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堤防决口堵复方法探讨

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jsjxq001 发表于 2007-8-10 17:53:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:45 编辑 <br /><br />江河堤防工程一旦决口,会对社会和生态环境造成极大危害。2000年和2004年,沙颍河支流澧河两次决口,累计决口口门达20多个,直接经济损失达近百亿元。堤防决口后,应尽早堵复,以防御可能接踵而来的洪水袭击,将洪水灾害损失降低到最小。本文从决口堵复准备、堵口工程布局、堵口方法对比分析和汛后复堤等方面,对决口堵复的全过程进行重点阐述。结合澧河决口实际情况,对不同口门采取不同的堵复措施,采用临时封堵与永久复堤相结合的方法,取得了显著的抗洪抢险效果,又避免了部分重复投资。上述堵口方法和经验对防汛抢险有一定的推广应用价值。

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 楼主| jsjxq001 发表于 2007-8-10 17:53:55 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:45 编辑 <br /><br />自古以来人类就不断和洪水灾害进行着顽强的抗争,特别是解放后,毛主席发出了“一定要把淮河修好”的号召,全民动员修筑水库、开辟滞洪区、修建堤防、开挖河道,初步形成了“上蓄、中滞、下泄”的防洪工程体系。但由于我国的国民经济水平总体不高,各河道防洪标准仍然偏低。一旦发生超标准洪水,就可能发生堤防溃决等严重灾害。2000年和2004年,沙颍河支流澧河先后两次决口,主要决口口门累计达20个,直接经济损失近100亿元。堤防工程一旦决口,应尽早采取堵复措施,以防御可能接踵而来的洪水袭击,将洪水灾害损失降低到最小。笔者有幸先后三次参加了澧河、黄河防汛抢险决口堵复方案制定工作,以下结合澧河堵口抢险工作的实践经验,谈谈堤防决口堵复的方法。

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 楼主| jsjxq001 发表于 2007-8-10 17:54:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:45 编辑 <br /><br />1  堵口准备
  根据淮河上游洪水陡涨陡落的特点,一旦发生决口,应在该场洪水基本退去后进行堵口准备,以减小堵口难度和人力物力投入量。如果决口受灾区域较大或比较重要时,则应在决口发生后立即进行封堵。堵口准备工作包括基本资料准备、堵口方案制订、堵口施工准备等方面。
  1.1  基本资料准备
  基本资料是指制订堵口准备工作,主要是了解决口的具体情况,包括口门位置、长度、深度、土质、河势、堤后冲坑深度、水下形势、溃决原因分析等,若在洪水未退去之前实施堵口,还应定期测定口门处水位、水深、流量、流速、含沙量等指标,绘制口门的纵、横断面图,定期查勘决口上下游河道河势变化情况,预测决口发展趋势等。
  1.2  堵口方案制定
  在获得决口详细的基本资料后,分析研究堵口的时间,确定堵口方案,进行堵口设计。堵口的时间主要依据决口的位置、受灾区的重要性以及水情、雨情、决口堵复条件等。例如:2004年7月17日澧河决口,位于南岸的张集村西决口,洪水串入洪汝河流域,受灾面积达数万公顷,殃及城镇、学校,铁路等重要保护对象,根据当时的预报,上游山区20日左右还将有一次降雨过程,一旦再次由决口处分洪,损失将更为惨重。当时河道水位已降至滩地以下,口门处基本无积水,具备堵口条件。而澧河左岸的8个决口虽然也基本具备堵复条件,但它们一旦再次分洪,洪水将进入泥河洼滞洪区,损失不会太大,而且还有利于减轻右岸和下游的防洪压力。因此确定张集决口堵复时间为7月19~20日,其它决口待汛后堵复,节省了大量的人力物力。
  1.3  堵口施工准备
  决口施工准备工作,主要是制定具体的实施计划、筹集足够的物料,组织好施工队伍和机械等。实施计划包括人力和机械进出工地的道路,确定堵口线路等;决口附近交通设施有的已遭洪水损毁,故堵口物料一般应就地取材,包括涂料、石料、秸柳料、麻袋、编织袋、麻绳、铁丝等。为了应对意想不到的情况,防止停工,工程耗材一般应比计算量多准备一些,根据澧河两次堵口抢险的经验,物料富余量25%左右为宜;施工队伍以军队、武警、民工为主;机械可根据具体施工性质和口门宽度选用,一般每百米口门应备有挖掘机、推土机、铲运机等大型机械各1~2台。

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 楼主| jsjxq001 发表于 2007-8-10 17:54:30 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:45 编辑 <br /><br />2  堵口工程布局
  2.1  口门堵复次序
  一般来说,河道堤防决口,多是因为洪水来势过猛、堤防漫溢引起的。因此常常会同时产生不同位置、大小不一的多个口门。例如澧河2000年和2004年两次决口,分别出现主要决口11处和9处,分布在上澧河店~何口区间的20多km范围内的两岸,口门最宽的220多m,窄的仅20多m。堵口时除了选择位置重要的优先堵复外,一般还应先堵下游口门,后堵上游口门,先堵小口,后堵大口。先堵上游口门,下游口门分流量势必增大,下游口门有被冲深扩宽的危险;先堵大口门,则小口门分流量势必增多,容易扩大和冲深,都会增加堵口的难度和工程量。当然,上述情况都不是绝对的,应根据实际情况分析确定。
  2.2  选定堵口堤坝基线
  堤坝基线选择是否恰当,关系着堵口的成败。对于澧河这样的河道,洪水陡涨陡落,一般来说堵复决口时口门已不再过流或过流量很小,堤坝基线一般应选择原堤坝轴线。决口位置一般处于迎流顶冲的弯道凹岸,如果河势允许,基线可适当调整,减小弯道曲率,更有利于抗击新一轮洪水。但对于原堤基地质条件较差,冲刷较严重时,堤线应适当后移。2000年澧河大丁湾决口,220m堤防的堤身和堤基被退水逆流全部冲毁,在对其进行封堵时采取平均后退50m封堵方案(也称“月堤”),取得了预期的效果,在2004年发生类似洪水时,该堵复堤段安然无恙。2003年黄河兰考蔡集决口堵复也采用“月堤”辅助方法,对降低口门流量起到了立竿见影的效果,成功堵复决口。
  若决口是全河夺流,即决口成为主流,原主槽过流量较小甚至断流,则应先选定引河的线路,为主流寻找出路。引河选定后,应及时开挖,根据河底土体岩性和水流情况,可选择挖泥船、挖掘机等机械,必要时辅以爆破。引河开挖基本定型后,一般还需要在口门上游适当位置筑挑流坝,将主流引导向引河。
  堵堤坝基线、引河和挑流坝是相互关联的三个方面工作,必须布置合理,配合实施,方可达到预期的效果,减轻口门处洪水压力,为决口堵复成功创造条件。

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 楼主| jsjxq001 发表于 2007-8-10 17:54:47 | 显示全部楼层
3  堵口方法

  堵口方法主要有立堵、平堵、混和堵等。所谓立堵,就是从口门的一端或两端,沿拟定的坝轴线向水中进占,逐渐缩窄口门,直至合龙;所谓平堵,就是沿口门选定的坝基线,自下而上抛填物料,逐层填高,直至高出水面,实现封堵。混合堵是立堵和平堵相结合的堵口方法。另外,根据实际情况还可采用沉柳落淤、沉船等其它堵口方法。
  3.1  立堵
  立堵也有多种方法,例如:埽工进占法、草土围堰法、填土法、打桩进堵法、钢木土石组合法等。根据淮河中上游堤防和洪水特性,这里着重介绍打桩进堵法。对堤基土质较好、水深不超过3m、平均流速不大于1.2m/s的口门,宜采用这种方法。
  3.1.1  施工准备。先加固口门两侧的裹头,修筑好运料通道,一般宽度不小于8m,以便于施工人员和机械运作。备足物料:木桩(或钢管桩)数量(根)应为口门宽度的4.5~5.5倍,单根长度应为平均水深的2.5~3.5倍。编织袋数量根据设计坝体计算,并扩大20~30%。另外还要备足土料、石料、柳枝、麻绳、铁丝等物料。
  3.1.2  施工。从两端裹头开始(若口门单边冲深,可选择较浅的一侧开始),沿堤基线打桩3~4排,间距0.5~1.0m,入土深度应为桩长的1/2~2/3,每10m左右为一工作区,用木杆、铁丝将各桩相互捆扎牢固,必要时还要在下游打一排戗桩以辅助支撑。在排桩间抛一层柳枝等软料,上压石料或砂土袋。流速较大时应将石料编制成小型石笼,或将数个土袋捆扎在一起抛填,逐层上升,直至露出水面,然后加固坝体,做固定裹头,为下一作业段做施工准备。随着口门不断缩小,流速会逐渐增大,一般到最后10m左右时再采用这种方法会很困难,此时应加强两端已成堤身的防守,并利用机械由两端同时抛柳石枕或铅丝块石笼,力求迅速实现合龙。
  3.1.3  封堵闭气。由于填料以软料和硬料混杂,合龙后的坝体会严重渗漏,这时可在坝前铺设土工布以细麻绳固定后做土袋或直接填土闭气,必要时还要用淤泥泵等设备向坝体灌淤泥以减少坝体渗漏。这些工作完成后再以砂土袋加高加固坝体,一般来说,堵坝应比相连堤防高出0.3~0.5m,以防止下次洪水再次冲决。
  2003年10月的蔡集决口堵复采用立堵方法,施工顺利,实际堵口比预期时间缩短6小时,取得了很好的效果和实践经验。
  3.2  平堵
  平堵一般有架桥平堵、抛料船平堵、无水口门砌堵等方法,这里着重介绍无水砌堵法。此法用于口门宽浅、基础条件较好、口门流量很小甚至无水的情况。对于淮河中上游河道,山区洪水陡涨陡落,还可由水库或滞洪区调节控制,因此在形成决口后的较短时间内,河道流量就可锐减至河槽以内,达到砌堵条件。
  3.2.1  施工准备。由于决口前一般有强降雨过程,土壤含水量基本饱和,不适于直接堆土。施工前应选好合适的土源,编织袋数量按设计坝体需要量扩大20~30%。
  3.2.2施工。砌堵一般以袋装土为主要原料,每袋装土量为袋长的1/2~1/3为宜,砌筑时从下游向上游、下层向上层逐层摆实,袋口向坝内侧摆放,上袋叠压下袋2/3以上,并顺水流向偏30~45°,以减少冲刷阻力,砌好一层后以脚墩踩密实,尔后再砌上一层;上下层之间要错开袋缝,尽量减少渗漏。坝体高度一般应比相连接的堤防高出0.3~0.5m,顶宽不小于2m,边坡系数1.5左右,若坝高超过3m,应放缓边坡,或每隔3m留一宽0.5m左右的平台,以增加坝体的稳定。
  3.2.3  闭气。当坝体砌筑完成后,在坝前铺设土工布或彩条塑料布,并在坝体前后滩地各打一排木桩,用细铁丝或麻绳将两排木桩相互联结牢固以固定土工布,坝前填土或淤泥做前戗闭气。
2004年7月的张集西决口,采用的就是无水砌堵方法。该决口位于迎流顶冲的弯道凹岸,堤后冲坑深达8m,但滩地为高液限粘土板结层,基本无水。7月17日晨决口,当天上午专家组冒雨察看现场,连夜制定堵口方案,因预报20日上游有强降雨,所以于19日上午冒雨实施抢堵计划,仅用8个小时就成功堵复决口,完成了顶宽3m、高6~8m、长92m的堵坝,经受了次日漫滩洪水考验,安然无恙。
  3.3  混和堵
  混和堵一般用于口门较宽、基础软弱、局部冲深较大的情况,在黄河上经常采用。对于淮河流域,若遇到沙质堤基、堤内地势低、水位落差大时产生决口,势必口门宽度大,局部冲刷深度大,可采用混和堵法。首先以立堵方法,由两端向中间缩窄口门,随着口门不断缩窄,流速不断增大,堤基冲刷会更加严重。当口门缩窄至原宽度的1/4~1/5时,进占已比较困难,这时应加固两端裹头,改以平堵方法直至合龙。
  1946年在黄河花园口堵口,采用的就是混和法。当时口门宽1460m,最大水深9m,流量750m3/s,平均流速1.21m/s。堵口时开挖了引河,以立堵法在两端浅水区进占,当口门缩窄至400m时,采用架桥平堵法,并运用了双坝、土柜等技术完成合龙。
  其实,每种方法都不是孤立的、教条的,在实际运用中常常多种方法相结合。例如蔡集决口堵复,口门宽度近1000m,开始实施立堵法,但当口门缩窄至100m时,临近35号坝处的最大冲深达16m,黄河大部分流量从口门通过,最大流速超过3m/s,立堵已非常困难,这时改用混和法,立堵与平堵同时进行,还采取了其它辅助措施:口门上游筑挑流坝,以大船挂柳降速挑流;下游打钢管桩筑透水坝,降速落淤,降低口门落差和流速;黄河主河道下游滩地爆破,以挖泥船挖河,减小口门分流量;在口门处用合金网兜石笼护底,减缓冲刷等,封堵合龙后又运用了土柜、泥浆泵落淤灌浆等方法闭气。这些方法的综合运用,使决口堵复一蹴而就,取得了很好的效果。
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 楼主| jsjxq001 发表于 2007-8-10 17:55:29 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:45 编辑 <br /><br />4  复堤方法
  堵口所筑的截留坝,一般是临时抢修的,坝体内杂物多,孔隙大,堤内有冲坑深潭,一般不能达到堤防防御洪水的标准。应及时复堤,现将一般原则和笔者的实践经验分别简述如下:
  4.1  复堤的一般原则
  4.1.1  复堤标准不低于原有堤防标准。决口位置原有堤防是相对薄弱堤段,复堤时土料含水量等指标也很难达到筑堤要求,因此复堤断面应适当加大加高,一般来说,堤顶宽度应比原堤断面扩大1/4~1/5,堤顶高程应比原堤防高0.3~0.5m,水下边坡一般不陡于1:5,水上边坡不陡于1:3。
  4.1.2  复堤施工注意事项。铺筑前先清除基面淤泥、积水、树枝、石块等杂物,然后分层均匀铺土。取土场周围要先开挖滤水沟,以降低土壤含水量,取土时应先远后近,先低后高,先难后易;粘性土铺于临水面,砂性土铺于背水面;水上填土应分层,层厚一般不超过0.3m,以履带式拖拉机适当碾压或人工夯实,碾压次数宜2~5次,特别是粘性土壤含水量偏大时,碾压次数过多会成为“弹簧”,不利于土层结合,条件允许时可粘土砂土掺和,或掺入3~5%的水泥效果更佳。
  4.1.3  防护与抢险准备。复堤完成后,很可能立即面临洪水考验,因此一般要做一些防护工作,一般以砂土袋防护一层即可,水下防护以固脚防滑为主,水上防护以防冲防浪为主。另外,为了预防新的险情发生,决口堵复后还应准备足够的汛期临时抢险物料。
  4.2  探索与创新
  2000~2004年,笔者先后参加了澧河、黄河堤防21处决口堵复的设计工作。其中澧河2000年完成堵口11个,在2004年类似洪水发生时,原堵复的决口均安然无恙,未出现任何险情,取得了一定的实践经验。在堵口设计中,我们根据每个决口的具体情况,制定因地制宜的堵口方案,并进行了一定的探索和创新,采用临时性和永久性相结合的方法,节省了大量人力物力。
  一般来说,堵口抢险属突击行为,堵坝为临时性建筑物,待复堤时需拆除另行筑堤,这样必然会浪费大量人力物力。为了节约投资,又使复堤达到应有的安全标准,在设计中,我们主要采取如下几种处理方法。
  4.2.1  紧临堵坝复堤,堵坝不再拆除。从堵坝内堤脚开始,清理好堤基,土料进行翻晒或改良,严格控制施工程序,保证复堤质量。填筑完成后,在堵坝和复堤之间填土压实,防止凹槽积水浸泡堤防。虽然填土量有所增加,但减少了堵坝拆除工序,原堵坝还可作为复堤的临水面防护工程,节省工程投资。例如2000年澧河南岸的潘齐庄决口,由武警官兵以钢木土石组合坝封堵,坝体比较坚固,但渗漏严重。在复堤时,我们采取堵坝背水侧贴坡筑堤法,堤顶宽6m,将堤后坑塘一并填筑,两端与原堤防平顺连接,保留钢木土石组合堵坝作为堤前护砌平台,经受了2004年大洪水的考验。
  4.2.2  改良土壤,一次成堤。2000年澧河姜店西决口堵复采用这种方法,当时洪水已经退入河槽,口门无水,附近土料多为砂土,粘粒含量低,不适于筑堤。若用沙袋砌筑,将来还要复堤,浪费投资。经研究,在当地砂土料中掺入5%的水泥,形成水泥土,使土料粘结性能大大提高,然后以水泥土筑堤,机械压实。3天后的监测结果显示,堤身密实度、抗滑、抗渗等指标均满足堤防设计要求,因此汛后不再拆除复堤,节省投资约50%。该堤段也经受了2004年大洪水的考验。
  4.2.3  堆土复堤,汛后防渗处理。2000年澧河左岸湾杨决口堵复采用这种方法,当时口门无水,附近土料多为粘土,含水量基本饱和,但交通基本中断。为防御随时可能再次袭击的洪水,用当地近乎稀泥的土料临时封堵,根本无法碾压。汛后复堤时发现,该段堤型保持良好,堤高仅3m左右,只是堤身孔隙较多,防渗性能差。因此采用经济实用的堤身灌浆技术加固堤身,不再拆除复堤,节省大量投资。2004年大洪水期间,该段堤防虽被洪水漫溢但安然无恙。

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denisli76 发表于 2007-8-10 19:54:34 | 显示全部楼层
本帖最后由 only8u8u 于 2015-11-10 03:57 编辑 <br /><br />哈哈对围堰的封口方案有一定的参考价值,学习下

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zy2006 发表于 2008-11-23 10:31:57 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:46 编辑 <br /><br />谢谢分享

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zdj647 发表于 2008-12-25 21:05:57 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 13:46 编辑 <br /><br />头刚下达的任务,正在寻找这方面的信息呢

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