堤防查险与险情处理 | 水工福利
在汛期水位高的时候,河水通过堤身土壤的空隙,从堤内坡下部或内坡脚附近渗出,象人身上流汗一样,堤坡湿润发软,甚至发生浸润水流,这种险情叫做散浸。发生后应及时妥善处理,如果任其发展下去,就可能形成内脱坡或漏洞等更大险情。
土堤挡水后,渗水经过堤身向堤内坡方向渗透,是自然规律。但由于以下一些原因:
以“临河截渗,背河导渗”,降低浸润线,稳定堤身为原则。临水坡用透水性小的粘土做外帮,可以减少渗到堤里去的水;背水坡用透水性大的砂石或柴草做反滤,可以使已经渗到堤里的水流出,而不带走土粒,这样可以降低浸润线,稳定堤身。
水位继续上涨,散浸严重堤段,有继续发展趋势。一般可在堤内坡面开沟导渗,让渗水集中沟内流走,使内坡土壤干燥坚实,以稳定险情。
当堤身断面不足,外滩狭窄,内坡产生严重散浸时,可在内坡加做层苇层土的透水压浸台。如当地有砂石反滤料时,可先用砂石作底层,然后层土层苇坐到要求高度。1954年汛期,武昌万人挡、嘉鱼蔡家店及荆江分洪区白家湾等处堤段发生散浸,都是用此法处理的,效果良好。透水压浸台所需工料较多,在堤身断面够的堤段不宜采用。
散浸严重的堤段,开沟导渗有困难时,也可做砂石反滤层抢护。1954年在长江的汉口、武昌、荆江大堤及汉江的天门、钟祥等处堤段,发生散浸险情,做砂石反滤层抢护,效果良好。
在内坡散浸严重的堤段,如有外滩,附近有黏土可取,可在外坡做外帮。1954年武汉市武青堤发生散浸,采用此法抢护、效果良好。
为减少向堤内的渗水量,延长渗径,降低浸润线,达到控制渗水险情发展和稳定堤防外坡的目的,可采取在临水坡外抛填粘土、铺土工膜等措施,实行临水截渗。一般根据临水的深度、流速,风浪大小和取土的难易不同,酌情采取以下办法。
应用范围:
当缺少土料,水深又较浅时,可采用土工膜加保护层的办法截渗。由于土工膜具有很好的不透水性,又有很好的适应变形的能力,近年来用其作为堤坝防渗材料的越来越多。现在防渗土工膜种类较多,可根据具体条件选用,主要是应有一定强度,保证在施工时不致拉断和断裂。
具体做法:
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土工膜沿边坡的垂直长度可根据具体尺寸预先粘结或焊接好,以满铺渗水边坡并深入临水坡脚外l米以上为止。顺边坡宽度不足可以搭接,但搭接长应大于0.5米;③铺设前一般曲防水堤肩上将士工膜卷在8一10米长的滚筒上。在卷滚前,土工膜的下边:折叠粘牢形成卷筒。并插入直径4—5厘米的钢管加重(如无钢管可填充土料、石块等),使土工膜能沿坡紧贴展铺;④土工膜铺好后,应在其上满压1—2层内装砂石的土工膜袋。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。
应用范围:
当河水不太深,风浪不大,附近又有粘性土料,而且取运又较方便时,可采用此法。
具体做法:
①根据堤防渗水范围和渗水严重程度确定抛筑尺寸。一般顶宽2~3米,长度至少超过渗水段两端各3米。前放顶宽可视背水坡渗水最高出逸点的高度决定,高度一般高出水面约l米;②抛土前应将边坡杂草、树木尽量清除,以免抛填不实,影响战体截渗效果;③在临水堤肩难备好粘性土料,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。如临水较深,也可使用船只抛土。
应用范围:
当河水浅有溜,土料易被冲失,则可在水面以下坡度以外先筑一隔墙,如水较深则用打桩编柳形成一道隔墙,然后再在墙内抛填土料。
具体做法:
①在防水堤脚以外用土袋筑一道防冲墙。其宽及高度以能防止水溜冲刷战土为度。如临河水深较大时,因水下土袋砌筑困难,工程量也大,则可做柳桩防冲墙。即在临水坡脚前l一2米处,打木桩一排。如果施工条件允许,也可以考虑打梅花桩以加强柳桩防冲墙强度。桩距l米,校长根据水深和溜势决定。一般要打人土中1/3,桩顶高出水面l米;②在已打好的土桩上,用柳枝或芦苇、秸棵等梢料编成篱笆或者用木杆、竹竿将木桩连起,上挂芦席或草帘、苇帘等。编织或上挂高度,以能防止水溜冲刷戗土为度。木桩顶端用8号铅丝或麻绳与堤顶上的木桩拴牢;③在抛土前,应清理边坡,并备足土料。然后在桩柳墙与堤边坡间抛筑戗体。找体尺寸与上述抛粘土截渗戗相同,也可将抛筑前戗顶适当加宽,然后在截渗戗台迎水面,抛铺土袋防冲。
当堤背水坡发生严重散浸,没有及时处理,时间拖久,则在散浸堤段的堤顶或内肩、内坡,发生向堤脚下挫的弧形裂缝,随着土壤结构被破坏,内块就整块的向下滑动,有时也会推动坡脚土层一起滑动。
内脱坡与散浸有联带关系,散浸严重的堤段,堤坡浸水饱和,土的抗剪强度降低,堤坡稳定破坏,兼堤脚基础虚软,内临水塘湖沼,阻滑力减弱,当它不能支持堤坡滑动土体时,就产生脱坡。
产生内脱坡的主要原因是渗水降低了堤坡土体的抗剪强度。所以抢护原则是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。再进行还坡加固。
4、抢护方法
抢护脱坡的基本方法是开沟导渗,填塘固基,加土还坡,外帮截渗。同时结合具体情况,因地制宜,分别用不同方法加以处理。
在这里应当提出,有些地方采用打桩方法抢救脱坡,是不妥当的。它不但不能抵抗滑坡土体所产生的巨大的推力,反而容易使滑坡发展。因此,我们不主张用打桩方法抢救脱坡。现将几种常用效果显著的抢救方法列述如下:
4.1 透水土撑
若脱坡堤段,范围较大,可沿脱坡堤段做若干透水性土撑。具体尺寸可根据具体情况而定。这种方法在1954年荆江分洪区围堤、荆江大堤和武汉市堤防都是行之有效的。
施工方法:
②若堤基不好,土撑坡脚要抛石或用袋土固脚,但应注意不要将沟内渗水阻塞。
③土撑宽度要看水情、险情与取土难易而定。一般宽度5~8米,坡比1:5,撑顶高度一般在洪水位以下0.5~1.0米。
④填土要打碎,硪实。
4.2 透水压浸台
①做法与透水土撑相同。但在布置上透水压浸台是全面修筑,而透水土撑是分段修筑。
②见散浸节透水压浸台的施工方法。
4.3 外帮
内脱坡严重,范围又较广,在堤内抢筑透水压浸台、开沟导渗等工程,需要时间。如有外滩,在抢护内坡的同时,可在外坡加做粘土外帮,以减少渗水,缓和险情,便于争取时间,完成内坡抢护工作。
4.4 各种抢护方法配合运用
如内坡大范围内渗水严重,同时发生漏洞、脱坡等险情,情况复杂紧急时,不能用单纯的一种抢护措施来解决,应研究选择几种适合险情、堤情的抢救方法配合运用,同时要做到胸中有数、情况明、决心大。1954年汛期抢险经验证明,这样多种方法同时配合运用,都是有效而成功的。例如荆江大堤金拖段董家拐内脱坡特险,就是采用了(1)开沟导渗;(2)用土袋及散土抢筑外帮防渗;(3)填塘固基及加做土撑;(4)在排淤固基阻止滑挫的基础上,连接土撑加土还坡;(5)在浑水漏洞处,做围井填反滤料,并在外坡加长外帮等措施,安全脱险,取得了成功。
又如武汉市青堤的大脱坡,就是采用了(1)用袋土抢做外帮;(2)在堤内坡脚水塘中用块石抛压固脚,或用干土挤淤;(3)用芦柴和砂石在内坡做导渗沟;(4)滤水还坡。结果也完全获得了胜利。
汛期土堤在外江高水头压力下向堤身内渗透,当堤段抗渗能力差,于是渗水乘虚而入,再从堤内坡或堤脚向外冒出,并形成一个或大大小小的多个出水孔,也有直接贯穿堤身,象水管子一样有明显的进口和出口。以上所述险情都叫做漏洞。洞中流出来的水是清的,叫清水漏洞;流出来的水是浑的,叫浑水漏洞。清水漏洞一般是散浸集中。浑水漏洞是险情恶化的表现,是十分严重的险情,必须采取正确的方法及时抢救。否则,险情将迅速发展,基层导致堤防决口。
2、原因分析
一般说来,是由于堤身内部有屋基,阴沟、暗剅腐朽树根等物,筑堤时未清除;填筑质量不好,接头或碾压不密实;堤内有白蚁、蛇、鼠、獾洞,在高水位压力下,渗水沿隐患、松土患连与江水贯通而成漏洞。尤其在高水位堤身浸泡时间久,土体结构变松软,更易促成漏洞的发生,故有“久浸成漏”之说。
3、抢护原则
一般应是“外堵内导”,堤外堵截洞口是除险的上好良策;堤内约束洞口,围井反滤是控制险情,应急措施。在一时找不到洞口的情况下,二者应同时并举(堤内围井反滤,堤外填土外帮)。必要和可能时还可采取堤身抽槽翻筑等措施,但此种办法不可冒然实施。
4、抢护方法
4.1 抢护浑水漏洞的方法:
4.1.1 堤外堵塞
对漏洞的抢护,最有效的措施是外堵漏源。为此,必须 探明洞口的位置和它的大小、多少。寻找洞口可用多种方法:如发现水面漩窝,从而找到洞口;用人横排成行,自上而下用脚在堤坡上探摸或潜入水一探摸(为了安全,潜水摸渍洞、堵洞人员必须以绳索,以免被水吸进洞内)。找到洞口后,应立即堵塞。洞小的可用棉衣、棉絮等洞口堵住;洞口较大或周围有几个洞的,可以用棉被或将油布张开顺堤坡拖下盖住沿口,然后再压土袋并填土做成外帮闭气,高出水面。
如果外找不到明显洞口,可在漏水堤段外坡顺堤坡大面积倾倒粘土做外帮,边倒边踩(人在水中),这样可以收到覆盖进水口的效率。 外堵漏洞切忌在外坡盲目乱抛石或袋土,以免架空,增加堵塞漏洞的困难。
4.1.2 堤内约束
围井倒滤是平衡水压的发展,在高度有限的围并中,按顺序放入倒滤材料而成。目的是借倒滤材料的作用,增加对水的阻力,降低流速,达到保持清水畅流,又不带走泥沙。
如果漏洞水量冲力不大,即可直接在出水洞口(不做围井)放倒滤材料。具体做法:在出口挖去坡面草皮和松土软泥,深约0.2米,直径0.5~1.0米。在坑内先放一层粗砂,后放瓜米石,再放卵石,每层厚约0.2米,上层要盖住下层,流出清水不带泥砂就成功了。
抽槽翻筑是较彻底、但也是最危险的办法,只有在万不得已、而且具备必要的条件(如:水位稍退的汛隙,堤面宽,堤身大,人力器材足够等)时,才能采用这个办法,但必须加强领导,集中力量,确保填筑质量,突击完成。
抽槽是在堤顶挖槽,深到漏洞以下,其抽槽宽度以能适合开挖工作的最低宽度为限,尤以开挖深槽更要谨慎从事。
挖出漏洞后,先堵死进口,排干渍水,清除淤泥,再堵塞出口,然后用粘性土层踩层夯,回填密实,如槽内的土经夯后变成橡皮那样发软时,可用小木杆插几个洞,使泥浆涌出,撤一薄基砂后再筑,许可时应予返工换土夯实。
由于堤身有隐患或质量太差,汛期受水浸泡后,抗剪强度减弱,堤顶或内外坡局部地方发生突然塌陷,形成方圆不等、大小深度不一的凹坑,叫做跌窝。
跌窝是局部塌陷,为防止流浸蚀继续扩大,应及时翻填。如果是伴漏洞而发生,就要配合漏洞险情进行处理。
管涌是指在汛期高水位情况下水流从河岸沿着堤基土壤空隙流向下游(即渗流),因其受着周壁的限制,有点类倾管道中水流,特别渗水流经强透水层,经地下流入堤内后,仍有很大压力,如冲破了粘土复盖层,将下面的粉砂、细砂带出来,发生冒水涌砂的现象即称管涌(它是“流土”和“潜蚀”两种不同含义险情统称),也叫翻砂鼓水。管涌险情的发展,以“流土”最为迅速。它随着外江水位上升,涌水量及其夹砂量不断增多,不断发展,如将附近堤(闸)基下沙层淘空,就会导致堤(闸)身骤然下挫,酿成决堤灾害。因此管涌是一种最严重的险情。一旦发现,不论距堤远近都不能掉以轻心,必须果断迅速的予以处理。
江汉平原属冲积层,表面是粘性土,往下是粉沙、细沙等,沙层间也有粘性土夹层的,再往下则是沙砾及卵石等强透水层,在河床中露头与河水相通。在汛期高水位时由于渗水流经强透水层压力损失很小,堤内数百米范围内沾土层下面仍承受相当大的水压力,如果这股水压力,冲破了粘土层,就会使下面的粉沙、细沙随渗水流出(在没有反滤层保护的情况下),发生管涌。
制止涌水带沙,而给渗水留有出路。这样既可使粉砂、细砂不再被破坏,又可以降低附近渗水压力,使险情得以稳定。
管涌属于溃口性的严重险情,必须提高警惕,慎重对待,及时处理,抢护脱险。较为有效的抢护方法有:
抢护管涌险情,切忌采用高围井平衡水压封堵出口的方法,发生在渠道坑塘内的管涌险情,也切忌抽水处理。
在汛期,堤上涵闸建筑物和堤防一样是用来挡水的。但由于它的结构和建筑材料与相连结的土堤不同,所以在它与土堤、土基结合部位往往容易形成薄弱环节,而发生险情;所有这些险情发生的原因,抢护原则,基本上与在土堤上发生的其他险情大体一致,本节不再重复。但在抢护方法上需适应建筑物的特点。现将涵闸常见险情的抢护方法,分别介绍如下:
1、闸内渠道,发生管涌的,可以按处理一般管涌的方法;在出险渠道段填倒滤层。渠道内有节制闸的,可以关闭节制闸,以抬高渠道水位。如果没有节制闸的,可在渠道内筑坝抽水反压,以达到抬高渠道水位,减低渗水压力,稳定险情。不过单靠抬高水位来稳定险情对堤身不利,而且筑坝工作量也大以填筑倒滤井为好。有条件的地方最好是做倒滤井和蓄水反压两种方法同进行,这较安全可靠。
2、涌孔中发生在闸底沿止水缝处,可用围井倒滤来处理。
1、迎河堵漏。如漏水口发生在水平或缓坡部位,抢护方法可参照漏洞一节介绍的方法进行。如洞口发生在建筑物直立部位,可用棉絮等软体物堵塞。
2、闸内漏洞出口处进行倒滤措施。如出现在八字墙与填土接合部位,不便围井的,可以填反滤料,并注意将漏水妥善导开,以免冲刷下面土坡。
3、闸门橡皮封闭不严漏水,用棉絮堵塞。
4、闸底因石子卡住闸门放不到底,可将闸门稍往上提,冲去石子再关,如果还是关不下去,就用尼龙袋装适量粗沙堵塞。
5、如果闸身洞内漏水(伸缩缝或其它),就必须在内部抬高水位,蓄水反压。必要时抢筑外帮,进行封闭,以策安全。
6、当涵闸建筑物附近发生管涌或漏洞险情时同,应注意检查闸身有无下挫,或由于闸基淘空引起不均匀沉陷,使闸底板折断、裂缝涌水情况。如果发生上述情况已影响到闸身安全的应将漏洞、管涌险情妥善处理,并根据水情、险情在闸外抢筑围或者填土筑外帮封闭。
根据预报,洪水有上涨趋势将有超过堤顶高程的危险。应抢高堤顶,以免堤防漫溃。
为了防止堤防漫溃,而在时间上又来不及把堤身全部加高培厚。在这种情况下,只能先在堤顶抢筑子堤,拦住洪水,不使漫溢。
子堤应在堤顶外侧抢做,至少要离开堤肩0.5米,以免滑动。堤后留有余地,便于防汛人员来往奔走,无所阻碍。要根据土方数量及就地取材的原则。确定施工方法,并适当组织劳力,要全段同时开工分层填筑,不能等筑完一段再筑另一段,以防洪水从低处漫溢而措手不及。
在堤顶外侧,距堤肩0.5米处下脚,以防滑动。靠堤内肩要留走道(最好留汽车道),以适应防汛抢险时运送物资器材的需要。子堤高度根据实际情况决定。这类纯土子堤只能用于风浪不大的堤段。施工时必须注意清基、松土夯实。
一般用于堤顶不宽取土困难和风浪冲击较大处,用草袋、麻袋、尼龙袋等,装土七成,封口后,在临水面外肩向内留0.5米开始叠砌(袋口向内),要相互搭接踩紧。当进行第二、第三层叠砌时,要注意袋土往内缩进一些,袋缝错开,内侧填土,至达到高度为止。
堤顶不宽,风浪较大,洪水有漫堤顶危险的堤段,可用梢料包土,捆扎成柴枕,安放在临水面,用木桩固定,枕后用土填筑。
其他如果木板、门板等挡浪的抢护方法,救急的时候均可应用。
在情况紧急,附近又无土可取的条件下,可暂时借用堤身内肩部分土料(允许抢挖浸润线以上的部分)。但是,(1)不能影响大堤本身安全;(2)不有影响交通,用后要尽快补还。如堤顶太窄,就不宜采用。
在汛前加固和岁修以后对一些无土可取的危险堤段,事先堆放部分预备土,以备高水位时急需之用。但堆放预备土时,应尽量不占用堤面宽度,以免防碍交通,堆放位置以堤内肩斜坡为宜。
在汛期中,不面较宽风浪较大的堤段,被风浪冲击淘刷,堤外坡土粒易被水流冲走,轻则把堤坡冲刷成浪坎,甚者使堤身发生崩塌险情,继续发展可使堤身严重破坏造成溃口。所以,防浪措施在抗洪斗争中也是一个不容易忽视的重要问题。
为了防止风浪对堤防的破坏,抢护的原则是削减风浪的冲力和加强堤坡的防护。
大体分为两类:一是预防,二是临时抢护。
方法是用树枝或岗柴等软体材料捆扎成直径为0.5米左右,长几米的柴枕水面,用绳系在堤身的木桩上,使枕随水浮沉和随水涨落而移动,以消减风浪的冲力。风浪大时,可以多放几个枕,并用竹木捆扎成排。
这个方法很简单,即用袋装卵、碎石或砖渣及土排列在堤坡上。
在堤坡水面上放置枝叶茂密的树头,树梢向下放入水中,用铅丝将树杆栓在堤坡或堤面的签桩上,树梢下端可用块石压沉。
堤坡如已打成浪坎,可用草袋装土或装石填补。早些年代还用柴排、木排等防浪的办法,现多已不用。
河道弯曲部份凹岸一侧受到急流冲刷,掏空堤脚或岸坡造成堤岸崩塌险情。
当水流经过弯曲河段,凹岸迎流顶冲,岸脚泥沙遭受水流淘刷,并且愈演愈烈,导致堤岸崩塌。在一般情况下,高水位时顶冲点在凹岸下段,中、低水位时顶冲点逐渐上移。由于水流冲刷堤岸,堤脚被淘空陡立,当水位高时,因受水的抑制作用,堤岸崩塌情况发生较少。如果水位陡降,堤岸失去水压支持,加之岸土含水回渗,在堤岸脚已被淘空的堤段,必然发生崩塌险情。再是当高水位时,河宽水深,风浪大,堤身受风浪的反复侵袭,对于含粉土、砂粒的堤岸也极易被风浪淘洗成为陡坎,逐渐刷深,以致崩塌。此外滩岸含沙土太重,边坡甚陡,受水位急涨急落,河流冲刷侵蚀,淘空岸脚,而且由于土壤含水量大,抗剪力减弱,滩岸失去稳定,就会整块下塌。
是“护岸先护脚”。就是抢护时,必须注意护好岸脚、堤脚,如果护岸不护脚,堤岸头重脚轻,还要继续崩塌。其次是挂柳缓流与帮厚堤身。
方法是水下抛石,使块石在水下形成一个自然坡度,这样水下就有一道块石防冲层,可以防止淘刷。如果流速较大,块石下水后会被水冲走时,可把石头装在竹笼或铅丝笼里再下抛。
做法是用柳树枝或用芦柴等扎成直径0.15米左右,长5~10米的小把,铺9~10个小把在地上,中间放块石,用铅丝或麻绳捆紧成枕。枕的直径一般是0.6~1.0米,长5~10米。
把大树从腰部整个砍下来,留存枝叶茂盛的树头,确定沉柳位置后,在离崩岸约5米处打签木桩两个,桩距应小于柳树长度,用铅丝将柳树系在岸桩上,用石笼或大块石系于树头上,位置正确,剪断岸桩铅丝,成排成列按计划沉到水底。如果多层进行,直径防护面完成为止。
崩塌险情严重,连堤坡也发生崩塌时,除抛石固脚外,还要进行外削内帮。将崩塌堤岸水上部份的土进行外削,以减轻上部重量,并在内坡加大堤身断面,以增强抗洪能力。如果崩塌险情特别严重时,还要考虑移堤还滩。
堤顶或堤坡发生裂缝,裂缝与堤线大体垂直的叫做横裂缝;与堤线大体平行或成弧形的,叫做纵裂缝。
造成堤身裂缝的原因很多。横断堤身的裂缝多半是由于修堤时两段接头不好,夯压不实造成的。纵向裂缝,有的是因背河堤脚附近有坑塘或部分堤基沉陷造成的;有的是因为堤坡过陡,河水降落过快造成的;有的是加修内外帮时新老土结合不好,沉陷不匀而造成的;也有的是因为堤身渗水严重逐渐发展造成的。另外还有因堤身有隐患在堤面或堤坡发生局部沉陷而出现裂缝;还有因粘性土壤干燥收缩,堤身表面产生龟裂。