门分流洪水多,口门上下游水位差大,现场又没有充足的料物,则不必强行堵口,可选择在洪水归槽或是口门分流洪水较小时实施堵口。但是,堵口工程必须抢在下一个洪峰到来之前完成,避免重复受灾,若堤防多处决口,且口门大小不一,堵口顺序一般应本着“先下游,后上游;先小口,后大口”的原则进行。鉴于堤防多处决口时,口门的距离、大小及决口处的水流、堤防和淹没区的损失大小等情况十分复杂,因此,在具体实施堵复时,应本着上述原则,因地制宜地确定堵口顺序,达到成功堵口,减小损失的目的。
(2)坝线选择。堵口坝线要根据口门分流情况及河道情况选择,还要根据施工难易而定。口门不是全河夺流,只是分出一部分洪水,坝线应选在口门跌塘(冲刷坑)上游一定距离的河滩上,以做到省工省料、减少口门分流量。若口门属全河夺流,应根据河道地势,选好引河(引导河水归复原河道)、堵口坝线和挑水坝(引导河水流入引河)的位置。引河口门一般应选在口门对岸迎流顶冲的凹岸,出口选在不受淤塞影响的原河道深槽处,引河的选线应就原河道因势利导,力争开通后水流通畅。挑水坝应建在引河口上游,坝的方向、长度以能将水流导入引河为准。确定堵口引老方案时,要使引原河道河、堵口坝线、挑水坝三项工程河堵口坝基线围堤互相呼应,有机配合,保证堵口挑水坝工程顺利实施。
(3)合龙口确定。堵截堤的堤老合龙口一般要在水深适当,地基相对较稳定的地段,以利合龙施工。选好合龙口位置后,应在这一段先抛石或铺土工布护底防冲。
(4)施工保证。堵口施工要稳妥、迅速。开工前,必须做好施工组织设计,组织好人力、设备,备足物料。施工中,要自始至终,一气呵成,不允许停工待料。同时,要不间断地随时检查水情、工情,发现异常现象,立即采取措施补救,防止功亏一篑。
3.堵口方法
堵口方法主要有平堵、立堵和混合堵三种。具体采取哪种方法,应根据口门过流多少、上下游水位差、口门过水流速以及地形、土质、料物、人员熟练程度等条件,综合考虑选定。随着科学技术的发展,新机械、新设备、新材料不断出现,施工技术、施工工艺不断创新,堵口的方法也越来越先进。为此,本节中,不拟对每种堵口方法做具体介绍,仅对堵口的常用方法要领作简单介绍。
(1)平堵。平堵是沿口门选定的堵口坝线,利用架桥或船平抛料物,如块石、混凝土体、柳石(土)枕、土袋、铁丝笼装石等,从河底开始逐层填高,直至高出水面,以将口门堵死,截断水流。这种方法适用于口门仅分出部分洪水,且口门过水流速较小,上下游水头差较小,堵口坝线基础地质条件好的决口堵复。施工中要注意架桥要坚固,船位要选正;抛料前要预计好冲刷范围,用土工布、柴排、铁丝网等护好河底;抛料要快、准、均衡;料物抛出水面后要做好堵截上游面的防渗截漏、闭气(封堵渗流通道)。
(2)立堵。立堵是从口门一端或两端抛填料物进占,堵到合龙口处进行合龙,最后将口门堵死,截断水流。这种方法适用于口门分流洪水量大、流速快,上下游水位差大,且堵口坝线地质条件差的决口堵复。根据进占和合龙两个阶段采用的材料、设备、机械、施工方法和堵口的具体条件,立堵可采用填土进堵、打桩进堵、工进堵等方法先行将堵口堤修筑到合龙口处,然后进行合龙、闭气施工。立堵由于进堵到合龙口处时,口门已缩至很小,此时口门水流流速大,冲刷力强,因此,合龙是一场紧张的战斗,要设计好合龙方案,备足所需物料,组织好人力、机械,一气呵成,确保成功,合龙成功后,要做好合龙口闭气和堵截坝的防渗截漏。
(3)混合堵。混合堵是立堵与平堵相结合的方法。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,灵活运用两种方法。如在软基上堵口,可先在口门两端进占立堵,当口门缩小,流速较急,再采用平堵;又如用正坝与边坝堵口时(在口门全河夺流原河道已不泄流,口门流势湍急,且土质又较差,宜采用正坝、边坝的双堵进堵,用边坝保卫正坝安全),正坝可采用平堵,边坝采用立堵的混合堵法。平堵、立堵、混合堵是堤防决口后的一般堵口方法。每种堵口方法中又根据决口的各方面具体情况、料物准备、人员技术条件等采用多种技术方法,篇幅所限,本节中不做详细介绍。如有需要,请参照相关具体资料。
4.复堤
堵口所做的堵截堤,都是临时抢修起来的,堤体较矮小,质量较差,达不到原堤的防洪标准,因此在堵截堤完成后,都要进行复堤施工。根据决口的时间、地点、河势、保护区情况,复堤可在堵截堤完成后即行复堤,也可在汛后进行复堤施工。如果决口发生在汛初、汛中,河势不利,保护区洪灾损失又大,则必须在堵口后立即复堤;如果决口发生在汛末,河势有利,保护区洪灾损失又不大,汛后复堤较好,因为汛后施工的施工准备、施工条件等都较汛期为好。决口堵复后,具体选在什么时间堵口,应视具体情况而定。这里要特别提出的是,选择堵截后立即复堤方案,在堵截堤的选线、用料、施工方法等方面,必须充分考虑到复堤的需要,避免由于考虑不当影响复堤工程的质量和标准。复堤工程的设计、施工及防护应注意以下几个方面:
(1)堤顶高程不仅要恢复到原堤设计标高,还要留有充分的预留高度。
(2)断面尺寸要较原堤断面适当加大。
(3)料场选定、施工机械选择、质量控制都要十分严格,确保修复的堤防达到原堤的设计标准。
(4)要做好水上、水下的防护工程,防止堤脚滑动,防止坡面遭受风浪淘刷。
(5)如在堵截堤上复堤,必须将堵截施工中用的木桩、草袋、编织袋、枝柴等彻底清除,避免给修复后的堤防留下隐患。一般地讲,复堤时将堵截堤作为复堤的后戗台,在堵截堤的迎水面河滩上复修新堤是可取的选择。
一、汛前检查
1.挡水建筑物(坝)检查
(1)坝顶:有无裂缝、异常变形、积水或植物滋生等现象。防浪墙有无开裂、挤碎、架空、错位、倾斜等情况。
(2)迎水坡:有无裂缝、崩塌、剥落、滑坡迹象、隆起、塌坑、架空、冲刷、堆积、洞穴或植物滋生等现象,近水面有无漩涡等现象。
(3)背水坡及坝址:有无裂缝、崩塌、滑动、隆起、塌坑、堆积、湿斑、冒水、浸水或管涌等现象;排水系统有无堵塞、破坏;护坡是否完好;滤水坝址、集水沟、导渗减压设施等有无异常或破坏现象。
(4)坝基和坝区:基础排水设施是否正常;渗漏水的水量、颜色、气味及浑浊度、酸碱度、温度有无变化;坝下游有无沼泽化、渗水、管涌、流土现象;上游铺盖有无裂缝塌坑。坝体与岸坡结合处有无裂缝、渗水等现象;两岸坝端区有无裂缝、滑坡迹象、隆起、塌坑、绕渗等。
2.溢洪道工程检查
(1)进水段(引渠):有无塌坑、崩岸、堵淤或其他阻水现象;流态是否正常;糙率是否有异常变化。
(2)堰顶或闸室、闸墩、胸墙、溢流面:有无裂缝、渗水、剥落、错位、冲刷、磨损、空蚀等现象;伸缩缝、排水孔是否完好。
(3)消能工:有无冲刷、磨损、淘刷或沙石、杂物堆积现象。下游河床及岸坡有无异常冲刷、淤积和波浪冲击破坏等情况。
3.输水洞工程检查
(1)引水段:有无堵塞、淤积、两岸坡有无崩塌。
(2)进水塔(或竖井):有无裂缝、渗水、倾斜或其他损坏现象。
(3)洞身:洞身有无纵横向裂缝、空蚀、剥落、渗水等现象;放水时声音是否正常。
(4)出口:放水期水流状态、输水量及浑浊度是否正常;停水期是否有渗流水。
(5)消能工:检查项目与溢洪道同。
4.闸门、启闭设备检查
(1)闸门:有无变形、裂纹、脱焊、锈蚀等损坏现象;门槽有无卡堵、气蚀等情况;启闭是否灵活;开度指示器是否清晰准确;止水设施是否完好;启闭时有无振动情况;吊点结构是否牢固;钢丝绳或节链、栏杆、螺杆等有无锈蚀、裂纹、断丝、弯曲等现象;风浪、冰盖、漂浮物等是否影响闸门正常工作和安全。
(2)启闭机:运转是否灵活;制动、限位设备是否准确有效;电源、传动、润滑等系统是否正常;启闭是否灵活可靠。
5.其他设备检查
观测设施是否完好,通讯和照明设备是否正常,交通道路有无损坏和阻碍通行的地方。
二、坝顶漫溢的抢护
1.险象
当遭遇超标准洪水,根据预报,水位有可能超过坝顶时,为防止漫溢溃决,应迅速进行加高抢护。
2.出险原因
(1)由于暴雨集中,洪水超过设计标准,溢洪道宣泄不及,水位高于坝顶。
(2)在设计时,对波浪的计算与实际不符,致使在最高水位时浪高超过土坝坝顶。
(3)施工中土坝未达设计高程或因地基有软弱层,填土夯压不实,产生过大的沉陷量,使坝顶高程低于设计值。
(4)水库发生严重淤积,库容减小,抬高了水位。
(5)土坝附近发生地震或山体滑坡等情况壅高了水位。
3.抢护原则
当洪水位有可能超过坝顶时,为防止洪水漫溢溃决,根据预报和水库实际情况,抓紧一切时机,尽全力在坝顶部位抢筑子埝,力争在洪水到来以前完成。
4.抢护方法
(1)土料子埝。筑于土坝临水坝肩一侧,距临水坝肩0.5~1.0米。埝顶宽0.6~1.0米。边坡不陡于1∶1,埝顶应超过推算最高水位0.5~1.0米。在抢筑时,沿原坝顶子埝先挖开一条结合槽,槽深0.2米,底宽0.3米左右,边坡1∶1,子埝底宽范围内的原坝顶部应清除路面、杂物,并将表层土刨松或犁成小沟,以利新老土结合。土料宜选用粘性土,不要用沙土或腐殖土。填筑时要分层夯实,保证质量。
(2)土袋子埝。此法适用于风浪较大,取土困难的土坝。一般用土工编织袋、草袋或麻袋,装土七八成满后,将土袋袋口缝严,不宜用绳扎口,以利铺砌。土袋放置于临水面,起到防浪作用,一般用黏土土料为宜。铺砌土袋距临水坝肩0.5~1.0米,袋口朝向背水,排砌紧密,袋缝上下层错开,并向后退一些,使土袋临水形成1∶0.5,最陡1∶0.3的边坡。不足1.0米高的子埝,临水叠砌一排土袋;较高的子埝底层可酌情加宽为两排或更宽些。土袋后面的土戗,随砌土袋,随分层铺土夯实,背水坡以不陡于1∶1为宜。埝顶应超过推算最高水位0.5~1.0米。当坝顶即将漫溢,来不及从远处取土时,在坝顶较宽的情况下,可临时在背水坝肩取土筑埝。这是一种不得已抢堵漫溢的措施,一般不可轻易采用。待险情缓和后,即抓紧时间,将坝肩加以修复。
(3)桩柳(木板)子埝。当土质较差,取土困难,又缺乏土袋时,可就地取材,采用桩柳子埝。其具体做法是:在临水坝肩0.5~1.0米处先打木桩一排,桩长可根据桩高确定,桩径0.03~0.1米,木桩入土深度约为桩长的1/3~1/2,桩距0.5~1.0米。将柳枝或秸等捆成长2~3米,直径约20厘米的柳把,用铅丝或麻绳绑扎于木桩后,自下而上紧靠木桩,逐层叠放。在放置最下一层柳把时,先在坝面挖深约0.1米的槽沟,将柳把放置于沟内。在柳把后面,散置秸料一层,厚约20厘米。然后再铺土夯实,做成土戗。土戗顶宽1.0米,边坡不陡于1∶1。具体做法与土料子埝同。此外,若坝顶较窄时,也可用双排桩柳子埝。排桩的净排距1.0~1.5米,相对绑上柳把、散柳,然后在两排间填土夯实。两排桩的桩顶可用18~20号的铅丝对拉或用木杆连接牢固。在情况紧急时,也可用木板、门板等代替柳把板,厚筑土戗。
(4)柳石(土)枕子埝。当取土困难,土袋缺乏,而柳源又比较丰富的地方,适用此法。具体做法是:在坝的临水一边距坝肩0.5~1.0米以外,根据子埝高度,确定使用柳石枕的数量。如高度为0.5、1.0、1.5米的子埝,分别用1、3、6个,按品字形堆放。第一枕至坝肩留宽0.5~1.0米,最好在其两端打木桩一个,以固定柳石枕,在枕下挖深0.1米的沟槽,以免滑动和渗水。枕后用土做戗,戗下开挖结合槽,并清除草皮杂物后,将表层土扒松,以利结合。在枕后分层铺土夯实,直至戗顶。但顶宽一般不小于1.0米,边坡不陡于1∶1,如土质较差时,应适当加宽并放缓坡度。
(5)利用防浪墙挡水。一般土坝都设置防浪墙,当库水位急剧上升时,可利用防浪墙作为子埝的临水面,在墙后利用土袋加高加固挡水。土袋紧靠挡土墙垒砌,宽度应满足加高需要,其余同土袋子埝砌筑法。
5.注意事项
(1)根据预报估计洪水到来的时间和最高水位,做好抢注子埝的料物、机具、劳力、进度和取土地点、施工路线等安排。在抢护中要有周密的计划和统一的指挥,抓紧时间,务必在洪水到来之前完成子埝。
(2)抢注子埝务必全线同步施工,突击进行,不能做好一段,再加一段,决不允许中间留有缺口或部分坝段施工进度过慢。
(3)抢注子埝要保证质量,要经受得起超标准洪水的考验,如果子埝溃决,将会造成更大的灾害。
(4)在抢筑子埝中,要指定专人严密巡视检查,以加强质量监督,发现问题,及时处理。
三、风浪冲淘的抢护
1.险象
汛期涨水以后,水面加宽,当风速大、风向与流向一致时,形成冲击力强的风浪。波峰高涌,一涌一退的连续冲击下,伴随着波浪往返爬坡运动,还会在坝坡产生真空出现负压,使坝身土料或护坡被水流冲击淘刷,遭受破坏。轻者,把坝的临水坡冲刷成陡坎,造成坍塌险情;重者使坝身遭受严重破坏,甚至溃坝成灾。
2.出险原因
①坝身存在质量问题,如土质不合要求,碾压不密实,护坡质量差,垫层未做好,抗冲能力差;②坝前水深大、水面宽、风速大,形成浪高冲击力强;③由于风浪爬高,增加水面以上坝身的饱和范围,减弱土壤的抗剪强度;④由于坝顶高程低于浪峰时,波浪越顶冲蚀坝的背水坡,也有可能造成溃坝。
3.抢护原则
一是削减风浪冲击力,二是加强临水坡抗冲力。利用漂浮物防浪,可削减波浪的高度和冲击力,拒波浪于坝的临水坡以外的水面上。另一种是增强临水坡的抗冲能力,利用防汛物料,经过加工铺压,保护临水坡,以增强抗冲能力。
4.抢护方法
(1)木排防浪
①具体做法:a.木排捆扎。一般选用直径5~15厘米的圆木,用绳缆或铅丝扎木排,重叠3~4层,总厚度30~50厘米,宽度1.5~2.5米,长度3~5米。按水面的宽度和预计防御的风浪大小,把木排连接起来,圆木排列的方向应当和波浪传来的方向垂直,这样防浪效果较好。圆木之间的空隙约等于圆木直径的一半。在制作木排时,可加以芦柴捆、柳枝捆等,以降低造价。同时,应在木排下适当坠以块石或沙石袋,以增强防浪效果。b.木排长度、厚度和水深的关系。根据试验,同样的波长,木排越长,消浪的效果越好。木排的厚度为水深的1/10~1/20时,消浪的效果最好。c.木排锚定。放浪木排应抛锚固定在坝的迎水边坡以外10~40米的距离,视水面宽度而定。水面越宽,距离该远一些,以免木排碰撞坝身。如果木排较小,也可用缆绳或铅丝拴系在坝顶的木桩上,随着水位的涨落,可紧松绳缆,调整木排的位置。d.木排位置。木排距离坝的迎水坡相当于浪长的2~3倍时,挡浪的效果较好。
②适用范围和优缺点:a.适用范围。用木排防浪,成本高,仅能适用于就地取材,木材较多的地方。b.优点。结构牢固,抵抗波浪的性能强,不宜破坏,经久耐用,消浪效果好;木材可以随水位涨落,紧松锚链,可以适应水位的变化;汛后可以拆除。c.缺点。成本高,用量多,技术性强,临时制造比较困难。
(2)挂柳防浪
①具体做法:一些小水库管理范围内植柳较多,可就地取材,挂柳防浪。a.选柳。选择枝叶繁茂的大柳树,于树干的中部折断,一般要求树干长1.0米以上,直径0.1米左右。如柳树头较小,可将数棵捆在一起使用。b.签桩。在坝顶上预先打好木桩,桩径一般为0.10~0.15米,长度0.5~2.0米,可以打成单桩、双桩或梅花桩等,桩距一般2~3米。c.挂柳。用8号铅丝或绳缆将柳树头的根部系在坝顶打好的木桩上,然后树梢向下,并用铅丝或麻绳将石(沙)袋捆扎在树梢桠杈上,其数量已使树梢沉贴水下边坡不漂浮为度,推柳入水,顺坡挂于水中。如坝坡被风浪冲刷已经发生坍塌,应从坍塌部位的下游开始,顺序压茬,逐棵挂向上游。d.坠压。在推柳入水时,要用铅丝或麻绳将大块石或沙袋捆扎在树杈上,坠压数量应使其紧贴坝坡不漂浮为度。
②适用范围和优缺点:
a.适用范围。用于植柳较多的小水库。一般在4~5级风浪以下,效果比较显著。b.优点。柳树枝梢面大,消浪的效果较好。c.缺点。时间稍长,柳叶容易腐烂脱落,防浪效能减低。同时,由于树枝摇动,也可能损坏坝坡。
(3)土工织物防浪利用土工织物放在坝坡上,以抵抗波浪的破坏作用。这是近年来发展起来的一种新材料,价格低,施工较易,便于推广。
具体做法是:土工织物的宽度应按坝的临水坡受风浪冲击的范围决定,一般不小于4米,宽的可达8~9米铺护。宽度不够时,应按需要预先粘贴牢固。如果织物的顺坝长度短于保护坝段的长度时,可以搭接,其搭接长度不小于1米,并应在铺设中钉压牢固,以免被风浪揭开。在铺设前,应清除铺设范围内坝边坡上的块石、树枝、杂草和土块等,以免造成土工织物的损伤。铺设时,土工织物的上沿一般应高出洪水位1.5~2.0米。织物的四周用间距为1.0米平头钉将边坡钉牢,上下平头钉的排距不得超过2米。平头钉由面积20厘米×20厘米,厚0.5厘米的钢板垫,中心焊接一个长20~50厘米,直径12毫米钢筋,做成尖钉制成,以固定土工织物。如平头钉制作有困难时,可用面积30厘米×30厘米×20厘米的预制混凝土块或碎石袋代替,其位置与平头钉相同。
(4)柳箔防浪
在风浪较大,坝坡上土质较差的坝段,把柳、稻草、苇或其他秸料捆扎并编织成排,固定在坝坡上,以防止风浪冲刷。
①具体做法:他用18号铅丝捆扎成直径约0.1米,长约2米的柳把,再用麻绳或铅丝连成柳箔。在坝顶距坝肩2~3米处,嵌打1.0米长木桩一排,间距约3米。将柳箔上端用8号铅丝或绳缆系在木桩上柳箔下端则适当坠以块石或沙袋。根据坝的迎水坡受冲范围,将柳箔置于坝坡上,柳把方向与坝轴线垂直。出入水面的高度可按水位和风浪变化情况决定。其位置除靠木桩和坠石固定外,必要时在柳箔面上再压块石或沙袋,以免漂浮或滑动。在风浪袭冲处,需要保护的范围较大时,可用两排柳箔上下连接起来,以加大防护面积。
②适用范围和优缺点:
a.适用范围。适用于小(二)型水库的低坝上。b.优点。就地取材,方法简便,便于制作。枝杆柔软有弹性,抵抗波浪的冲击力和淘刷的性能较好。c.缺点。用木桩牵系或沙袋压牢的方法较易被风浪冲坏;如柳箔铺设的不严密,坝土很容易被水掏出;固定柳箔时,必须把高低水位范围内的坝坡全部护住,以适应各种水位。这样做法,防浪面积大,使用物料较多。
(5)土袋防浪
这种方法适用于土坡抗冲性能差,当地缺少秸、柳等软料,风浪冲击又很严重的坝段。
①具体做法:用土工编织袋、草袋、麻袋装土、沙、碎石、碎砖等,装至袋容积的七八成后,用细麻绳捆住袋口,有条件时,可用缝包针缝上袋口,有利于搭接密实。水面以上部分或水较浅的情况下,在土袋放置前,将坝的迎水坡适当削平,然后铺放土工织物。如无土工织物,可铺软草一层,厚约0.1米,以代替反滤层,防止风浪将土掏出。按风浪冲击的范围摆放土袋,袋口向里,袋底向外,依次排列,互相叠压,袋间靠拢严密,上下错缝,以保证防浪效果。一般土袋铺放应高出浪高。如坝的迎水坡过陡,则须在最下一层土袋前面,打木桩一排,长度约1.0米,间距0.3~0.4米,以防止土袋向下滑动。
②适用范围和优缺点:a.适用范围。一般风浪达到4级时,可使用土、沙袋防浪。风浪达到6级时可采用石袋。b.优点。制作和铺放简便迅速,可以随水位增加而增加铺放高度。c.缺点。如用土袋土料,容易被风浪吸出冲失;草袋、麻袋浸泡后容易腐烂;如坝的迎水坡稍陡或土质差,土袋容易滑动,特别是编织袋更是如此。
(6)柴草防浪(柳桩防浪)
在坝的迎水坡受风浪冲击范围的沿顺坝坡打签桩一排,将柳枝、秸料、芦苇等梢料分层铺填在坝与签桩之间,直至高出水面1.0米,再压以块石或土袋,以防梢料漂浮。如水位上涨,防护高度不足,可采用同法,再退后做二级或多级桩柳防浪。
5.注意事项
(1)使用漂浮物防浪后,风浪仍然有一部分残余能量,通过漂浮物底部向前传播,再加上漂浮物自身震荡产生的波浪,坝的临水坡仍然有被淘刷的可能,所以,在采用漂浮物防浪时,应注意满足:①消减能量的作用要大;②干扰波浪的范围要广;③漂浮物本身的振动要小。
(2)漂浮物的形式,以能使水质点相互干扰消能,不直接与波浪相撞击为最好。同时,要求结构本身有较高的坚固性。
(3)为了获得较好的消浪效果,利用漂浮物防浪时,尽可能把枕排做的长些。
(4)坚硬的(木排)漂浮物。采用绳缆或铅丝固定,如果绳丝拉断,容易威胁坝坡的安全。因此,应随时检查,及时修理。并准备篙竿等,万一木排靠近坝坡时,用以支托,避免撞击,确保坝身安全。必须指出,在坝的迎水坡,防止风浪冲击破坏所采用的木排、挂柳、挂枕、柳箔、柴草等防护措施,大多需打桩来固定。具体实施时,要求桩距较疏,桩不宜打得过深,以免过多破坏坝坡土体结构,影响坝的抗洪能力。另外,在汛期抢做临时防浪措施时,一般使用物料较多,效果较差。
四、坝体滑坡的抢护
1.险象
坝体出现滑坡,主要是由于边坡失稳,土体的下滑力超过了抗滑力,造成了滑坡险情。开始在坝顶或坝坡上出现裂缝,随着裂缝的发展与加剧,最后形成了滑坡。根据滑坡的范围,一般可分为坝身与基础一起滑动和坝身局部滑动两种。前者滑动面较深,裂缝上缘成圆弧形,缝的上下边有错距,滑动体较大,坡脚附近地面往往被推挤外移、隆起,或者沿地基软弱夹层滑动。以上两种滑坡都应及时抢护,以防危及坝身安全。
2.出险原因
坝体出现滑坡的主要原因是:①高水位持续时间长,在渗透水压力的作用下,浸润线升高,土体抗剪强度降低,渗透压力和土重增大,可能导致背水坡失稳。特别是边坡过陡,更易引起滑坡;②坝基有淤泥层或液化沙层,未处理或处理不彻底;③在土坝施工中,由于每层铺土太厚,碾压不实,或含水量不合要求,干容重未达到设计要求等,致使土体的抗剪强度不能满足稳定的要求;④在冬季施工时,没有采取适当措施,以致形成冻土层,在解冻或蓄水后,形成软弱夹层;⑤土坝加高培厚,新旧土体之间结合不好,在渗水饱和后,形成软弱层;⑥坝下游排水设施堵塞,浸润线抬高,浸润面增加,土体抗剪强度降低;⑦高水位时,临水坡土体大部分饱和,抗剪强度降低,当水位骤降,临水坡失去水体支持,加之坝体的反向渗压力和土体自重的作用,可能引起临水坝坡失稳滑动;⑧持续特大暴雨或发生强烈地震、振动等,均有可能引起滑坡。
3.抢护原则
造成滑坡的原因是滑动力大于抗阻力,所以,滑坡抢护的原则是设法减少滑动力,增加抗阻力。其具体做法可以归纳为“上部削坡减载,下部固脚压重”。对因渗流作用引起的滑坡,必须采取“前堵后排”的措施。上部减载是在滑坡体上部削缓边坡,下部压重是块石(或土袋)固脚。坝的临水和背水坡滑坡都会危及坝身安全,一般来说,高水位时,背水坡滑坡更危险。必须指出,在处理滑坡险情时,如果库水位很高,又不能降低到坝脚或放空时,则抢护临水坡的滑坡要比背水坡困难得多。
4.抢护方法
(1)固脚阻滑。在保证坝身有足够的挡水断面的前提下,将滑坡的主裂缝上部进行削坡,以减少下滑荷载。同时在滑坡体坝脚外缘抛块石或沙袋等,作为临时压重固脚,以阻止继续滑动。
(2)滤水土撑。如系背水坡局部滑动,滑坡土体较小,裂缝错位不大,可以在其范围内全面抢筑导渗沟,导出滑坡体内渗水,降低浸润线,并采取间隔抢筑透水土撑,阻止继续滑坡。该法适用于背水坡排水不畅,范围较大,取土又较困难的坝段。具体做法是:先将滑坡体的松土清理,然后在滑坡体上顺坡挖沟,至坡脚拟筑土撑的部位,沟内按反滤要求铺设土工织物滤层或分层铺填沙子、梢料等反滤材料,并在其上做好覆盖保护。滤沟向下游挖纵向明沟,以利渗水排出。土撑可在导渗沟完成后抓紧抢筑,其尺寸应视险情和水情确定。一般每条土撑顺坝轴方向长10米左右,顶宽5~8米,边坡1∶3~1∶5,间距8~10米,土撑顶应高出浸润线出逸点0.5~2.0米,土撑采用透水性很大的沙料,分层填筑夯实。如坝基处理不好,或背水坡脚靠近老河道低洼地带,需先用块石或沙袋固基,或用沙性土填筑,其高度应高出渍水面0.5~1.0米。在两土撑之间,在滑坡体上顺坡做反滤沟,覆盖保护,在不破坏反滤沟的前提下,土撑和滤沟可以同时进行。
(3)滤水后戗。如系背水滑坡,险情严重,可在其范围内全面抢筑导渗后戗,既能导出渗水,降低浸润线,又能加大坝的断面,可使险情趋于稳定。此法适用于断面单薄、边坡过陡、有滤水材料和取土较易处。具体做法与滤水土撑法相同,其区别在于是间隔抢筑还是全面连续抢筑,滤水后戗的长度应超过滑坡地段的两端各5~8米。当滑坡面土层过于稀软不易做导滤沟时,也可用土工织物、沙石和梢料做反滤材料的反滤层代替,其具体做法与抢护渗水的反滤层法同。
(4)滤水还坡。采用反滤结构,恢复坝的断面抢护滑坡的措施,称为滤水还坡。该法适用于坝的背水坡,主要是由于土料渗透系数偏小引起浸润线升高,排水不畅引起的严重滑坡。
具体抢护方法如下:①导渗沟滤水还坡。先在背水坡滑坡范围内做好导渗沟,其做法与上述滤水土撑的导渗沟做法相同。做导渗沟完成后,将滑坡顶部陡坡削成斜坡,并将导渗沟覆盖保护后,用沙性土分层夯实,做好还坡。②反滤层滤渗还坡。该法与导渗沟滤水还坡方法基本相同,仅将导渗沟改为反滤层。反滤层的做法与抢护渗水险情的反滤层的做法相同。③梢料(沙土)滤水还坡。当缺少沙石等反滤料时,采用此法,其做法与上述导渗沟和反滤层做法基本相同。如坝基处理不好,亦应先加固坝基,然后将滑坡体的松土、软泥、草皮及杂物等进行清除,并将滑坡体上部削成缓坡,然后按原坡度回填透水料。根据透水体采用的材料不同,可分为以下两种方法:a.沙土还坡法。其具体做法与抢护渗水险情采用的沙土后戗相同。采用粗沙、中沙还坡,以恢复原断面。b.梢土还坡法。此法具体做法与抢护渗水险情采用的梢土后戗基本相同。其区别在于抢筑的断面是三角形,各坯梢土层是上宽下窄不等。
(5)临水截渗。在临水坡滑坡,采用黏性土戗截渗。当遇到背水坡严重滑坡,范围较广,在抢筑滤水土撑、滤水后戗及滤水还坡等工程的同时,临水坡有条件抢筑截渗措施时,可采用此法。其具体做法与抢护渗水采用的黏土截渗相同。
5.注意事项
(1)滑坡是土坝重大险情之一,一般发展较快,一旦发现,要立即采取措施。在抢护时,要抓紧时机,事前把料物准备好,一气呵成。在滑坡险情出现以及抢护中,还可能伴随出现浑水漏洞、管涌、严重渗水以及在此发生滑坡等险情。在这种复杂紧急情况下,不仅只采用单一措施,还应研究选定多种适合险情的抢护方法,如抛石固脚、开沟导渗、透水土撑及滤水还坡等。在临背水坡同时进行或采用多种方法抢护,以确保土坝安全。
(2)渗水严重的滑坡体上,要尽量避免大量抢护人员践踏,造成险情扩大。如坡脚泥泞,人上不去,可铺土工织物、篷布、芦柴、秸料、草袋等,先上去少数人工作。
(3)抛石固脚阻滑是抢护临水坡行之有效的方法。但一定要探清水下滑坡的位置,然后在滑坡体外缘进行抛石固脚,才能阻止滑坡土体继续滑动。严禁在滑坡土体上抛石,这不但不能起到阻滑作用,反而加大了向下滑动力,会进一步促使土体滑动。
(4)在滑坡抢护中,也不能采用打桩的方法来阻止土体滑动。因为桩的阻滑作用很小,不能抵挡滑坡体的巨大推力。而且打桩会使土体振动,抗剪强度进一步降低,将会促进滑坡险情进一步恶化。
(5)开挖导渗沟,尽可能挖到滑动面。如情况严重,时间紧迫,不能挖至滑裂面时,可将沟的上下两端挖至滑裂面,尽可能下端多挖,也能起到部分作用。导渗材料的顶部必须做好覆盖保护,防治滤层被堵塞,以利排水通畅。
(6)导渗沟开挖回填应从上而下,分段进行,且无全面同时开挖,并保护好开挖边坡,以免引起坍塌。在开挖中,对于松土和稀泥都应予以清除。
(7)在出现滑坡性裂缝时,不应采用灌浆方法处理。因为浆液的水分将降低滑坡体与坝身之间的抗滑力,对边坡稳定不利,而且灌浆压力还会加速滑坡体下滑。
(8)在滑坡抢护过程中,一定要确保人身安全。
五、坝体散渗的抢护
1.险象
土坝是由土料构成的,土料都具有一定的透水性。在水库水面以下,水体必然会渗入土坝内,使坝身形成上干下湿两部分,干湿部分的分界线,称为土坝的浸润线。在持续高水位的情况下,由于土坝土料选择不当或夯压不密实、施工质量差等原因,渗透到坝体内部的水分较多,浸润线也明显抬高,在背水坡出逸点以下,土体过分湿润或发软,甚至不断有水渗出,这种现象,称为渗水。渗水是土坝较常见的险情之一,如不及时处理,有可能发展为滑坡牗或脱坡牘、漏洞、塌坑等险情。
2.出险原因
①高水位持续时间较长;②坝坡较陡,坝的断面不足,浸润线抬高,在背水坡上出逸;③均质坝身夹有沙层,透水性强;④土坝填筑时,土料多杂质,有较大的干土块或冻土快,夯压不实,施工分段接头未能搭接紧密;⑤坝体本身有隐患,如蚁穴、兽洞等;⑥坝体与输水洞、溢洪道结合处填筑不密实;⑦坝基渗水性强,未采取防渗或截渗措施,坝后排水反滤施工质量差或失效,浸润线抬高,渗水从坡面逸出。
3.抢护原则
应是“临水截渗,背水导渗”。临水坡用透水性小的黏土料抛筑前戗,也可用篷布、土工膜隔渗,上压土袋,可以减少水体入渗。背水坡用透水性较大的沙、石或土工织物反滤,把已经入渗的水,通过反滤,有控制的只让清水流出,不让土粒流失,保持坝体稳定。切忌在背水坡用黏性土压渗,这样会阻碍坝体内渗流逸出,反而抬高了浸润线,导致渗水范围扩大,加剧险情。在抢护渗水之前,必须首先查明发生渗水的原因和险情的程度,结合险情和水情,进行综合分析后,再决定是否需要采取措施。如必须采取措施,应及时抢护。对坝身引渗水时间较长,在背水坡出现散渗,但坡面仅呈现湿润发软状态或渗出少量清水,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,注意险情变化,暂不处理。如遇背水坡渗水严重或已开始出现浑水,必须及时处理,防止险情扩大。
4.抢护方法
(1)截水防渗。为减少向坝身的渗水量,降低浸润线,达到控制渗水险情和稳定坝坡的目的,可采用此法截渗。一般根据临水的深度、流速,风浪的大小,取土的难易,采用以下方法:
①土工膜截渗。当缺少黏性土料时,在水深较浅时,可采用土工膜加保护层的方法,达到截渗的目的。具体做法是:a.防渗土工膜种类较多,可根据坝身具体条件选用。在铺设前,应清理铺设范围内的边坡和坡脚附近的地面,以免造成土工膜损坏;b.根据坡面渗水的具体尺寸,确定土工膜沿边坡的宽度,预先粘接或焊接好,以铺满渗水段边坡并深入临水坡脚以外1米以上为止。顺边坡长度不足时,可以搭接,但搭接长度应大于0.5米;c.铺设前,一般将土工膜卷在8~10米的滚筒上,置于临水面的坝肩上,在滚铺前,把土工膜的下边折叠粘牢形成卷筒,并插入直径4~5厘米的钢管加重,使土工膜能沿坝坡紧贴展铺;d.土工膜铺好后,应在其上满压1~2层装有土或沙石的土工膜袋。由坡脚下端压起,逐层错缝往上压,不留空隙,作为土工膜的保护层,同时起到防风浪的作用。
②抛黏土截渗。当库水不太深,风浪不大,附近有黏性土料时,而且取土容易,在库水又不能放空的前提下,可采用此法。具体做法是:a.根据坝身临水坡渗水范围和渗水严重程度确定抛填尺寸。一般顶宽2~3米,顺坝轴线长度至少超过渗水段两端各3米,戗顶高出水面以上约1米;b.抛土前应尽量将边坡上杂草、树木清除,以免抛填不实,影响戗体截渗效果;c.在临水坝肩准备好黏性土料,沿临水坡由上而下,由里而外,向水中慢慢推下,由于土料入水中的崩解、沉积和固结作用,即成截渗戗体,如临水较深或土坝有防浪墙,可使用船只或汽油桶搭排抛土。
③土袋(或柳桩)前戗截渗。当库水位较浅时,为减少抛土截渗工程量,可在水面以下的坝脚以外先用土袋筑一隔墙,然后再抛填土料。具体做法是:a.在临水坝脚以外,用土袋筑一道隔墙,其厚度及高度以能达到填土截渗为度。如临水较深时,水下土袋砌筑困难,工程量大,也可做柳桩隔墙,即在临水坡脚前1~2米处,打木桩一排,桩距1米,桩长根据水深决定,木桩一般要打入土中1米,桩顶要高出水面1米;b.在已打好的木桩上,用柳枝或芦苇、秸料等梢料编成篱笆,或者用木杆、竹竿将木桩连起,上挂芦席、草帘或苇帘等。编织或上挂高度,以能防止风浪冲刷戗土为度。木桩顶端用8号铅丝或麻绳与坝顶上的木桩拴牢;c.在抛土前,应清理边坡,并备足土料,然后在桩柳墙与坝坡间抛筑戗体。墙体尺寸与上述抛黏土截渗戗相同;
(2)背水导渗反滤沟。当坝的背水坡大面积严重渗水时,可开挖导渗沟、铺设反滤料、土工织物和加筑透水后戗等办法,使渗水集中排出,降低浸润线,避免水流带走土料颗粒,使险情趋于稳定。坝的背水坡导渗沟的形式一般有纵横沟、“Y”字形沟和“人”字形沟等。沟的尺寸和间距应根据深水程度确定。顺坝边坡的横沟一般每隔6~10米开挖一条,沟深一般不小于0.5米。为有利于背水坡导渗沟渗水集中排出,在抢筑时,可沿坡脚开挖一条排水纵沟,做好反滤料。纵沟应与附近地面原有排水沟连通,将渗水排至远离坝脚处,然后在边坡上布置导渗沟,与排水纵沟相连。逐段开挖,逐段做好反滤,一直挖填到边坡出现渗水的最高点以上。导渗沟沿坝坡方向的底坡一般与边相同,其沟底要求平整顺直。如开沟后,排水仍不显著时,可于横沟之间再增加横沟或斜沟,以改善排渗效果。下面介绍几种导渗沟的铺设方式:①土工织物导渗沟。土工织物是一种能够防止黏土颗粒不被水流带出的导渗层。在铺设时,将其紧贴沟底和沟壁,并在沟口边沿露出一定宽度,然后向沟内细心地填满一般透水料,不必再按粒径分层,在填料时,要避免有棱角或尖头的料物直接与土工织物接触,以免刺破。土工织物长宽尺寸不足时,可采用搭接形式,其搭接长度不小于50厘米。在透水料铺好后,再压以块石或土袋保护。在铺放土工织物过程中,应尽量缩短日晒时间,并使保护层厚度不得小于0.5米。在坝脚应设置排水沟,与附近排水沟渠连通,将渗水直接排向远处。在紧急情况下,也可用土工织物包梢料捆成枕放在导渗沟内,然后上面铺盖土、沙保护层。②沙石导渗沟。沟的开挖方法与土工织物导渗沟相同。导渗沟内要按反滤层要求分层填筑粗沙、小石子(卵石或碎石,一般粒径4~10厘米),每层厚要大于20厘米。沙石料可用天然料或人工料,但务必洁净,否则要影响反滤效果。铺筑反滤料时,要严格掌握下细上粗,两侧细中间粗,分层铺设,切忌粗料(石子)与导渗沟底、沟壁土壤接触,并要求粗细层次分明,不能掺混。为防止泥土掉入导渗沟内阻塞渗水通道,可在导渗沟的沙石料上面铺盖草袋、席片或麦秸,然后压块石或土袋保护。③梢料导渗沟。在土工织物和沙石料都缺少的情况下,为了及时抢护,也可就地采用梢料导渗。开沟方法与土工织物导渗沟同。
(3)背水反滤层。当土坝坝身透水性较强,背水坡土体过于稀软,并挖沟试验,采用上述导渗沟确有困难,就地反滤料又比较容易取得时,可采用此法抢护。该法是在渗水边坡上满铺反滤材料,使渗水排出。根据使用反滤材料的不同,有以下几种方法:
①土工织物反滤层。按沙石反滤层的要求,在边坡清好后,先铺设一层符合滤层要求的土工织物。铺设时应保持搭接宽度不小于50厘米。然后再铺一般透水沙石料,其厚度40~50厘米。最后再压块石或土袋、沙袋保护。②沙石反滤层。在抢护前,先将渗水边坡的软泥、草皮及杂物等清除,其厚度约10~20厘米。然后,按要求铺设反滤料。反滤料的质量要求、铺填方法以及保护措施与沙石导渗沟铺筑反滤料相同。③梢料反滤层(柴草反滤层)。在土工织物和沙石料都缺少的情况下,为及时抢护,也可以就地采用梢料反滤层导渗。按沙石反滤层要求,先将渗水处边坡清理好后,铺设一层稻糠、麦秸、稻草等细梢料,其厚度不小于10厘米,再铺设一层柳枝、芦苇、秫秸等粗梢料,其厚度不小于40厘米。所铺设的各层梢料应粗枝朝上,细梢朝下,从上往下铺置,在枝梢接头处,应搭接一部分。梢料反滤层做好后,其顶部覆盖保护与梢料导渗沟相同。
(4)透水后戗(透水压渗台)。此法既能排除渗水,防止渗透破坏,又能加大坝的断面,达到稳定边坡的目的。一般适用于坝的断面单薄,背水坡较陡,渗水严重的情况。根据使用材料的不同,有以下两种方法:
①沙砾料后戗。在抢筑前,先将背水坡渗水范围内的软泥、草皮及杂物等清除,其深度为10~20厘米。然后在清好的基础上,先采用比坝身透水性大的沙料,铺筑厚度30~50厘米,然后再填筑沙砾料,分层夯实。后戗一般高出浸润线出逸点0.5~1.0米,顶宽2~4米,戗坡一般1∶3~1∶5,长度超过渗水坝段两端至少3米。②梢土后戗。当附近沙土料源缺乏时,也可采用此法。其外形尺寸以及清基要求与沙砾料后戗基本相同。地基清好后,在坡脚拟抢筑后戗的地面上铺梢料厚为30~40厘米,在铺料时,要分三层,上下层均用细梢料,如麦秸和稻草等,其厚度20~30厘米。粗料梢部向外,并伸出戗身,以利排水。在铺好梢料透水层上,采用沙砾料分层夯实,填厚1.0~1.5米。然后仍按地面铺梢料的方法,如此一层梢一层土,直至计划高度。多层梢料透水层要求梢料铺放平顺,并平行坝轴方向应作成顺坡,以利排水。对渗水严重的坝段的背水坡上,为加速渗水的排出,也可顺边坡隔一定距离,铺设梢料透水带,粗料也要顺边坡头尾相接,梢部向下,与梢土后戗内的分层梢料透水层接好,以利于坡面渗水排出,防止边坡土料带出和戗土进入梢料透水层,造成堵塞。
5.注意事项
(1)对渗水险情的抢护,原则上应遵守“临水截渗,背水导渗”。但临水截渗,需在水下摸索进行,施工困难,效果较差。为了避免贻误时机,应在临水截渗措施实施的同时,在背水坡抢护反滤导渗。
(2)在使用土工织物、土工膜及土工编织袋等化纤材料的运输、存放和施工过程中,应尽量避免和缩短其直接受阳光曝晒的时间,并在完工后,其表面应覆盖一定厚度的保护层。
(3)渗水坝段的坝脚附近,如系老河道、坑塘,在抢护渗水险情的同时,应在坝脚处抛填块石或土袋固基。以免因坝基变形而引起险情扩大。
(4)采用沙石料导渗,应严格按照质量要求分层铺设,并尽量减少在已铺好的层面上践踏,以免造成滤层的人为破坏。
(5)从导渗效果看,导渗沟开挖形式,以斜沟(“Y”字形和“人”字形)较好,因为斜沟导渗面积大,渗水收效快。
(6)使用梢料导渗,可以就地取材,施工简便,效果也很显著。但梢料容易腐烂,汛后需拆除,重新采取其他措施。
(7)在抢护渗水险情中,应尽量避免在渗水范围内来往践踏,以免加大、加深稀软范围,造成施工困难和扩大险情。
六、坝体漏洞的抢护
1.险象
在高水位情况下,坝的背水坡及坡脚附近出现横贯坝身或基础的渗流孔洞,称为漏洞。如漏洞出现浑水,或由清变浑,或时清时浑,均表明漏洞正在迅速扩大,土坝有可能发生塌陷,甚至有溃决的危险。因此,对待漏洞的险情,必须慎重对待,全力以赴,迅速进行抢护。
2.出险原因
土坝发生漏洞的主要原因是:
①坝身填筑质量差,如土料含沙量大、有机质多、土块没有打碎、冻土上坝以及夯压不实,分段、分块填筑接缝未结合好等;②坝身存在隐患,如蚁穴、兽洞等;③坝基(含两岸接坡)未处理或处理不彻底;④坝基为灰岩地区,未进行勘探,溶洞、裂隙发育,未处理;⑤坝体与溢洪道、输水洞结合部位的填土质量差。所有这些给渗漏提供通道,在高水头作用下,渗水逐渐严重,在渗水集中的地方,细土粒被带起,沿背水坡流出,水由清变浑,孔洞由小变大,以致形成漏洞。
3.抢护原则
一般漏洞险情发展很快,特别是浑水漏洞,更容易危及坝身安全。所以堵漏洞时,要抢早抢小,一气呵成。一般抢护原则是:“前堵后排,临背并举”,即在抢护时,应首先找到漏水进水口,及时封堵,截断漏水来源。同时,在背水坡漏洞出水口采用反滤盖压,制止土料流失,防止险情扩大。
4.抢护方法
(1)临水截洞。当洞口较小时,一般可用土工膜、篷布、软性材料堵塞,并盖压闭气;当洞口较大,堵塞不易时,可利用软帘、网兜、薄板等覆盖的办法进行堵截;但在洞口较多的复杂情况下,洞口一时难以找寻,如水深较浅时,可在临水修筑月堤,截断进水。必要时,可在临水坡面进行黏土外帮坡,以起到防漏作用。
①塞堵法。当漏洞进口较小,周围土质较硬时,可用棉衣、棉被、草包或编织袋等物填塞,或用预制的软楔、草捆堵塞。这一方法适用于水浅、流速小,只有一个或少数洞口的坝段,人可以用梯子下水接近洞口的地方。具体做法如下:
a.软楔堵塞。用绳结成圆锥形的网罩,网格约10厘米见方,网内填稻草麦秸等。为防止放到水里向上漂起,软料里可以裹填一部分黏土。软楔大头直径约为40~60厘米,长度为1.0~1.5米。为抢护方便,可事前结成大小不同的网罩,在抢险时,根据洞口的大小选用,并在罩内充填料物,用于堵塞。b.草捆堵塞。把稻草、麦秸等用绳捆扎成圆锥体,粗头直径约40~60厘米,长度为1.0~1.5米,务必捆扎牢固。同时应捆裹黏土,以防在水中漂浮。在抢堵时,首先应把洞口的杂物清除,再用软楔或草捆,小头向洞口塞入洞内。小洞可以用一个,大洞可用多个。洞口用软楔、草捆堵塞后,要用篷布、土工膜铺盖,再用土袋压牢。最后用黏性土封堵闭气,达到完全断流为止。若洞口不止一个,堵塞时要注意不得顾此失彼,扩大险情。
②盖堵法。用铁锅、软帘、网兜和薄木板等物,先盖住漏洞的进水口,然后在上面再抛压土袋或抛填黏土闭气,以截断漏洞的水流。根据覆盖材料的不同,有以下几种方法。具体做法如下:
a.土工膜、篷布盖堵。当洞口较大或附近洞口较多,可以采用土工膜或篷布,沿迎水坝肩,从上向下,顺坡铺盖洞口,然后抛压土袋。在临水坝肩上事前准备好黏土,以便抛压土袋,并抛填黏土,形成前戗截渗。b.铁锅盖堵。此法适用于库水不太深,又难以降低水位,单一较小的洞口,其周围土质坚实的情况。一般用比洞口大的铁锅,正扣或反扣在漏洞口上,周围用胶泥封闭,用棉衣、棉被等物包裹后再堵严密,闭气断流。c.软帘盖堵。此法适用于洞口附近流速较小,土质松软或周围已有许多裂缝的情况。一般选用草帘、苇箔或棉絮等重叠数层作为软帘。也可就地取材,用柳枝、秸料、芦苇等编扎软帘。软帘的大小也应根据洞口具体情况和需要盖堵的范围决定。软帘的上边可根据受力的大小用绳索或铅丝系牢于坝顶的木桩上,下边坠以重物,以利于软帘枕贴边坡并顺坡滚动。先将软帘卷起,盖堵时用杆顶推,顺坝坡下滚。把洞口盖堵严密后,再盖压土袋,并抛填黏土,达到封堵闭气。d.网兜盖堵。在洞口较大的情况下,也可以用预制的方形网兜在漏洞进口盖堵。制作网兜一般用直径1厘米左右的麻绳,织成网眼为20厘米见方的网,周围再用直径3厘米的麻绳做网框,网宽一般2~3米,长度应为进水口至坝顶的边长两倍以上。在抢堵时,将网折起,两端一并系牢于坝顶的木桩上,网中间折叠处坠以重物,将网顺边坡沉下成网兜形,然后在网中抛草泥或其他物料,以堵塞洞口。待洞口覆盖完成后,再压土袋,并抛填黏土,封闭洞口。
③戗堤法。当坝的临水坡漏洞口较多较小,范围又较大,进水口难以找到或找不全时,可采用抛填土填筑前戗或临水筑月堤的方法进行抢堵,具体做法如下:
a.抛填黏土前戗。根据漏水坝段的临水深度和漏水严重程度,确定抛填前戗的尺寸。一般顶宽2~3米,长度最少超过漏水坝段两端各3米,戗顶高出水面约1米,水下坡度应以边坡稳定为度。在临水坝肩上准备好黏土,然后集中力量沿临水坡由上而下,由里向外,向水中缓慢推下。由于土料入水中的崩解、沉积和固结作用,形成截漏戗体。抛土时切忌用车拉土向水中猛倒,以免沉积不实,降低截渗效果。在抛土前,对已找到的漏洞,应采取盖堵法进行封堵。然后倒土,一气呵成,达到截渗目的。b.临水筑月堤。此法适用于库水较浅,又不能降低时。也可在洞口范围内用土袋修成月形围埝,将漏洞进口围在埝内,再填筑黏土,进行封闭。
(2)背水导渗。探找漏洞进口和抢堵,均在水面以下摸索进行,要做到准确无误不遗漏,并能堵住全部进水口,截断水源,难度很大。为了保证安全,在临水截堵漏洞的同时,还必须在背水漏洞出口抢做反滤导渗,以制止坝体土料流出,防止险情继续扩大。采用的方法有反滤压盖、透水压渗台(适用于出口小而多)和反滤围井(用于集中的大洞)等办法。
5.注意事项
(1)在抢堵漏洞进水口时,切忌乱抛砖石等块状料物,以免架空,使漏洞继续发展扩大。在漏洞出口处,切忌用不透水料强塞硬堵,导致堵住一处,附近又出现一处,越堵漏洞越大,致使险情扩大。
(2)采用盖堵法抢护漏洞进口时,需防止在刚盖堵时,由于洞内断流,外部水压力增大,从洞口覆盖物的四周进水。因此,洞口覆盖后立即封严四周,同时迅速压土闭气,否则一次堵复失败,洞口扩大,增加再堵的困难。
(3)无论对洞口进水口采取哪一种办法探找和抢堵,都应注意人身安全,落实可行的安全措施。
(4)在漏洞抢堵断流后,要用充足的黏土料封堵闭气。
(5)漏洞抢堵闭气后,还应有专人看守观察,以防再次出险。
(6)凡发生漏洞险情的坝段,汛期以后,库水位较低时,应进行钻探灌浆加固。必要时再进行开挖翻筑。
七、坝基渗漏的抢护
1.险象
当水库高水位时,坝基中的渗透水流常有可能导致坝下游坡脚附近发生管涌或流土。这种现象,从水文地质特征和水力条件来看,有两种情况:一种是在一定的水力梯度的渗流作用下,沙砾土中的细颗粒在空隙的孔道中发生移动,并被水流带出基础以外,称为管涌;另一种情况是在黏性土或非黏性土中,渗透水流的水力梯度进一步增大,使坝基的局部土体表面隆起或大块土体松动而随渗水流失的现象,称为流土。管涌、流土一般发生在背水坡脚附近地面上,多呈孔状出水口,冒出土颗粒和细沙。出水孔小的如蚁穴,大的可达几十厘米;少则出现一两个,多则出现冒泡群,冒沙处成“沙环”。有的出现为土块隆起、膨胀、浮动和断裂等现象。管涌险情,随着库水位上升,高水位持续时间增长,涌水量和夹沙量相应增多,孔口不断扩大,若不及时抢护,任其发展,就有可能导致坝身局部塌陷,有溃坝的危险。
2.出险原因
坝基出现管涌流土的原因,一般是地基上覆盖有弱透水层,下面有强透水层。在汛期高水位时,渗透坡降变陡,渗透流速加大。当渗透坡降大于地基表层弱透水层允许的渗透坡降时,即在坝下游坡脚附近发生渗透破坏,形成管涌或流土。渗水将地层中的粉细沙颗粒带出。
3.抢护原则
坝基管涌、流土的发生,其渗流入渗点一般在坝的临水面深水下的强透水层的露头处,或上游防渗铺盖较薄,质量差,在高水头的作用下,穿透防渗设施而形成的。由于水深,很难在临水面进行处理,一般均在背水面进行抢险。其抢险原则,应以“反滤导渗,控制涌水,留有渗水出路”为原则。这样既可以使粉细沙层不再被破坏,又可以降低深水压力,使险情得以稳定。
4.抢护方法
(1)反滤压盖。在背水坝脚险情处,抢筑反滤压盖,制止地基土沙流失,以稳定险情。一般适用于管涌或流土处数较多,面积较大,并连成片,渗水流沙比较严重的地方。根据所用反滤料不同,具体抢筑方法有以下几种:
①土工织物反滤压盖。此法适用于铺设反滤料面积较大的险情。在清理地基时,应把一切带有尖、棱的石块和杂物清除干净,并加以平整。先铺一层土工织物,其上铺砂石透水料,最后压块石或沙袋一层。②沙石反滤压盖。在沙石料充足的情况下,可以优先选用。在抢险前,先清理铺设范围内的杂物和软泥,对其中涌水涌沙较严重的出口用块石或砖块抛填,以消杀水势,同时在已清理好的大片有管涌或流土群的面积上,普遍盖压粗砂一层,厚约20厘米,其上再铺小石子和大石子各一层,厚度均约20厘米,最后压盖块石一层,予以保护。③梢料反滤压盖。在土工织物缺少的地方,也可以就地取材,采用梢料反滤压盖。其清基要求、消压渗水水势均与土工织物、沙石反滤压盖相同。在清理地基后,铺筑时,先铺细梢料,如麦秸、稻草等厚10~15厘米,再铺粗梢料,如柳枝、秫秸等厚约15~20厘米,粗细梢料共约30厘米,然后上铺席片或草垫等。这样层梢层席,视情况可铺一层或连续数层,然后上面压盖块石或沙袋,以免梢料漂浮。必要时再盖压透水性大的沙土,修成梢料透水平台。但梢层末端应露出平台脚外,以利渗水排出。总的厚度以能制止涌水带出细沙,浑水变清水,稳定险情为原则。
(2)反滤围井。在管涌流土处,抢筑反滤围井,制止涌水带沙,防止险情扩大。一般适用于背水坡脚附近地面的管涌、流土数目不多、面积不大的情况,或者数目虽多,但未连成大面积,可以分片处理。对位于水下的管涌、流土,但水深较浅,也可以采用此法。根据所用导渗材料不同,具体做法有以下几种:
①土工织物反滤围井。当上下游水头差较小时,可采用此法。在抢筑时,先将围井范围内一切带尖、棱的石块和杂物清除,表面加以平整。先铺土工织物,然后在其上填筑沙袋或沙砾石透水料,周围用土袋垒砌,做成围井。围井高度一般使渗水不夹带泥沙从井冒出为度。按出水口数量多少,分布范围,可以筑成单独或多个围井,也可连片围成较大的井。
②沙石反滤围井。在抢筑时,其施工方法与土工织物反滤围井基本相同,只是用沙石反滤料代替土工织物。按反滤要求,分层抢铺粗沙、小石子和大石子,每层厚度约20~30厘米。反滤围井完成后,如发现填料下沉,可继续填充滤料,直到稳定为止。沙石反滤围井筑好后,管涌流土险情已经稳定,再在围井下端,用钢管穿过井壁,将围井内的水位适当排降,以免井内水位过高,导致围井附近再次发生管涌、流土和井壁倒塌,造成更大险情。对小的管涌或流土群,也可用无底水桶和汽油桶等套在出水口处,在桶中抢筑沙石反滤料,也能起到反滤围井的作用。在易于发生管涌或流土的地段,有条件的也预先备好不同直径的反滤水桶。
③梢料反滤围井。在土工织物和沙石料缺少的地方,一时难以运到又急于抢护,也可以就地采用梢料代替。细梢料可采用麦秸、稻草等厚约20~30厘米,粗梢料可采用柳枝和秫秸等厚约30~40厘米。其填筑要求与沙石反滤围井相同。但在反滤梢料填好后,顶部要用沙袋或块石压牢,以免漂浮冲失。
(3)减压围井。在坝的背水坡脚附近险情处使用土袋抢筑围井,抬高井内水位以减小临水和背水的水头差,降低渗透压力,减小水力坡降,制止渗透破坏,以稳定管涌、流土险情。此法适用于临背水头差较小,高水位持续时间短,出现管涌和流土的周围地表坚实、完整,透水性较小,未遭破坏,出险处缺少土工织物和反滤沙石料。具体做法有以下几种:
①无滤层围井。在管涌或流土周围用土袋垒砌无滤层围井,随着井内水位升高,逐渐加高加固,直到制止涌水带沙,险情固定。
②无滤层水桶。对个别或面积较小的管涌或流土,可采用无底的水桶或木桶,紧套在出水口上面,四周用土袋围筑加固,做成无滤层水桶,靠桶内水位上升,逐渐减小渗水压力,制止涌水带沙,使险情趋于稳定。
③背水月堤。当背水坡脚附近分布范围较大的管涌群时,可在坝的背水坡脚附近抢筑月堤,截蓄涌水,抬高水位。月堤可随水位增高而加高加固,直到制止涌水带沙,险情趋于稳定为止。对背水月堤的实施,必须慎重考虑月堤填筑工作量及完工时间,是否能适应管涌、流土险情的发展和安全的需要。
(4)透水压渗台。在土坝的背水坡脚抢筑透水压渗台,可以平衡渗压,延长渗径,减小水力坡降,并能导出渗水,防止涌水带沙,使险情趋于稳定。此法适用于管涌或流土较多、范围较大,反滤料缺乏,但沙土料源比较丰富的地方。具体做法:先将抢险范围内的杂物清除,用透水性大的沙土修筑平台。透水压渗台的尺寸,应根据地基土质条件,分析弱透水层底部垂直向上渗压分布情况和修筑压渗台的土料物理力学性能,分析其在自然容重或浮容重情况下,平衡自下向上的承压水头的渗压台所必需的厚度,以及因修筑渗压台导致渗径的延长、渗压的增大所需要的台宽与台高。
(5)水下管涌抢护。在坝后、坑塘(如鱼塘等)、排水沟或洼地等水下出现管涌时,可结合具体情况,采取以下办法:
①填塘。在人力、时间和取土条件能够迅速完成任务时,可采用此法。对严重的管涌,再填塘前应先抛石、砖等填塞,待水势消减后,集中人力和抢护机械,采用沙土或粗沙将坑塘填筑起来,制止涌水带沙,稳定险情。
②水下反滤层。如坑塘过大,用沙土填塘有可能贻误时机时,可采用水下抛填反滤层。在抢筑时,从水上直接向管涌区内分层按要求倾倒沙石反滤料,使管涌处形成反滤堆,制止细土粒外流,以控制险情发展。这种方法用沙石较多,以可用土袋做成水下围井,以节省沙石反滤料。
③抬高坑塘和排水沟水位。此法作用原理与减压围井相似。为了争取时间,常利用管道引水入塘或临时安装抽水机引水入塘,抬高水位,减小临背水头差,制止涌沙现象。
(6)流土抢护。一般可在隆起的部位,就地取材,铺麦秸或稻草一层,20~30厘米,其上再铺柳枝或秸料一层,厚约20~30厘米。如厚度要超过30厘米时,可横竖分层铺放,然后在其上压土袋或块石。
5.注意事项
(1)在坝的背水坡附近抢护时,切忌使用不透水的材料堵塞,以免截断排水出路,造成渗透坡降加大,使险情恶化。
(2)坝的背水坡抢筑压渗台,不能使用黏土料,以免造成渗水无法排出,加剧险情。
(3)无滤层减压围井法的采用,必须具备减压围井法所提出的条件,同时由于井内水位高,压力大,井壁要有足够的高度和强度,并应严密监视井壁周围地面是否有新的管涌出现。同时,还应注意避免在险区附近挖坑取土。
(4)对严重的管涌、流土的抢护,应以反滤围井为主,并优先选用沙石反滤围井,辅以其他措施。反滤盖重层及压渗台只能适用于渗水量和渗透流速较小的管涌或普遍渗水的地区。
八、溢洪道险情的抢护
1.溢洪道常见的问题及其原因
溢洪道是宣泄洪水,保障水库安全的重要设施。在水库运行中,常见的问题有:
(1)泄洪能力不足。其原因有溢洪道开挖断面及高程未达设计要求;进口段前堆弃渣,影响泄洪;拦鱼设备和交通桥墩阻水;为了兴利多蓄水,在溢洪道上临时堆筑的小子埝,未能在汛前拆除等。
(2)闸墩和堰身混凝土裂缝。这种现象较为常见。岩基上闸墩底部中间部位,常有多条向上的贯穿裂缝出现,破坏了闸墩的整体作用,影响建筑物的安全,需要进行表面封堵和内部灌浆。主要原因是温度应力引起的。土基上闸墩裂缝则因不均匀沉陷造成。
(3)陡坡底板掀起,消能设施冲毁。其原因有:底板扬压力过大,严重渗漏和不均匀沉陷引起;岩基表层风化岩未彻底清理,与护砌混凝土板结合不牢;混凝土或砌筑砂浆标号偏低;表面不平整,局部引起空蚀;排水设施未按设计施工;基础开挖长期泡水,地基抗冲强度低;排水设施堵塞,止水材料腐烂失效等。
2.溢洪道损坏的抢护
(1)降低扬压力。溢洪道底部扬压力过大是造成底板破坏的主要原因。降低扬压力的办法,一般是上游加强防渗措施,下游改善排水条件。
(2)表面破坏的抢护。可用水泥速凝砂浆、沥青砂浆或环氧砂浆修补。如底板被掀起、折断等,可临时抛块石、柳石枕或铅丝笼抢护。
九、输水洞险情的抢护
1.输水洞常见的问题及其原因
水库的输水洞一旦出现险情,如抢护不当或抢救不及时,也将危及土坝安全,必须予以重视。
(1)输水洞与土坝结合部位的渗水和漏洞。混凝土和浆砌石与土坝结合部位,由于接坡较陡,涂料回填不实,建筑物与土坝承受的荷载不均匀,很容易引起沉陷不均,产生裂缝。一旦迎水面水位升高或遇降雨产生径流,水体沿建筑物与土坝结合部位的裂缝中流动,可能造成集中渗漏。严重时,在建筑物下游坡面造成渗水漏洞险情,危及建筑物及土坝安全。
(2)输水洞洞身裂缝。①遭遇超标准洪水,建筑物超载或受力分布不均,使工程结构拉应力超过设计安全值;②地基承载力不均匀或遭受渗透破坏,建筑物在自重作用下产生较大的不均匀沉陷,造成建筑物裂缝或分缝止水破坏;③地基不均匀沉陷引起裂缝;④洞身承受不均匀或集中荷载引起裂缝;⑤因施工不符规定等原因引起的裂缝;⑥洞内水流流态改变引起断裂;⑦地震、爆破、水流脉动引起对建筑物的震动,地基液化,造成建筑物裂缝。
(3)冲刷破坏。在汛期,输水建筑物的防冲工程,如裹头、护岸、护坡、翼墙、消力池和海漫等,如遇高水位放水泄流时,有可能造成冲刷破坏。主要原因是:①超标准设计洪水下泄;②原设计不符合要求或没有设计;③施工质量差;④管理运用不当。
2.输水洞险情的抢护
(1)对于建筑物与土坝结合部位的渗水和漏洞,抢护原则是“临水截渗,背水导渗”。其具体有关方法详见土坝渗水抢护与土坝漏洞的抢护部分。
(2)对于洞身裂缝,通常采用的方法是:①环氧砂浆堵漏。沿裂缝凿槽,然后用环氧砂浆填塞缝槽。对于侧面裂缝,可用“V”形槽;对于顶部裂缝或有渗水的裂缝,可采用里宽外窄的梯形槽;对于水平缝,可采用上宽下窄的梯形槽。如浆砌石和混凝土块体砌缝以及伸缩缝破坏,渗水严重,应先将缝中碎渣、杂物清除干净,用沥青麻丝或桐油麻丝填塞压挤,再用水玻璃掺水泥止渗,然后用防水砂浆或环氧砂浆填充密实,并予以勾缝。②防水快凝砂浆堵漏。在水泥砂浆内加入水剂,使砂浆具有防水和速凝性能。先将混凝土或砌体裂缝凿成深约2厘米,宽约20厘米的毛面,清洗干净后,在表面涂一层防水灰浆,厚1毫米左右,待硬化后即抹一层厚0.5~1厘米的防水砂浆,再抹一层灰浆,等硬化后再抹一层砂浆,交替填抹直至与原砌体齐平为止。
(3)冲刷破坏的抢护
①上游泄流顶冲淘刷抢护。主要措施是抛料物抢护。如上游裹头、护岸、护坡、翼墙被淘刷时,可在出险处抛大块石、柳石枕、石笼,直至高出水面0.5~1米为止,防止继续淘刷,并加强监视。如险情恶化,应继续抛填物料。
②下游冲刷破坏抢护:
a.断流抢护。在条件许可时,可暂时关闭闸门,断流后取抢护措施:对浆砌块石部分,可用速凝砂浆补砌块石,对水下或土基部分,可抛石、柳石枕、石笼。b.筑潜坝缓冲。当下游消能设施护底被淘刷,危及建筑物安全时,对被淘刷部位除进行抛石、枕、笼防护外,也可在海漫末端或下游抢筑潜坝,增加下游水深,抬高水位,减轻冲刷。潜坝可用抛柳石枕、石笼等做成。c.短丁坝挑流。用石、枕堆成短丁坝,可以将水流挑向远处,保护被淘刷部位。短坝与水流方向成60°~70°角,适用于水深流急,淘刷严重的部位。当一座短坝不起作用时,可以多做几座。有条件时(如流速较小),还可用沙袋抢筑导水墙,将尾水隔离坝脚。
中小型水库防汛抢险工作,主要包括四个方面工作,一、水库工程汛前检查观测。二、水库工程汛前维修及养护。三、水库汛期调度。四、水库工程汛期抢险。
一、水库工程汛期前的检查观测
1.水库工程汛前检查观测的主要内容
水库工程检查观测的内容一般分为检查和用专门仪器设备观测两部分。
检查是指通过眼看、手摸、耳听或用简单的工具,经过对水库的三大件,土坝、溢洪道、输出洞工程进行直观检查,了解建筑物是否发生损坏和出现异常现象。
观测是指用专门的仪器设备定期观测。包括建筑物的垂直位移、水平位移、裂缝、浸润线、渗流量、导渗效果、绕坝渗流、水位形态及降雨量、水位、流量、波浪、冰棱、水质监测等项目。
2.土坝滑坡裂缝的特征
土坝出现裂缝时,有以下4个特征:
①裂缝两端向坝坡下部弯曲,呈抛物线型。
②裂缝两端发生错位,挖试坑观察发现在模剖面上裂缝向坝脚方向弯曲。
③裂缝以下的坝脚附近发生隆起。
④裂缝宽度和两侧错位发展很快。
如具备以上特征,可判断该土坝发生了滑坡。
3.关键时刻,土坝滑坡的检查
①汛期持续高水位运行,应重点检查下游坡面坝脚附近地面是否有滑坡征兆。
②水库水位迅速下降时,应重点检查上游坡面是否有滑坡征兆。
③长历时大强度降雨时,注意检查上、下游坝坡是否因水量过大而发生的滑坡现象。
④发生地震后,应全面对大坝进行检查。
4.坝体塌坑原因的判断
坝体塌坑一般是由渗流引起的。坝内输水洞轴线附近出现塌坑,可能是输水洞漏水造成的;靠近进水塔附近有塌坑,可能是进水塔壁裂缝水或塔身与洞体结合部位裂缝漏水;紧靠山坡的坝脚有塌坑,可能是坝体与岸坡接合部位漏水造成的,也可能发生了严重地绕渗造成的;对于与渗流无关的塌坑,一般来说,均属于坝体局部的密实度不够,或回填,人工扰动而造成的。
5.土坝渗流的观测
①观察坝背水坡及坝后地面,老河道有无阴湿,渗水现象,背水坡某高程以下全部湿润,说明浸润线已从坡面出逸,应加强浸润线和渗流的观测,找出原因,采取措施。
②当坝后出现翻沙冒水(泉眼),可能是发生管涌和流土的征兆,应配合观察上游水面有无漩涡,上游坡面有无塌陷,应迅速判定渗流变形的性质和程度,及时采取处理措施。
在观察土坝的同时,也应注意检查溢洪道,输水洞的安全隐患,也要检查闸门,启闭等设备的运行状态。
6.土坝浸润线的观测
①土坝一般应布置2个断面测压管,每个断面不少于3个。
②带排水棱体均质土坝测压管一般布置3个(一个断面上)测压管。其高、中水位时,注意观测管中水位变化情况。
二、水库工程汛前维修
水库工程通过汛前检查观测,发现问题,要及时采取维修措施以保安全度汛。下面重点介绍土坝渗透变形和滑坡的处理措施。
1.土坝渗透变形的处理原则和常用的措施
当坝身或坝基发生渗透变形时,总的处理原则是,上游加固加强防渗,下游搞好排水导渗,保护出口。具体方法应根据不同的破坏原因和部位“对症下药”,采取相应处理措施:
①坝身和坝基严重渗漏,可采用黏土、水泥灌浆处理。
②局部坝身损坏漏水,上游可增设黏土辅盖,土工布防渗方法,下游可修复坝身,回填均质土料。
③当下游浸润线抬高逸出点上移,坡面严重渗水时,可开设导渗汤,贴坡加固、压渗方法处理,也可以增减压井减压。
2.土坝非滑(坡)动性裂缝的处理方法
①对于坝内较深的非滑动性裂缝,可采用黏土灌浆方法处理,一般可用重力灌浆或压力灌浆法。灌浆的浆液通常为黏土泥桨,在浸润线以下部位,可用黏土水泥浆。
②对于坝体表层裂和防渗部位裂缝,通常采用开挖回填处理方法,开挖前应在裂缝内注入石灰水,以便掌握开挖边界。一般沿裂缝走向开挖梯形坑槽,开挖长度应超过裂缝两端1.0米以外,深度超裂缝0.5米,坑底至少为0.5米,边坡应满足稳定边坡和新旧坝体结合的要求,较深坑也可开挖成阶梯形,回填土要保证适度含水量,注意夯实。
3.土坝滑坡的处理方法
土坝滑坡处理的原则是:上部减载,下部无重。具体原因是处理滑坡的依据,应根据不同原因而确定处理措施。
①如果原因是坝身填土碾压不实,造成浸润线过高而引起的滑坡。如正值汛期,应尽快采取放水,达到较低水位,在水面允许的情况下进行抢修,具体原则是,上游以防渗为主,下游同时采取压坡,导渗和减缓坝坡等措施处理,一般方法上游应采用黏土或土工布防渗处理,下游排水和阻滑方法进行,下游可以筑反滤支撑体,高度应不小于滑坡体高度的一半,边坡为1∶3或1∶5,填土厚度为0.5~0.8米,底部铺放双向水平反滤体为与原排水体相连接。
②如果是因为坝体抗剪强度低,背水坡陡而引起的滑坡在有条件的情况下(在汛期)应尽快降低水位,同样采用坝脚处排水无重,在压重台和后坝坡接合面上设置双向反滤层,其厚度不应小于0.8米。
③滑坡处理的注意事项:a.开挖和回填的次序应符合上部减载,下部无重的原则。切忌在滑坡上部压重或先在滑坡下部开挖。开挖回填应分段进行,保持允许的开挖边坡,开挖中对于稀泥和新旧土都应彻底清除。b.严格控制回填土的质量,土料含水量和干容重要符合设计要求,新旧土体结合面应进行凿毛处理。c.滑坡的重裂缝不宜采用灌浆法处理。d.滑坡处理前,可用不透水布覆盖,防止水流入裂缝。
三、水库汛期控制运用及调度
1.水库防洪限制水位的确定
①确定水库防洪限制水位时,计算出防洪与兴利的共同库容。
共同库容=9月20日至次年4月底来水量-同期损失量-同期用水量
②计算出防洪限制水位的相应库容
防洪限制库容=正常蓄水位库容-共同库容
③再由防洪限制库容,查水库的水位与库容曲线既得防洪限制水位。
例如:某水库正常蓄水位为53.5米,相应库容为9470万立方米,该水库以灌溉为主,自5月份开始供水,经推算水库设计枯水年汛后,9月21日至4月30日来水量为2840万立方米,损失量为370万立方米,用水量为500万立方米。计算出防洪汛限水位。
共同库容=2840-370-500=1970万立方米
防洪汛限库容=9470-1970=7500万立方米
根据水库水位库容曲线查得,汛限水位为51米。
2.水库允许最高洪水位的确定
汛期水库会出现“水库允许最高洪水位”的特征值。
①一般来说它应该等于设计洪水位。
②但遇到大洪水时,按确保大坝安全要求,允许超过设计洪水位,可以达到乃至超校核水位。
③但如水库属病险库,则应核对水库险情确定最高洪水位,即允许最高洪水位。
据我市情况,中小型水库均应按第一种情况掌握,除非遇到较大洪水,受泄流量能力的限制,可能会出现第二、三种情况,但风险较大。
3.水库洪水总量预报方法
作为水库的管理人员,特别是汛期,应根据水库上游降水情况来预测入库总量,确保水库安全度汛。
入库洪水总量应按下式计算:W=0.1RF
式中:W——入库洪水总量(万m3);
0.1——单位换算系数;
R——径流深(mm);
F——水库集雨面积(km2)
上式中,F为已知,R可用水库本身的降雨径流相关曲线或已有的当地流域设计暴雨洪水图集查得。也可以用径流系数法求得。公式:a=R/P式中:a—径流系数;P—流域平均雨量(mm)根据a=R/P的公式求出历年各次洪水的径流系数a加以平均—得出洪水期的平均径流系数(a)就可以得出径流深R=aP;
例:某水库次流域平均雨量P=75mm,选用径流系数a=0.45,则产生径流深为R=aP
R=0.45×75=33.8mm
再预报入库洪水量,W=0.1RF如果流域面积为133km2(棋盘山)
W=0.1×33.8×133=449.54万m3
注意:径流系数大小,对洪水总量预报精度有很大影响,运用时必须和前期降雨及土壤含水量等情况结合起来仔细慎重选取,否则,预报与实际相差较大。
4.洪峰流量预报方法
①有实测水文资料时可作本水库的洪峰和径流深相关图;
②无实测水文资料时可以借用流域特性相似的水文站(或水库)
Q入m=Qm借(F/F借)2/3
式中:Q入m——本水库入库的洪峰流量(m3/s);
Qm借——借用水库的入库洪峰流量(m3/s);
F——本水库集雨面积(km2);
F借——借用水库集雨面积(km2);
例如:Qm借=80m3/s,本水库流域面积150km2,借用水库流域面积133km2。
求:Q入m=80×(150/133)=90.2(m3/s)
5.水库防洪能力预报方法
①水库不溢洪情况下的防洪能力计算步骤如下:1)查出溢洪道顶(堰顶)以下空库库容W1(万m3);2)将空库库容W1换算为径流深R1(mm)。
R1=10×W1/F
式中:10——单位换算系数;
F——水库集雨面积(km2)。
3)将径流深R1换算为雨量P1,即为允许最大降雨量值,P1=R1/a
式中:a洪水径流系数,可用径流系数法求得,也可根据前期降雨等情况确定,如前期降大雨a=0.85;中雨a=0.65;小雨a=0.47。
例:某水库集水面积为50km2,溢洪道堰顶以下库容为320万m3,现在库容为120万m3,则:W1=320-120=200万m3;径流深R1=10×W1/F=10×200/50=40mm;
如流域内前期降中雨a=0.65,则允许最大降雨量P1=R1/a =40/0.65=61.5mm。
②水库溢洪情况下的防洪能力计算:
先求出可防御的洪水总量WW=W1+V滞+W溢
式中:V滞——溢洪道堰顶至允许最高水位的库容(万m3);
W溢——溢洪道泄水量W溢=0.36×1/2qmt
qm——溢洪道允许最高水位的泄流量(m3/s);
t——泄洪历时(小时);
求出W以后,在按上述第一种情况下的R=10×W/F然后求出:P=R/a=10×W/aF
四、水库防汛抢险
1.防止土坝漫溢的方法
①抢修子堤:可用土料筑堤,垒筑草袋子(编织布袋)子堤;
②有防浪墙的可利用防浪墙筑堤。
2.加大水库泄流量的方法
①溢洪道尽量过流;②输水洞加大泄流;③必要时打开非常溢洪道等方法;④有副坝的水库可考虑破副坝保主坝的办法。
3.抢修坝身渗洞的方法
①找到漏洞的位置。
②采取上堵下排的办法。
③抢修坝后围井,反滤围井。
4.抢修坝身渗水的方法
①反滤法坝后修反滤体。
②芦柴导渗。
③开沟导渗。
5.防风浪的措施
①砂袋、石袋、土袋防浪。
②柳把排防浪。
③草排防浪。
④挂柳防浪。
6.溢洪道消能破坏抢修
①抛石护底。
②卵石笼护底。
③石笼护底抢护。
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