本手册堤坝均指土石堤坝。全市现有中小型水库242宗、河海堤防167km。
一、渗水抢险
对堤坝渗水的抢护,应以"临水截渗、背水导渗"为原则,从而减少水体入渗、降低浸润线、稳定堤身。可在临水坡用透水性小的粘性土抛筑前戗,也可用蓬布、土工膜隔渗,以阻止或减少水体向堤内渗透;背水坡用透水性大的砂、石、土工织物(俗称土工布)或柴草覆盖形成反滤层,使提内水流出,且不带走土粒,从而起到降低浸润线、稳定堤身的作用。简称"上截下排"。
在抢护渗水之前,应查明发生渗水的原因和险情的程度,结合险情和水情,决定采用"截渗"、"导渗"单一措施或"截渗导渗并重"的综合措施及时抢护。
1、临水截渗
为减少向堤坝的渗水量,降低浸润线,达到控制渗水险情发展和稳定堤坝边坡的目的,可采用临水截渗。一般根据临水的深度、流速,风浪的大小,取土的难易,酌情采取以下方法。
(1)土工膜截渗。当缺少粘性土料时,在水深较浅时,可采用土工膜加保护层的办法,达到截渗的目的。具体做法是:①在铺设前,应清理铺设范围内的边坡和坡脚附近地面,以免造成土工膜的损坏;②土工膜沿边坡的垂址长度可根据具体尺寸预先粘结好,以满铺渗水段边坡并深入临水坡脚以外1m以上为止。顺边坡宽度不足可以搭接,但搭接长应大于0.5m;③铺设前一般在临水堤坝肩上将土工膜卷在8~10m的滚筒上,在卷滚前,土工膜的下边折叠粘牢形成卷筒,并插入直径4~5cm的钢管加重(如无钢管可填充土料、石块等),使土膜能沿坡紧贴展铺;④土工膜铺好后,应在其上满压1~2层内装沙石的土工膜袋。由坡脚下端压起,逐层错缝向上压,不留空隙,作为土工膜的保护层,同时起到防风浪的作用。(见图1-1)。
(2)抛粘土截渗。当临水不太深,风浪不大,附近有粘性土料,而且取土较易,可采用此法。具体做法是:①、根据堤坝渗水范围和渗水严重程度确定抛筑尺寸。一般顶宽3~4m,长度至少超过渗水段两端各3m,前戗顶可视背水坡渗水最高出逸点的高度决定,一般高出水面约1m;②、抛土前应将边坡上杂草、树木尽量清除,以免抛填不实,影响戗体截渗效果;③、在临水堤坝肩准备好粘性土料,然后集中力量沿临水坡由上而下,由里而外,向水中缓慢推下。由于土料入水后的崩解、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,也可使用船只抛土(见图1-2)。
(3)土袋前戗截渗。当临河水流较急或风浪较大,土料易被冲失,可在水面以下堤坝坡脚以外先用土袋筑一隔墙,然后再抛填土料。具体做法是:在临水堤坝脚以外用土袋筑一道防冲墙,其厚度及高度以能防止水流和波浪冲刷戗土为度(见图1-3)。
2、反滤沟导渗
当堤坝背水坡大面积严重渗水时,开挖导渗沟、铺设反滤料。土工织物和加筑透水后戗等方法,引导渗水排出,降低浸润线,但必须避免水流带走土料颗粒,使险情趋于稳定。具体做法简述如下:
(1)沙石导渗沟。堤坝背水坡导渗沟的形式一般有纵横沟、"Y"字形沟和"人"字型沟等。沟的尺寸和间距应根据渗水程度和土壤性质确定。顺堤坝边坡的竖沟一般每隔6~10m开挖一条沟深一般不小于0.5m。在施工时,可沿坡脚稍下游开挖一条排水纵沟,填好反滤料。纵沟应与附近地面原有排水沟渠连通,将渗水排至远离坡脚外。然后在边坡上开挖导渗竖沟,与排水纵沟相连。逐段开挖,逐段填反滤料,一直挖填到边坡出现渗水的最高点稍上。开挖时严禁停工待料,导致险情恶化。导流竖沟底坡一般与堤坝边坡相同,边坡以能使土体站得住为宜,其沟底要求平整顺直。如开沟后排水仍不显著时,可于竖沟之间增加密度或开斜沟,以改善排渗效果。导渗沟内要按反滤层要求分层填放粗沙、小石子(卵石或碎石,一般粒径0.5~2.0cm)、大石子(卵石或碎石,一般粒径4~10m),每层厚度要大于20cm。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。反滤料铺筑时,要严格掌握下细上粗,两侧细中间粗,分层包住,切忌粗料(石子)与导渗沟底沟壁土壤接触,并粗细不能掺合。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铺草袋或土工织物,然后压上土袋、块石保护(见图1-4、图1-5)。
(2)土工织物导渗沟。沟的开挖方法与沙石料导渗沟相同。土工织物是一种能够防止土粒被水流带出的导渗层。如当地缺乏反滤的沙石料时,可选用符合滤层要求的土工织物,将其紧贴沟底和沟壁铺好,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,其搭接宽度不小于20cm。在透水料铺好后,上面铺盖草袋、土工织物,并压以土袋、块石保护。被开挖土层厚度不得小于0.5m。在坡脚应设置排水纵沟,并与附近排水沟渠连通,将渗水集中排向远处(见图1-4、图1-5)。
3、反滤层导渗
当堤坝透水性较强,背水坡土体过于稀软,经挖沟实验,采用导渗沟确有困难。同时反滤料又比较容易取得,可采用此法抢护。该法是在渗水边坡上满铺反滤层,使渗水排出。一般背水坡导渗上部压块石保护,并延至堤脚以外,起镇脚作用,以防滑坡。根据使用反滤材料不同,有以下几种方法:
(1)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。清除厚度约10~20cm。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反滤料相同(见图1-6)。
(2)土工织物反滤层。按沙石反滤层的要求,在渗水边坡清好后,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20cm。然后再满铺一般透水料,其厚度不小于40~50cm。上面铺盖草袋等压土,最后再压块石或土袋保护(见图1-7)。
4、透水压浸台
当堤身单薄、背水坡较陡、外滩狭窄、内坡产生严重散浸时,可用此法。即先将背水坡渗水范围的软泥、草皮杂物等清除,其开挖深度10~20厘米,然后采用比堤坝透水性大的砂料填筑,要密实。压浸台一般高出浸润线出逸点0.5~1.0m,顶宽2~4m,外坡一般1:3~1:5,长度应超过散浸堤段两端各3米以上。堤脚以外挖一排水沟,将渗水导排到低洼之处(见图1-8)。
在渗水抢险中,应注意以下事项:
(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,施工较难。为了避免耽误时机,应在临水截渗措施实施同时,更要注意在背水面抢作反滤导渗。
(2)在渗水堤坝段的坡脚附近,如有深潭,池塘,在抢护渗水险情的同时,应在堤坝坡脚处抛填块石或土袋固基,以免因堤坝基础变形而引起险情扩大。
(3)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暴晒的时间,并在完工以后,其表面应覆盖一定厚度的保护层。
(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)导渗沟开挖形式,从导渗效果看,斜沟("Y"型与"人"型)比竖沟好,因为斜沟导渗面积比竖沟大,渗水收效快,可结合实际,因地制宜选定沟的开挖形式,但背水坡一般不要开挖纵沟。
(6)在抢护渗水险情中,就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。
二、管涌抢险
管涌是指在高水位情况下,坝址下游坡脚附近或更远的地方,发生"流土"和"潜蚀"两种不同险情的统称,又称"泡泉"。管涌险情的发展,以流土最为迅速。如不及时抢护,任其发展,就将把堤坝工程地基下的沙层淘空,导致堤坝工程骤然塌陷,造成决堤溃坝。管涌出水孔径小的如蚁穴,大的可达几十厘米;少则出现一两个,多则出现冒孔群或称泡泉群,冒沙处形成"沙环"。有时也表现为土块隆起(即牛皮包)、膨胀、浮动和断裂等现象。
造成管涌的原因,一般是堤坝地基上面覆盖有弱透水层,下面有强透水层,在高水位时,渗透坡降变陡,渗透的流速和压力加大。当渗透坡降大于地基表层弱透水层允许的渗透坡降时,即在堤坝下游坡脚附近发生渗透破坏,或者在背水坡脚以外地面,因取土、挖坑等,破坏表面覆盖,在较大的水力坡降作用下,渗水冲破土层,将下面地层中的粉细沙料带出而发生管涌。
管涌抢护原则是,上堵下排,反滤压重,保护管涌出口。即在管涌入渗处,采用"临水截渗"措施,对管涌入口进行封堵;在管涌出口用透水材料进行反滤压重保护,即使透水层不再被破坏,又可降低渗水压力,使用险情得以稳定。
具体抢护方法有以下几种:
1、反滤围井
在翻沙鼓水处,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或洼地坑塘数目不多和面积不大,或数目虽多,但未连成大面积,可分片处理严重翻沙鼓水险情。对于水下的翻沙鼓水,当水深较浅,也可采用此法,根据所用导渗材料不同,具体做法有以下几种:
(1)砂石反滤围井。在抢筑时,先将围井范围内杂物清除,表现进行清理,周围用土袋垒砌做成围井。围井高度以能使水不挟带泥沙从井口顺利冒出为度。围井范围以能围住翻沙鼓水出口和利于反滤层的铺设为度,按出水口数量多少,分布范围,可以单独或多个围井,也可连片围成较大的井。围井与堤坝边坡或地面接触处必须填筑密实不漏水。井内如涌水较大,填筑反滤料有困难,可先用块石或砖块装袋填塞,待水势消杀后,在井内再做把滤导渗,即按反滤的要求,分层抢铺粗沙、小石子和大石子,每层厚度约20~30cm。反滤围井完成后,如发现填料下沉,可以继续补充滤料,直到稳定为止。沙石反滤围井筑好,翻沙鼓水险情已经稳定后,再在围井下端,用竹(钢)管,穿过井壁,将原为了保证反滤施工质量,临时抬高围井内的水位适当排降,以免因井内水位过高,导致围井附近再次发生翻沙鼓水和围井倒塌,造成更大险情(见图1-9)
(2)土工织物反滤围井。在抢筑时,其施工方法与沙石反滤围井基本相同。但在清理地面时,应把一切带有尖、棱的石块和杂物清除干净,并加以平整,先铺土工织物,然后在其上面填筑40~50cm厚的一般砖、石透水料(见图1-10)。
2、反滤压盖
在背水堤坝坡脚附近险情处,抢筑反滤压盖,降低涌水流速,制止地基泥沙流失,以稳定险情。一般适用于翻沙鼓水范围面积较大,漏水涌沙成片的地方。根据所用反滤材料不同,具体抢筑方法有以下几种:
(1)沙石反滤压盖。此法需要铺设反滤料面积较大,用沙石较多,在料源充足前提下,可以优先选用。在抢筑前,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,消杀水势,同时在已清理好的大片有翻砂鼓水冒孔群的面积上,普遍盖压粗沙一层,厚约20cm,其上先后再铺小石子和大石子各一层,厚度均约20cm,最后压盖块石一层,予以保护(见图1-11)。
(2)土工织物反滤压盖。抢筑土工织物压盖的要求与沙石反滤压盖基本相同。在清理好基础,并视需要抛石或砖块消杀水势后,先铺一层土工织物,再铺一般砖、石透水料厚度约40~50cm,最后压块石一层(见图1-12)。
3、减压围井(或称养水盆)
在堤坝背水坡脚附近险情处使用土袋抢筑围井,壅高井内水位,减小水头差,降低渗透压力,减小水力坡降,制止渗透破坏,以稳定管涌险情。此法适用临背水头差较小,高水时短,出现翻砂鼓水险情范围小,周围地表较坚实完整,未遭破坏,渗透性较小,出险处少,沙石反滤材料的翻沙鼓水险情抢护。
具体做法有以下几种:
(1)无滤层围井。在翻砂鼓水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,险情稳定(见图1-13)。
(2)无滤层水桶。对个别或面积较小的翻砂鼓水,可采用铁桶或木桶(无底),紧套在出水口上面,四周用土袋围筑加固,做成无滤层水桶,靠桶内水位升高,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(或称背水围堤)。当背水堤坝附近出现分布范围较大的翻砂鼓水险情时,可在堤坝出险范围外抢筑月堤,截蓄涌水,抬高水位。月堤可随水位升高而加高加固,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与完工时间,是否能适应翻砂鼓水险情的发展和安全的需要(见图1-14)。
4、透水压渗台
在堤坝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,防止土沙细粒流失,使险情趋于稳定。此法适用于翻砂鼓水险情较多、范围较大、反滤料缺乏,但沙土料源丰富的堤坝处。
具体做法:先将抢筑范围内的杂物清除,对较严重的管涌或流土的水口用砖、石填塞,待水势消杀后,用透水性大的沙土修筑平台,即为透水压渗台。其长、宽、高等尺寸视具体情况确定,透水压渗台的宽、高,应根据地基土质条件,计算其渗流,分析弱透水层底部垂直向上渗压分布和修筑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所必须的厚度,以及因修筑渗压台导致渗径的延长,渗压的增大,最后所需要的台宽与高来确定,以能制止涌沙,使浑水变清为原则。
5、水下翻砂鼓水抢护
在坑、塘、水沟和水渠等水下出现涌泉时,可结合具体情况。采用以下方法:
(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。填塘前应对严重的涌泉先抛砖、石等填塞,待水势消减后,集中人力和抢护机械,采用沙性土或粗沙将坑塘填筑起来,以制止涌水带沙。
(2)水下反滤层。如坑塘过大,用沙土填塘耽误时机时,可采用水下抛填反滤层,在抢筑时,应先填塞较严重的涌泉,待水势消杀以后,从水上直接向管涌区内分层按要求倾倒沙石反滤料,使涌泉处形成反滤堆,不使土粒外流,以控制险情发展。这种方法用沙石较多,亦可用土袋做成水下围井,以节省沙石反滤料。
(3)抬高坑塘沟渠水位。此法的作用原理与减压围井类似。为了争取时间,常利用涵闸管道或临时安装抽水机引水入塘,抬高坑塘沟渠水位,减少临背水头差,制止涌沙现象。
6、"牛皮包"的处理
针对地表土层系草根或其它胶结体把粘性土层凝结在一起,渗透水压未能顶破表土而形成的鼓包,实际上是流土现象。一般可在隆起的部位,铺一层土工布,然后满铺一层透水料,其厚度不小于40~50cm,最后在其上压土袋或块石。
在抢护翻砂鼓水时,应注意以下事项:
(1)在堤坝背水坡附近抢护时,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。各种方法处理后排出的清水,应引至排水沟。
(2)堤坝背水坡抢筑压浸台,不能使用粘性土料,造成渗水无法排出,加剧险情。
(3)对无滤层减压围井的采用,必须具备减压围井中所提条件,同时由于井内水位高,压力大,井壁围堤要有足够的高度和强度,并应严密监视围堤周围地面是否有新的管涌出现。同时,还应注意不要在险区附近挖坑取土,否则会因井大抢筑不及,或围堤倒塌,将会造成决堤溃坝危险。
(4)对严重的翻砂鼓水险情抢护,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。反滤盖层只能适用于渗水量较少,渗透流速较小的涌泉,或普遍渗水的地区。
三、漏洞抢险
在汛期或高水位情况下,堤坝背水坡或坡脚附近出现横贯堤坝本身或基础的渗流孔洞,称为漏洞。一般在临水坡水面有漩涡,背水坡有渗水出流。如漏洞流出浑,或时清时浑,均表明漏洞在迅速扩大,堤坝有可能发生塌陷,甚至溃决的危险。因此,发现漏洞险情,必须慎重对待,全力以赴,迅速进行抢护。
漏洞抢护的原则是:"前截后导,临背并举"。即在抢护时,应首先在临水坡面找到漏洞进水口,及时堵塞,截断漏水来源;同时,在背水漏洞出水口采用反滤和围井,制止土料流失,防止险情扩大。抢护漏洞的方法有:
1、临水截堵
当探摸到洞口较小时,一般可用软性堵塞,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塞;当洞口较多情况又复杂,洞口一时难以寻找时,可采用大面积蓬布或土工膜顺坡铺盖洞口;当水深较浅时,可在临水修筑月堤,截断进水。或者可在临水坡面进行粘土外帮坡,也可铺放蓬布、土工膜以起到防渗和堵截作用。
(1)塞堵法。当漏洞进口较小,周围土质较硬时,除急用棉絮、棉被、草包或编织袋包等物填塞外,还可用预制的软楔、草捆堵塞。这些方法适用于水浅、流速小,只有一个或少数洞口的地段,人可以下水接近洞口的地方。
(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粘土闭气,以截断漏洞的水流。根据覆盖材料不同,有以下几种方法,具体做法如下:①铁锅盖堵。此法适用于水不太深、洞口较小和周围土质坚实的情况。一般用直径比洞口大的铁锅,正扣或反扣在漏洞口上,周围用胶泥封闭,可立即截断水流。为防止铁锅和洞口不密合,也可先将铁锅用棉衣、棉被等物包裹后再行扣压,待铁锅压紧后,盖压土袋,并抛填粘土,达到封堵严密,闭气断流(见图1-15)。
②网兜盖堵。在洞口较大的情况下,也可以用预制的方形网在漏洞进口盖堵。制做网兜一般采用直径1.0cm左右的麻绳或尼龙绳,织成网眼为20cm的网,周围再直径3cm的麻绳作网框,网宽一般2~3m,长度应为进水口至堤顶的边长两倍以上。在抢堵时,将网折起,两端一并系牢于堤顶的木桩上,网中间折迭处坠以重物,将网顺边坡沉下成网兜形,然后在网中抛以柴草、泥土或其它物料,以堵塞洞口。待洞口覆盖完成后,再压土袋,并抛填粘土,封闭洞口。③蓬布或土工合成膜布盖堵。当洞口较大时或附近洞口较多,可采用大面积蓬布,沿迎水堤坝肩从上往下,顺坡铺盖洞口,然后抛压土袋,并抛填粘土,形成前戗截渗(见图1-16)。
(3)戗堤法。当堤坝临水坡漏洞口较多较小,范围又较大,进水口难以找准或找不全时,可采用抛粘土填筑前戗或临水筑月堤的办法进行抢堵,具体做如下:①抛填粘土前戗。抛填粘土前戗的具体做法详见临水截渗的"抛粘土截渗"。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,对已找到的洞口,应采用取盖堵法,用软性料物盖堵(参见图1-2)。
②临水筑月堤。如临水水深较浅,流速较小,也要在洞口范围内用土袋修成月形围埝,将漏洞进口围在埝内,再填筑粘土进行封闭(见1-17)。
2、背水导渗
探找漏洞进口和抢堵,均在水面以下摸索进行,要作到准确无误不遗漏,并能顺利堵住全部进水口,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,以制止泥沙外流,防止险情继续扩大。采用的方法有反滤围井法、反滤压盖法和透水压渗合法(适用于出口小而多)。这些方法与管涌抢险相同。
在漏洞抢护中,应注意的事项是:
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。②在漏洞出水口处,切忌用不透水料强塞硬堵,导致堵住一处,附近又出现一处,愈堵漏洞愈大,致使险情扩大,甚至危及堤坝安全;
③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,洞口覆盖后即封严四周,同时迅速用充足的粘土料封堵闭气,否则一次堵复失败,洞口扩大,增加再堵的困难。
④无论对漏洞进水口采取哪一种办法探找和盖堵,都应注意探漏抢堵人员的人身安全,落实切实可行的安全措施 。
⑤漏洞抢堵闭气后,还应有专人看守观察,以防再次出险。
⑥凡发生漏洞险情的地段,大水过后,一定要进行锥探或钻探灌浆加固。必要时,要进行开挖翻筑。
四、滑坡(脱坡)抢险
堤坝出现滑坡或脱坡,主要是边坡失稳下滑造成险情。开始在堤坝顶部或边坡上出现裂缝,随着裂缝的发展,即形成滑坡。
滑坡的抢护原则是"上部削坡减载,下部固脚压重",设法减少滑动力并增加阻力。对因渗透作用引起的滑动,必须采取"前截后导"的措施,加强防渗与排水。在滑坡险情出现或抢护时,还可能伴随浑水漏洞,严重渗水以及再次发生滑坡等险情,在这种复杂紧急情况下,不要只采用单一措施,应研究多种适合险情的抢护方法,如抛石固脚、填塘固基、开沟导渗、滤水土撑、滤水还坡、围井反滤。在临水背水坡同时进行或采用多种方法抢护,以确保堤坝安全。
(一)背水坡滑坡抢险方法:
1、滤水土撑
如系背水坡局部滑坡,滑坡土体较小,裂缝错位不大,可在其范围内全面抢筑导渗沟,导出滑坡体渗水,降低浸润线,并采取间隔抢筑透水土撑,防止背水坡继续滑脱。该法适用于背水堤坝边坡排渗不畅,范围较大,取土又较困难的堤坝段。具体做法是:先将滑坡体松土清理,然后在滑坡体上顺坡到脚直至拟筑土撑部位挖沟,沟内按反滤要求铺设土工织物滤层或分层铺填砂石等反滤材料,再在其上做好覆盖保护。并按滤沟向下游挖明沟,以利渗水排出。抢护办法同渗水抢险采用的导渗法。土撑可在导渗沟完成后抓紧抢筑,其尺寸应视险工情况和水情确定。一般每条土撑顺堤坝方向10m左右,顶宽5~8m,边坡1:3~1:5,间距8~10m,撑顶应高出浸润线出逸点0.5~2m,土撑采用透水性较大土料,分层填筑夯实。如基础不好或背水坡脚靠近坑塘或渍水软泥等,需先用块石、沙袋固基,用沙性土填塘,其高度应高出渍水面0.5~1.0m。也可采用撑沟分段结合,即在两土撑之间,在滑坡体上顺坡做反滤沟,覆盖保护,在不破坏滤沟前提下,撑沟可同时施工(见1-18)。
2、透水压浸台
如系背水坡滑坡险情严重,可在其范围内全面抢护导渗后戗,既能导出渗水,降低浸润线,又能加大堤坝断面,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(参见图1-8)。具体做法与上述滤水土撑法相同。其区别在于滤水土撑法抢筑土撑是间隔抢筑,而透水压浸台则是全面连续抢筑,其长度应超过滑坡地段的两端各5~8m。当滑坡面土层过于稀软不易做导滤沟时,常用土工织物、沙石作反滤材料的反滤层法代替,其具体作法与渗水抢险的反滤层导渗法相同。
3、滤水还坡
采用反滤结构,恢复堤坝断面的抢护滑坡的措施,均称为滤水还坡。该法适用于背水坡,主要是由于土料渗透系数偏小引起堤坝浸润线升高,排水不畅,而形成的严重滑坡。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作好导渗沟,其做法与上述滤水土撑的导渗沟做法相同。在导渗沟完成后,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,做好还坡(见图1-19)。
(2)反滤层滤水还坡。该法与导渗沟滤水还坡法基本相同,仅将导渗沟改为反滤层。反滤层的做法与渗水抢险的反滤层导渗法相同。
(3)沙土滤水还坡。其做法与上述导渗沟和反滤层做法基本相同。如基础不好,亦应先加固地基,然后将滑坡体的松土、软泥、草皮及杂物等进行清除,并将滑坡上部陡坎削成缓坡,然后按原坡度回填透水料。如采用粗沙、中沙还坡,可恢复原断面。如用细沙还坡,可适当放缓边坡。
4、临水截渗:
在滑坡严重、范围又较广的堤段,用上述三种方法抢护需要较长时间。若临水坡面有滩地,水深较浅,劳力充足,附近有粘性土可取,为快速控制险情,在背水坡抢护的同时,在临水坡采用粘性做戗(临水坡防渗铺盖),减少渗水,缓和险情,同时有利于背水坡的抢护,具体做法与渗水抢险中的临水截渗法相同。
(二)临水坡滑坡抢险方法
1、抛石固脚
如在临水坡滑坡,有条件的水库应立即停止放水,在保证堤坝有足够的挡水断面的前提下,将滑坡体主裂缝上部进行削坡减载。同时用船装块石、铅丝石笼或用草袋、编织袋装砂抛放在滑体下部作为临时压重固脚,增加阻滑力,以阻止继续滑动。但要探清水下滑坡体的下缘位置,将石或砂袋抛在滑坡体的下外缘边上,才能制止滑坡体的继续下滑。不要将石块等抛在滑动土体的中上部,这不但不能起到阻滑作用,反而加大了向下滑动力,会促使土体加速滑动。
2.软体排沉挂抢护
临河堤坝行洪期间或受水流顶冲,造成堤坝下部坍塌;或受高水位长期浸泡,坡土抗剪强度降低而导致滑坡。临水坡刚出险尚未坍塌成陡坎时,只需在险工位置上沉挂土工织物软体排直至河底,即可防止堤坝坍塌(见图1-20)。如果险情已发展到一定程度,堤坝已经现严重坍塌时,软体排沉挂沉范围必须扩大,上游第一块软体排的位置必须伸过险工处5m以上。若临水坡出现滑坡,可沉挂加膜土工布(膜朝下)软体排,但必须结合抛石固脚措施,在滑动土体的下外缘部抛块石、土袋等压重,增加阻滑力,制止堤坝临水坡继续滑动。
(1)软体排制作
①土工织物的拼接
软体排可制成宽6~8m,长5~10m。排体底布为土工织物,采用双道缝线拼接,两道线相距不小于1.5~20cm。
②土枕与排体缝合
排体底布下缘缝成Φ40cm的压载横枕,枕长与底布宽相同,横枕与底布合为一体,其两头敞开,供装砂石用。
在排体底布两侧和中间缝制等间距的3~4条Φ50cm的与排体长度相等的纵向压载土枕,纵向土枕底部扎实。两侧的纵向土枕每隔30~50cm与排体底布缝成一体。
③排体拉筋布设
为了增加排体的抗拉强度和固定排体的沉放位置,各纵向土枕的上下分别缝上Φ5mm的纵向尼龙拉筋绳,并将绳兜过横枕底部。拉筋绳上部伸出1.5~2.0m,以便排体与岸桩连接。
④排体定位缆绳
在排体上端缝上Φ8mm的挂排尼龙定位缆绳,两头伸出1.5~2.0m,以便挂排时与岸桩联结。在排体下端横枕的两头分别缝一根Φ5mm的定位尼龙引绳,长约10~12m,以便沉排时用上游侧引绳控制排体位置。
(2)软体排的沉放
①在险工段堤坝顶展开排体。
②从横枕两端向袋向装砂土,装实后扎紧横枕两端袋口。
③以横枕为轴,滚排成捆,然后将排捆移到临河堤肩处。
④打桩挂排,在排体纵向拉筋及定位缆绳相对应的堤顶位置打木桩(Φ8~10cm,深60cm,露出30~40cm),把纵向拉筋及定位缆绳拴在桩上。
⑤沉排护险
人工推动排捆使其沿临水坡下滚,用助沉工具推动,并调整纵向拉筋绳和上游侧引绳,使横枕沉到预定位置。
⑥装砂压载
向纵向土枕袋内装砂土压载,边装边用工具推下滑,直到纵枕装满为止。应注意上游侧纵向土枕先装砂土压载上游边,再依次往下游侧土枕袋内装砂土压载。
纵向土枕装砂土压载完毕,抢护工作结束。
(三)防浪(冲)抢险方法
汛期堤坝前水位暴涨,水面加宽,可形成较大风浪。堤坝临水坡在波浪的往返冲击下,会使堤坝土料或护坡掏刷,轻者把堤坝临水坝冲刷成陡坎,造成坍塌险情;重者使堤坝本身遭受破坏,以致溃决成灾。若河道水流受环流作用冲刷堤坝,将堤坝坡脚掏深,岸坡变陡,会造成堤坝崩塌甚至滑坡,危及堤坝安全。
防浪(冲)抢护的原则是:消减风浪对临水坡的冲击力,加强临水坡的抗冲能力,护脚固基防冲,保护堤坝稳定。防浪(冲)抢护时,可采用竹、木材等漂浮物,拒波浪于堤坝临水坡以外的水面上,削减波浪的高度和冲击力;或采用土袋、土工织物(或软体排)、块石等,铺置于临水坡上,减小波浪或水流对堤坝的冲击,增强临水坡的抗冲能力,保护临水坡。若受波浪或水流冲击使堤坝崩塌,则抢护重点为护脚固基防护,抛土袋、块石、铅丝石笼等,保护堤坝不再崩塌,并注意保护堤坝临水坡不再受水流的冲击和淘刷。若堤坝出现滑坡,应采用临水坡滑坡抢险方法抢护。
1、竹木排防浪
风浪较大的河、海、湖、库常将竹、木材分层叠扎成排,厚度一般为20cm~30cm。如图1-20所示。较小的排体,可拴在堤坝顶的木桩上随水位涨落松紧绳缆,调整木排的位置;同时排下适当坠以石块或沙石袋,以增强防浪效果。排体较大时,头尾各抛八字锚,必要时外帮加抛腰锚,锚链长约1~2倍水深,排体距堤坝临水坡要有一距离,避免排体撞击堤坝(见图1-21)。
2、土袋防浪(冲)
这种方法适用于土坡抗冲性能差,风浪冲击或水流冲击又较严重的堤坝。具体做法如下:用草袋、麻袋或土工编织袋装土、沙、碎石、碎砖等,每袋至7~8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。水上部分或水深较线时,在土袋放置前,将堤坝边坡适当削平,然后铺设土工织物,如无土工织物,可铺软草一层厚约0.1m,以代替反滤层,防止风浪将土淘出。根据风浪或水流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,袋间排挤严密,上下错缝,高出浪高以保证防浪效果。如堤坝边坡过陡,则需在最下一层土袋前面,打木桩一排,长度约1.0m,间距0.3~0.4m,以防止土袋向下滑动(见图1-22)。
3、土工织物防浪(冲)
采用土工织物、土工膜布,铺放在堤坝临水坡上,以抵抗风浪或水流对堤坝的破坏作用。在制作时,土工织物的宽度应按堤坝边坡受风浪或水流冲击的范围决定,一般不小于4m,宽的可达8~9m。宽度、长度不够时,应按需要预先粘贴或焊接牢固。顺堤坝的搭接长度不小于1.0m,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,织物的上沿一般应高出洪水位1.5~2.0m。织物的四周用间距为1.0m的平头钉与边坡钉牢,上下平头钉的排距不得超过2m,平头钉由面积20cm×20cm、厚0.5cm的钢板中心焊上一个长30~50cm、直径12mm的钢筋制成尖钉,以固定土工织物。如平头钉制作有困难时,可以面积30cm2、厚20cm的预制混凝土压块或碎石袋代替,其位置与平头钉相同。如用土袋代替时,在风浪冲击作用下,土料有被冲失的可能。同时,边坡如陡于1:3时,压块石和土袋有可能沿土工织物滑脱。因此,在险情紧迫时应适当多压,并加强观察,随时采取补救措施,以保证防浪或防冲效果(见图1-23)。
4、护脚固基防冲
当堤岸受水流冲刷,堤脚或堤坡已冲成陡坎,应针对堤岸前水流冲淘情况,尽快护脚固基,抑制急流继续淘刷。根据流速大小可采用土沙袋、块石、土工织物石枕和铅丝石笼等防冲物体,加以防护(见图1-24、1-25、1-26)。具体做法如下:
(1)、探摸。先摸清坍塌部分的长度、宽度、深度,以便估算抢护所需劳力和物料。
(2)、抛护。在堤顶或船上沿坍塌部位抛投块石、土沙袋、土工织物石枕或铅丝石笼。先从顶冲坍塌严重部位抛护,然后依次上下进行,抛至稳定坡度为止。
(3)、抛护坡度。为了达到抗冲稳定。抛护后水下坡度宜缓于原堤坡,一般抛成1:3的缓坡。
滑坡抢护应注意以下几点:
①切不可采用在滑动体上加压块石或土体的办法来阻止滑坡,这样不仅阻止不了滑坡,反而进一步破坏滑坡土体的稳定,加速下滑。
②一般不宜采用打桩的办法来固脚,因打桩会震动周围土壤,加速土壤饱和,降低土的抗剪强度,促使滑坡的发展。
③当堤身滑坡部分土壤湿软,承载力很低,在填土还坡时,上土切不可过急过量,以免超载,一定要在背水坡反滤排水正常的情况下,循序渐进填土还坡。
④用土工织物软体排进行滑坡抢护是一项新技术,抢险施工简便,效果立竿见影。在堤坝险情抢护中,应遵循"临水截堵,背水导渗"的抢险原则,对临水坡采用加膜土工布软体进行截堵、防渗和抗冲,对背水坡采用土工织物软体排进行导渗、反滤和压盖。还应根据险情的复杂程度,临背并举,综合抢护,于千钧一发之际挽危为安。
五、陷坑(跌窝)抢险
陷坑又称跌窝,在持续高水位情况下,在堤坝顶部、边坡及坡脚附近突然发生局部下陷而形成的险情。这种险情既破坏堤坝的完整性,又有可能缩短渗径。有时还伴随渗水、漏洞等险情同时发生,危及堤坝安全。
陷坑险情抢护原则。根据险情出现的部位及原因,采取不同的措施,抓紧翻筑抢护,防止险情扩大。在条件允许的情况下,可采用翻挖分层填土夯实的办法予以处理。当条件不许可时,如水位很高,跌窝较深时,可作临时性的填土处理。如陷坑处伴有渗水或漏洞等险情,也可采用填筑反滤导渗材料的办法处理。
陷坑险情抢护的主要方法有:
1、翻填夯实
凡是在条件许可情况下,而又未伴随出现严重或漏洞等险情的均可采用此法。具体做法是:先将跌窝内的松土翻出,然后分层夯实,直到填满跌窝,恢复堤坝原状为止。翻筑所用土料,如跌窝位于堤坝顶部或临水坡时,宜用防渗性能小于原堤坝的土料,以利截渗;如位于背水坡,宜用透水性能不小于原堤坝的土料,以利排渗。
2、填塞封堵
发生在临水坡水下跌窝,凡是不具备降低水位或水不深的情况下均可采用此法。使用草袋、麻袋或编织袋装粘土直接在水下填实陷坑,必要时可再抛投粘性土,加以封堵和帮宽,不使从陷坑处形成渗水通道(见图1-27)。
3、填筑滤料
跌窝发生在堤坝背水坡,伴随发生渗水或漏洞险情,除尽快对堤坝临水坡渗漏通道进行堵截外,对跌窝可采用此法抢护。具体做法:先将陷坑内松土或湿软土清除,然后用粗沙填实,再在背水坡按背水导渗要求,铺设反滤层进行抢护(见图1-28)。
在抢护陷坑险情时应注意事项:
①在翻筑时,应按土质留足坡度或加木料支撑,以免坍塌扩大,并要便于填筑;
②抢护陷抗险情,应当查明原因,针对不同情况,采用不同方法,备足料物,迅速抢护。在抢护过程中,必须密切注意上游水情涨落情况,以免发生安全事故。
六、裂缝抢险
堤坝裂缝是常见的一种险情,有时也可能是其它险情的预兆,应引起得视。裂缝按其出现的部位可分为表面裂缝、内部裂缝;按其走向可分为横向裂缝、纵向裂缝和龟纹裂缝;按其成因可分为不均匀沉陷裂缝、滑坡裂缝、干缩裂缝和振动裂缝。其中以横向裂缝和滑坡裂缝危害性较大,应加强监视,及早抢护。
裂缝险情抢护的原则。首先要判明产生裂缝的主要原因,属于滑坡的纵向裂缝或不均匀沉陷引起的横向裂缝,应先从抢护滑坡或裂缝着手;属于横向裂缝,如已贯穿堤坝本身,水流易于穿过,必须及时抢护。如部分贯穿堤坝本身,也会缩短渗径,抬高浸润线,危及安全。因此,对横向裂缝,不论是否穿堤本身,均应迅速处理。属于纵向裂缝,如较宽较深,也应及时处理。如裂缝较窄较浅或龟纹裂缝,一般可不进行处理,但应堵塞缝口,以免雨水进入。
裂缝险情抢护方法如下:
1、开挖回填
采用这个方法抢护裂缝比较彻底。适用于没有滑坡可能性的纵向裂缝,并经检查观测已经稳定。在开挖前,用经过滤的石灰水灌入裂缝内,便于了解裂缝的走向和深度,以指导开挖。在开挖时,一般采用梯形断面,深度挖至裂缝以下0.3-0.5m,底宽至少0.5m,边坡以满足稳定及新旧填土结合的要求,并便于施工为度,开挖沟槽长度应超过裂缝每端长2m。开挖的土料不应堆放在坑边,以免影响边坡稳定。不同土料应分别堆放。在开挖后,应保护坑口,避免日晒雨淋。回填土料与原堤坝土料相同,并掌握在适宜含水量范围内。填筑前,应检查坑槽底壁原土体表层土壤含水量,如偏干,则应将表面洒水湿润。如表面过湿,应清除后再回填。回填要分层夯实,每层厚度约20cm,顶部应高出堤坝顶面3-5cm,并做成拱形,以防雨水灌入(见图1-29)。
2、横墙隔断
此法适用于横向裂缝抢护。具体做法是:
①沿裂缝开挖沟槽并在与裂缝垂直方向每隔3-5m增挖沟槽,槽长一般为2.5-3.0m,开挖和回填要求均与前述开挖回填法相同;
②如裂缝前端已与临水面相通,在开挖沟槽前,应在裂缝堤坝段临水面做前戗截流。若沿裂缝背水坡已有漏水时,还应同时在背水坡做好反滤导渗,以免土料流失;如裂缝一端临水尚未连通,并已趋于稳定,可采用"开挖回填"方法处理。但开挖施工,应从背水坡开始,分段开挖回填。
③当漏水严重,险情紧急或者在河水猛涨来不及全面开挖时,可先沿裂缝每隔3-5m挖竖井截堵。待险情缓和后,再伺机进行处理(见图1-30)。
3、封堵缝口
当裂缝宽度小于1cm,深度浅于1m的纵向裂缝或龟纹裂缝,经检查观察已稳定,可用此法。具体做法是:
①用干而细的沙壤土由缝口灌入,再用板条或竹片捣实;
②灌塞后,沿裂缝作宽5-10cm,高3-5cm拱形小土埂压住缝口,以防雨水浸入。
裂缝险情抢护应注意事项:
①对伴随有滑坡、坍陷险情出现的裂缝,应先抢护滑坡、坍陷险情,待脱险并趋于稳定后,必要时再按上述方法处理裂缝;
②不伴随滑坡、坍陷出现的裂缝险情,并已趋于稳定可采用上述方法抢护。
③在采用"开挖回填"、"横墙隔断"等方法抢护险情时,必须密切注意上游水雨情的测报预报。并备足料物,保证质量,突击完成。
七、漫溢抢险
当遭遇超标准洪水,根据预报,有可能超过堤坝顶时,为防漫溢溃决,应迅速进行加高抢护。漫溢抢护的原则:当洪水位有可能超过堤坝顶时,为防止洪水漫溢溃决,根据预报和河库实际情况,抓紧一切时机,尽全力在堤坝顶部抢筑子堤,力争在洪水到来以前完成,避免出现漫溢而引发溃坝(堤)。一般抢护的方法如下:
1、土料子堤:
适用于堤顶较宽、风浪不大、取土方便的地段。土质宜选粘性土(或与堤身相似的土料),修筑时,首先将的堤顶拟修子堤处的杂草、杂物清除干净,沿子堤的中线在堤坝顶挖一条结合槽,然后进行填筑。修筑子堤应从子堤的背水坡脚线开始上土,分层填土夯实,土内不能混杂碎砖、石块等杂物。子堤须设在坝顶的上游部位,临水坡脚应离上游堤(坝)肩0.5-1.0m,堤顶高度应超出可能达到的洪水位0.5-1.0m(见图1-31)。
2、土袋子堤:
适用于堤坝较窄,风浪较大、取土困难的堤段,用麻袋、草袋、编织袋等装土约七八成,最好是粘性土。将土袋码堆在离临水坡肩约0.5m处。清除与堤坝接触面的杂物,袋口向内互相搭接用脚踩紧,层上加层,土袋要逐层向内缩,土袋上下必须错开,不可成为直线,铺到规定高度。土袋后用土筑戗,土戗高度与土袋顶平(见图1-32)。
3、木板子堤:
在土料缺乏、风浪大、堤顶较窄、洪水即将漫顶的情况下,可先在堤坝顶距临水面约0.5-1.0m处打木桩一排,在木桩背水面将单层木板或土工织物用铅丝、钉子固定。在木板或土工织物的后面逐层铺土夯实。在险情紧急、附近又无土场所用时,可暂在堤防背水坡堤肩或后戗台浸润线以下部分取土抢筑子堤,但应尽快补回(见图1-33)。
4、防浪墙:
一般堤坝都设置浆砌石防浪墙,可利用防浪墙作为子堤的临水面,在墙后利用土袋加固加高挡水。土袋紧靠防浪墙背上叠砌,宽度应满足加高要求,其余同土袋子堤筑法(见图1-34)。
5、非常措施
当遭遇超标准洪水时,为避免土坝漫溢决口,可启用非常溢洪道,炸开副坝等进时泄洪;对浆砌石重力坝和混凝土重力坝,一时难以加高坝体时,应事前作好坝顶溢洪的准备,并对下游发布洪水预报和紧急警报,以便居民尽早转移。对分洪或决口的洪水可能流经的线路、淹没范围和洪水到达时间,应尽可能地迅速作出分析判断,及时准确地发布洪水预报和紧急警报,使洪水淹没区的居民、粮食、设备、物资及牲畜等在洪水到来以前,有计划地转移到安全地区。
防漫溢抢险应注意事项:
①根据预报估算洪水到来的时间和最高水位,做好抢筑子堤的料物、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,务必抢在洪水到来以前完成子堤;
②抢筑子堤务必全线同步施工,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堤坝段施工进度过慢;
③抢筑子堤要保证质量,要经得起洪水考验,绝不允许子堤溃决,造成更大的灾害;
④在抢筑子堤中,要指派专人严密巡视检查,加强质量监督,发现问题,及时处理。
八、堵口抢险
江河及海塘堤坝受洪水、风暴潮的袭击,发生决口后,在适当时机对口门进行封堵称为堵口抢险。在堤坝尚未完全溃决,或决口时间不长,口门较窄时,可用大体积料物抓紧时间抢堵,如用蓬布加土袋、石块、铅丝笼等。若堤坝已经溃决,应首先在口门两端的堤头,抢做裹头,及时采取保护措施,防止口门扩大,然后对口门进行封堵。
堵口抢险方主要有立堵和平堵,也可采用立堵与平堵结合的混合堵方法。
(一)立堵
堵口时用土和料物,从口让两堤头向中间进占,堵到龙门口,最后进行合龙,有以下几种方法:
1、填土进堵
从口门两端向中间填土进占,逐步缩窄口门,此时龙口流速较大,可采用打桩,抛块石、土袋和铅丝石笼迅速抢堵合龙。或用直径20-30cm以上的木桩两根或一根钢轨做横梁,架在龙口上,两端固 定在已作好的龙门口上,横梁前插一排桩(直径10cm),桩前先沉土工织物石枕,再铺木块、土工格栅等,上压土袋,逐渐抢堵合龙(见图1-35)。合龙后,继续填土筑坝复堤。
2、打桩进堵
对土质较好,水深2-3m的龙门口,沿选定的堵口坝线,打桩2-4排,排距1.5m左右,桩距0.5-1.0m,打桩入土深度为桩长的1/3-1/2,桩顶用木杆纵横相连捆牢。在下游一排桩后,加打支撑桩。也可采用钢管脚手架,钢管入土深度约1.5m左右,纵横钢管连接,再设置斜钢管支撑。支撑与钢管桩及纵横钢管用锁扣连接。在排桩之间,沉入土工织物石枕,再压入木块、土工格栅等,然后抛填土袋合龙;流速太大时,也可抛铅丝石笼合龙。再用土工织物软体排或土袋堵漏,前后填土戗闭气(见图1-36)。
(二)、平堵
堵口时沿口门选定堵口坝线,利用架设施工便桥或船平抛料物,在口门全线逐层填高,直至高出水平,堵口成功。
架桥平堵具体作法是:
1、架桥。沿选定的堵口坝线,做桩式简支桥,一般每隔3m打桩一排,每排桩4根,间距2-3m,在每排桩上斜加支撑,桩顶连接成桥面。
2、铺底。在桥的下游面,先用土工织物(或软体排)、钢丝网等,铺于河底,以防冲刷。
3、投料。在桥上运送料物全线抛投,抛填料物时,应按反滤要求,由下游背水处至上游临水面依顺序铺填粗料物、碎石、砾石和中粗砂。待填至高出上游水位后,在临水面抛土截断渗流。
抛料船平堵的铺底及抛填料物与架桥平堵法相同。