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诊堤有方——江湖堤防抢险从入门到精通

 大龙2010 2020-08-04
专题名称:鄱阳湖洪水研究系列科普
本期名称:诊堤有方——江湖堤坝抢险从入门到精通
期数:第三期
编写单位:江西省水利科学研究院 江西省河道湖泊管理局
编写(2016年):傅琼华、胡强、胡国平、李焱、郑勇、洪文浩、徐升等
修编(2020年):王萱子、雷声、彭圣军、胡国平、万怡国、周王莹、李珍、简鸿福、省水科院防汛专家组成员等
编辑:周王莹、彭敏萱 
审核:吴晓彬、傅琼华、雷声、敖跃飞
编写时间:2020年7月24日—2020年8月2日
项目支持:江西省防汛抗旱总指挥部办公室2016年应急项目《堤防防汛抢险手册》;江西省水利厅2019年项目《江西省堤防防汛工作手册》‍‍;江西省河道湖泊管理局项目《江西省万亩圩堤及重点圩堤注册登记》
备注:部分素材来于省防指专家组工作群



    江西省鄱阳湖滨湖地带修筑了大量圩堤,每当遭遇大洪水时,高水位持续时间长,堤防处于长期浸泡中,历来是防汛抢险的重中之重。江西省水利科学研究院在工作实践中,积累了丰富的实战经验。2016年7月紧急编制的《堤防防汛抢险手册》,内容全面、通俗易懂,通过公众号发布后,每年汛期都有大量公众号转发,至今阅读量已超1500万次。

2020年7月,鄱阳湖遭遇超历史记录大洪水,江西省水利科学研究院已派出70余人次作为技术专家奋战在堤防抗洪抢险前线。课题组第一时间组织技术骨干,对2016年版抢险手册进行修编,并增加了典型案例,供堤防管理人员和现场抢险人员参考。近年来,该院围绕鄱阳湖防洪问题,开展了一系列的科学研究,本文也是鄱阳湖洪水研究系列科普宣传的一部分。

01

管涌(流土)



整治口诀

发生管涌切莫慌

压浸围井皆良方

若是管涌在渠塘

蓄水反压来帮忙

1.1 险情说明

高水位渗压下,堤基土体中细颗粒沿粗颗粒间空隙被水流带出堤基外的现象称为管涌。当其出口处于砂性土时,表象为翻沙鼓水、周围多形成隆起的沙环;当其出口处于粘性土时,表象为土体局部表面隆起、浮动或大块土体移动流失,此时也称为流土。

管涌是堤防工程中最常见的一种险情,在鄱阳湖滨湖区域被广泛称为“泡泉”。

藕塘内管涌险情

1.2 抢护方法
抢护原则:反滤导渗、排水留土

1.反滤压浸法。适用于管涌险点多、集中连片或鼓水涌沙较严重的地方。砂石料充足时,首选此法。

2.反滤围井法。适用于险点少、未集中连片的管涌险情。

拍摄:张华明

抢险实例:
某重点圩堤段堤脚稻田内管涌(泡泉)险情,涌径约5cm,无涌水柱,涌水夹沙量较多,由于涌口位置位于堤脚,属于重大险情。采用反滤围井法进行治理,完成后,泡泉出水较清澈,险情得到控制。

3.蓄水反压法。当管涌群范围不大,且附近有渠道、田埂,或周边具较高地形等有利条件,可采用此法。

抢险实例:

实例1:某重点圩堤段距堤脚约80m处为一大面积藕塘,因堤内排涝导致反压水头减小,经巡查发现管涌(泡泉)险情一处。涌径约15cm,涌水柱高约2cm,涌水夹沙量较多,属较大险情。抢护采取局部抬高水位的蓄水反压方式,形成“养水盆”,处理后泉眼出水清澈,蓄水反压效果明显。

实例2:某重点圩堤堤脚的6m深铁路桥墩基坑内,由于抽干积水发生管涌。涌口浑水、出流量大且位于堤脚,属于重大险情。先采用传统的土袋反滤围井方式抢护,效果不佳,浑水出流量仍较大;后采取往基坑灌水反压,恢复到险情发生前水位,管涌消失,抢险成功。


02

散浸(渗水)



整治口诀
散浸险小莫大意
及时开沟才给力
反滤措施做到位
险情消除无忧虑
2.1 险情说明

外水位上涨后,堤身浸润线升高,渗水从堤内坡或内坡脚附近逸出的现象称为散浸,俗称“堤出汗”,表象为土壤潮湿或发软并有水渗出。

如渗水点低,量少且清,无发展趋势,预报水位不上涨时,可暂不抢险,但须专人密切观测。如渗水严重或已出现浑水,预报水位上涨,则须立即抢护。

2.2 抢护方法
抢护原则:临水面截渗
              背水面导渗

为避免贻误时机,一般先背水面导渗,视情况采取临水面截渗措施。

临水面截渗:通过倾倒粘土等不透水材料,在临水面截住渗水入口。
背水面导渗:利用碎石、砂卵石等透水材料,在背水面形成反滤层。
1.反滤导渗沟法。当出现明显散浸或渗水现象时,必须开挖导渗沟,沟内铺反滤料。导渗沟一般开挖成Y字型,视情况间距5~8m,沟深0.3~1.0m,宽0.3~0.8m,导渗沟末端须与堤脚排水沟连通;反滤料分层依次填筑粗砂、小碎石、卵石,每层厚度大于15cm。


抢险实例:

某重点圩堤段背水坡发生较大范围散浸,散浸区土质松软,属于较大险情。通过高出散浸区0.5m开挖Y字型导渗沟并回填反滤料处理,险情得到控制。

2.砂袋贴坡反滤法。当堤身透水性较大,背水坡土体过于稀软,须先清除软泥、草皮及杂物,再铺设砂袋反滤。

图片来源网络



03

漏洞



整治口诀

浑水漏洞险情急

谨慎治理方可行

漏洞进口抛粘土

出口围井御强敌

3.1 险情说明

堤身或堤基出现贯穿性孔洞形成集中渗水的现象称为漏洞,表象为渗水集中、水量较大,漏洞入口较高或渗水量较大时,上游入口水面会出现旋涡现象。

3.2 抢护方法

1.当外水面出现旋涡或渗水量较大时,应尽量探测出漏洞入口位置,有条件可安排潜水员摸探;

2.找到漏洞进口后,首先用塞堵法,塞堵物料有软楔、棉絮、草捆、软罩等,塞堵时应“快”“准”“稳”;

3.如未探测到漏洞进口具体位置,可在临水面倒填粘土及时封堵;

4.无论是否找到漏洞进口位置,均须在出口抢筑反滤围井。

抢险实例:

实例1:透水反滤平台。某重点圩堤段堤脚发现一漏洞,漏水量大且浑,为重大险情。前期在漏洞出口抢筑小型反滤围井治理效果不佳,后改为抢筑大透水反滤平台,漏水量明显减小且水由浑变清,险情得到控制。

实例2:前堵后排。某重点圩堤段堤脚有大量渗水点,开挖导渗沟后发现多处漏洞,直径约3~5cm,夹带浑水,属于较大险情。通过在漏洞进口位置附近培粘土盖并铺设彩条布,漏洞出口抢筑反滤围井,处理后漏水量减小且水质变清,险情得到控制。

04

滑坡(脱坡)



整治口诀

滑坡治理分两面

临水固脚永不变

背坡减载加固脚

导渗排水是关键

4.1 险情说明

滑坡为堤身或堤基土体沿软弱结构面滑动,滑动面上部呈圆弧形,下部土体被推挤外移、隆起的现象。
脱坡为堤身土体沿软弱层开裂,形成纵向裂缝,土体下挫滑塌的现象。

2020年5月20日,美国密歇根州Edenville水坝

4.2 抢护方法
抢护原则:上部削坡减载
             下部固脚压重

阻滑固脚材料可采用土袋、块石、石笼等重物。雨天须覆盖防雨布保护滑坡体。若为渗流作用引起的滑坡,临水面采取截渗措施,背水面须开沟导渗。

抢险实例:

实例1:某重点圩堤段背水坡发生滑坡,大小约120m3,错位约8cm,属于重大险情。由于预报可能下雨,先用彩条布对滑坡体覆盖保护,待合适时机对滑裂面进行开沟导渗,最后在堤脚堆砌沙袋固脚阻滑。处理后滑坡体稳定,险情得到控制。

实例2:某重点圩堤出现一处背坡滑坡险情,滑坡体约30m3,滑裂面有少量渗水,属于较大险情。采取削坡减载、开沟导渗和固脚阻滑组合的方式进行治理,治理后滑坡体渗水被导出,堤脚和堤身稳定,险情消除。

拍摄:夏建勇

实例3:某重点圩堤出现近200m的背坡滑坡险情,滑坡体约2000m3,滑裂面有少量渗水,滑坡体下部湿润松软,属于重大险情。采取滑坡面开沟导渗、固脚阻滑、裂面防雨水下渗保护的组合方式进行治理,治理后滑坡体渗水被导出,堤脚和堤身稳定,险情消除。

05

跌窝



整治口诀

跌窝位置查清楚

临水一侧填粘土

跌窝回填应压实

背水反滤才靠谱

5.1 险情说明

因蚁、鼠等动物活动或土颗粒长期被渗水带走,堤顶或堤坡发生局部塌陷的现象称为跌窝,又称“陷坑”,表象为土体塌陷、有明显坑口。

5.2 抢护方法
抢护原则:查明原因,还土填实
1.翻填夯实法。适用于跌窝内无渗水、漏洞等情况。先将坑内松土挖除,再分层填土夯实。如跌窝位于堤坝顶或临水坡,须用防渗性能好的土料回填;如跌窝位于背水坡,须用透水性能好的土料回填。

2.填塞封堵法。适用于临水坡水下部位的跌窝。先将土袋抛填跌窝,填满后再倒填粘土。

3.填筑滤料法。适用于背水坡内有渗水或漏洞的跌窝险情。临水坡截堵渗水,背水坡先清除坑内松软土,然后用粗砂填实(如渗水严重,可填块石、砖块等透水材料消杀水势),最后铺筑砂石反滤层。

抢险实例:

某万亩圩堤段堤顶靠迎水坡一侧发生跌窝,跌窝内虽无渗漏,但坍陷体积较大,属于较大险情。由于外水位较高,先在迎水坡抛填粘土保护堤身,再对跌窝内松散土挖除后分层回填粘土并夯实。经治理恢复了跌窝处堤身断面,险情得到控制。

06

崩岸



整治口诀
崩岸险情应警惕

任其发展极不利

抛石固脚需先行

削坡减载要牢记

6.1 险情说明

因水流长期冲刷堤脚造成临水坡失稳坍塌的现象称为崩岸。

6.2 抢护方法
先清理崩岸处,再抛投土袋、块石等防冲物。水深流急处可抛投石笼,必要时借助抛石船抛投。


07

裂缝



整治口诀
裂缝家族兄弟多

横缝纵缝最难磨

横墙隔断擒横缝

纵缝应防堤滑坡

7.1 险情说明

裂缝是一种常见的堤防险情,往往是其它险情的预兆。走向与堤顶轴线平行的为纵向裂缝,垂直或斜交的为横向裂缝横向裂缝一经发现必须迅速抢护


7.2 抢护方法
 

1.横墙隔断法。适用于横向裂缝。先沿裂缝方向开挖沟槽,再沿与裂缝垂直方向开挖沟槽(间距3~5m),沟槽内粘土分层回填并夯实。如裂缝已与外水相通,开挖沟槽前,须在临水面抛填粘土截流处理。

2.封堵缝口法。适用于宽度小于1cm、深度小于1m,不会发展的纵向裂缝。先用干而细的沙壤土灌入缝口,并用木条捣实,再沿裂缝作宽5~10cm、高3~5m的小土埂压住缝口,以防雨水浸入。

抢险实例:

实例1:开沟截水和导渗+覆盖保护+固脚阻滑。某重点圩堤段背水坡出现1条纵向裂缝,长约60m、宽2~3cm,下挫约5~8cm,无滑坡迹象。在裂缝上端开挖截水沟、下侧开挖导渗沟,并对整条裂缝采用彩条布覆盖,防止雨水渗入;同时采用砂卵石回填置换坡脚处橡皮土,坡脚采用砂卵石袋固脚。经处理后,险情稳定无发展。

实例2:管涌群+裂缝综合抢险。某重点圩堤段堤脚水田出现泡泉,围井反滤后旁边多处再次冒出泡泉,形成泡泉群,采取较大面积围井反滤,泡泉仍然加大范围出险,同时下游坡面距离堤顶约1m处出现一条长约30米,宽约2cm的弧形裂缝,采取围井堤脚农田、开挖导渗沟、抢筑土撑和块石压堤脚的处理措施,后期险情稳定。


08

风浪




整治口诀

风浪淘刷迎水坡

堤身土料流失多
挂枝或铺彩条布
无惧狂风起浪波
8.1 险情说明

堤防临水坡因风浪冲击造成土体被冲刷的现象称为风浪险情。

拍摄:谢颂华



8.2 抢护方法

1.铺设防浪布法。将彩条布沿临水坡铺设,顶部高出水位1.5~2m并用砂石袋固定,底部拴石块或砂石袋坠压防漂浮。

2.挂树枝防浪法。将树木枝条铺设于堤坡上,枝叶朝下置入水中,上部用砂袋压住。

抢险实例:

铺设防浪布。某重点圩堤迎水面受风浪冲刷,导致一定范围的混凝土护坡冲毁,属较大险情。通过在迎水面铺设彩条布并固定,消浪防冲,控制险情。

拍摄:黄志勇

拍摄:谢颂华

09

漫溢


整治口诀

漫溢实属大险情

加筑子堤不可停
子堤加高应同步
阻断洪魔出逃路
9.1 险情说明

洪水漫过堤顶的现象称为漫溢。对于土堤而言,漫溢为重大险情,必须及时抢护。

9.2 抢护方法
抢筑土袋子堤。当预测水位继续上涨时,清除堤顶接触面杂物,在堤顶临水面侧的堤肩0.5~1.0m处全段提前抢筑土袋子堤。土袋抢筑要逐层向内收缩、上下错开、相互搭接、用脚踩紧。子堤临水面侧需铺设彩条布防渗。



抢险实例:

某重点圩堤预测将发生漫顶险情,为此立即在堤顶临水面侧抢筑土袋子堤,并铺设彩条布防渗。

10

穿堤建筑物裂缝



10.1 险情说明
穿堤建筑物裂缝一般分为表面裂缝、内部深层裂缝和贯通性裂缝。


10.2 抢护方法

1.表面裂缝。

(1)表面涂抹。用水泥浆、水泥砂浆、防水快凝砂浆、环氧基液或环氧砂浆等涂抹在裂缝部位,涂抹前须对混凝土面凿毛

(2)表面粘补。用胶粘剂把橡皮、氯丁胶片、塑料带、玻璃布或紫铜片等止水材料粘贴在裂缝部位。

(3)凿槽嵌补。沿裂缝凿一深4~6cm的“V”形、“”形或“”形槽,槽内嵌填环氧砂浆、预缩砂浆(干硬性砂浆)、沥青砂浆、沥青麻丝或聚氯乙烯胶泥等防水材料,当嵌填沥青材料或胶泥时,表层要用水泥砂浆、预缩砂浆或环氧砂浆封面保护。

2.深层裂缝。缝宽大于0.5mm时水泥灌浆,小于0.5mm时化学灌浆。对于渗透流速较大或受温度变化影响的裂缝,不论缝宽大小,均宜采用化学灌浆。

3.裂缝综合。此法适用于严重影响结构强度或可能影响建筑物整体稳定与安全的裂缝。处理方法是对裂缝进行表面或内部处理,并骑缝加混凝土三角形或圆形塞,或采取预应力锚固、灌浆锚杆、加箍、加撑或加大构件断面等加固措施,有时还要辅以排水减压措施。

11

穿堤建筑物接触渗漏


 
11.1 险情说明

在高水位渗压作用下,涵闸、管道等穿堤建筑物与土堤结合处易形成渗流通道,产生渗水、漏洞等险情,称为接触渗漏。

11.2 抢护方法
抢护原则:临河隔渗、背河导渗
堵塞漏洞进口。临水坡漏洞进口处采用蓬布盖堵,当漏洞尺寸不大,且水深在2.5m以内时,宜采用草捆或棉絮堵塞。

背河导渗反滤。可采用砂石反滤、土工织物滤层。 

中堵截渗。通常有开膛堵漏、喷浆截渗、灌浆阻渗等方式。

抢险要点:

临水堵截:从建筑物两侧临水坡开始抛填粘土形成封闭的防渗粘土斜墙;

堤背导渗:在接触冲刷水流出口处修筑反滤围井,将出口围住并蓄水,再按反滤层要求填充反滤料。

筑堤:穿堤建筑物已发生严重的接触冲刷险情而无有效抢护措施时,可在堤临水侧或堤背水侧筑新堤封闭,汛后作彻底处理。

12

涵闸滑动失稳


 
12.1 险情说明
因上游水压力、浪压力、扬压力增大等原因,易导致涵闸滑动失稳。涵闸滑动失稳为重大险情,必须立即抢护。
12.2 抢护方法
抢护原则:减小滑动力
                增加摩阻力

1.下游堆重阻滑法。适用于圆弧滑动和混合滑动两种险情抢护,即在滑动面下端堆砌土袋、块石等重物。

2.增加摩阻力法。适用于平面缓慢滑动险情的抢护,即在闸墩等部位堆放块石、土袋或钢铁等重物,注意加载不得超过限度。

3.下游蓄水平压法。在水闸下游一定范围内用土袋筑成围堤,壅高水位以减小水头差。

4.圈堤围堵法。一般适用于闸前有较宽滩地的情况,圈堤修筑高度通常与闸两侧堤防高度相同,圈堤临河侧可堆筑土袋,背水侧埴筑土戗,或两侧堆土袋中间填土夯实。

13

闸基渗漏或管涌



13.1 险情说明
因涵闸基础轮廓渗径不足、渗流比降大于地基土允许比降,易产生渗水破坏,形成冲蚀通道。

13.2 抢护方法
抢护原则:上游截渗、下游导渗
                蓄水平压,减小水位差

1.闸上游落淤阻渗法。关闸后在渗漏进口处船载粘土袋闸前抛投,再抛散粘土落淤阻渗。

2.闸下游管涌区筑反滤围井法。清除地面杂物与软泥后,用土袋分层错缝筑围井,井内分层铺设反滤料,并设排水管排水。

3.下游围堤蓄水平压法。在背河堤脚出险范围外用土袋抢筑月堤,积蓄漏水以抬高水位反压,制止涌水带出砂粒,并设排水管排水。

14

闸门启闭故障或失灵



14.1 险情说明
包括启闭设备失灵、闸门变形、闸门漏水、螺杆弯曲等险情。


14.2 抢护方法

1.闸门启闭失灵的抢护。先吊放检修闸门或叠梁,如有漏水,可在检修门前或叠梁前铺放篷布和抛填土袋封堵。待不漏水后,再对工作闸门启闭设备进行抢修或更换。如果未设检修闸门及门槽,可根据工作门槽或闸孔的宽度临时焊制一网格框架,吊放卡在闸门前,然后抛填石(土)枕、土袋堵漏水。

2.闸门漏水抢堵。关闸后在闸门上游用沥青麻丝、棉絮等堵塞缝隙,并用木楔挤紧。如系木闸门漏水,也可用木条、木板或布条柏油进行修补或堵塞。

3.启闭机螺杆弯曲抢修。

(1)螺杆无法拆下时,用活动扳手、千斤顶及钢撬等器具进行矫直;

(2)拆除闸门与螺杆的连接销子后,螺杆提升至弯曲段靠近启闭机。在弯曲段的两端,靠闸室侧墙设置反向支撑,然后在弯曲凸面用千斤顶缓慢加压矫直。

(3)若螺杆直径较小,拆卸和支承定位后,用手动螺杆矫正器矫直。

来源:江西水利学会

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