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分级解析那二种难题所涉及的具有破坏类型和呼应的除险加固措施,截水槽基岩的拍卖

来源:http://www.gz-jx-114.com 作者:乐虎国际lehu805 时间:2019-12-15 12:58

1、前言

文章结合实际工程,针对堤防工程常见的渗透破坏和边坡失稳等破坏型式进行分析,并对不同成因下所对应的除险加固方案加以介绍,同时阐述了一些新的出险加固技术,以期为堤防工程提供借鉴。

河道堤坝的基本处理技术具体内容是什么,下面本网为大家解答。

随着工农业生产的快速发展,防洪问题对国民经济的影响及可持续发展的制约越来越突出,特别是淮河、长江两大流域相继发生特大洪水后,更是引起国家和各级政府部门的高度重视,引发了新一轮的水利建设热潮,尤为各级防洪工程的投建。对于每个工程技术人员来说,如何采取合理、有效的措施,确保各项防洪工程的安全、经济,都是需要深思熟虑的问题。

堤防工程;除险加固;实例分析

1 透水堤基处理

本文就防洪堤建设设计堤线布置和堤基防渗处理谈谈自己的看法,以供参考。

1.引言

堤防的基础常为透水地基,而对这种透水地基多未进行过专门的技术处理,在汛期常发生管涌、渗漏等,这也是造成堤防渗透失稳的一个重要原因。透水堤基处理的目的,主要减少堤基渗透性,保持渗透稳定,防止堤基产生管涌或流土破坏,以确保堤防工程安全。

2、防洪堤堤线布置和选择

沿河、渠、湖、海岸或行洪区、分洪区、围垦区的边缘修筑的挡水建筑物称为堤防。堤防是世界上最早广为采用的一种重要防洪工程。筑堤是防御洪水泛滥,保护居民和工农业生产的主要措施。我国现有堤防工程具有三大特点:1)堤防傍河而建,堤基条件复杂,堤线选择上具有很大的局限性,堤基大多为砂性或卵砾石,大部分堤基基本没有处理;2)堤身质量差,不少堤防是在老堤防基础上历年逐渐加高培厚而成;3)堤后坑塘多,筑堤土料不足时,普遍在堤后取土筑堤,取土坑、塘多未做处理,覆盖层薄弱。当遭遇洪水时,经常发生各种险情,严重者导致大堤溃决。

1.1 截水槽

防洪堤堤线布置和选择的优劣,直接关系到整个工程的合理性和建成后所发挥的功用,尤其对工程投资大小影响重大。堤线布置和选择时,应根据防洪规划,地形、地势、地貌和地质条件,结合现有及拟建筑物的位置、型式、施工条件和河流历史演变,充分估计下伏层地质状况,经过技术和经济比评后综合分析确定。

文章以工程地质问题为主线,以工程地质条件为基础,结合历史险情类型,将堤防问题从总体上归纳为堤防渗流稳定问题和堤防边坡失稳问题两种,分别分析这两种问题所涉及的所有破坏类型和相应的除险加固措施。重点探究了目前堤防除险加固中常用的传统技术如灌浆、垂直截渗墙等,为堤防防渗加固提供了一定的经验。

1)适用范围:截水槽适用于浅层透水堤基的截渗处理。

2.1在地形地势上,应避开淤滩泛滩、崩岸、沉积等原因形成的地带,这些地带从实地看一般略高,原为河道过水的一部分,其下伏地层一般由淤泥、砂、卵砾层组成,透水性强,层土较为松散,稳定性低;开挖、压填或防渗处理工程量大,从投资上和处理难度上均不可取。而处于河岸边的阶地,从实地看一般较高,一般粘性土覆盖层较厚,地势较高,土层密实,可考虑作为新筑堤的基础。

2.堤防渗透破坏的成因及防治措施

2)施工要点:基坑排水。截水槽的排水水源包括地面径流、施工废水和地下水。前二者可用布置在截水槽两侧的表面排水沟排除。地下水的降低和排除,一般采用明沟排水法和井点降水法;截水槽开挖。可用挖土机挖土、自卸汽车出渣的机械化施工,也可用人工施工,截水槽的断面一般为阶梯形;截水槽基岩的处理。对于强风化岩层,可直接采取机械挖掘、快速铺土、迅速夯实封堵;对裂隙发育、单位吸水率大的基岩采用钻孔灌浆处理;截水槽两侧砂砾料与回填土料接触面设置反滤层;土料回填。基岩渗水等处理并验收合格后,即可进行土料回填,回填从低洼处开始,截水槽填筑面保持平起施工,同时结合排水,使填筑工作面高于地下水位1-1.5m左右。

2.2在地貌上,由于河堤一般紧排居民集居地,改变堤线比较困难,因此在堤线选择上,既要注意结合堤型的选择,尽量做到少占耕地少拆迁,又要结合防洪留有适当余地,根据河流制导线要求,布置留有适当宽的滩地。由于占地拆迁费用很大,牵扯多,处理复杂,往往会导致工程开工困难和工期拖延,故堤型的选择极为重要。按照因地制宜、就地取村原则,结合地形、地势和地质状况,选择合适的堤型,如斜坡式堤、直挡墙式堤或直斜复合式堤等,同时考虑采用加筋土、挡墙式、沉箱式等工程技术措施使得堤型和堤线布置均可行。

堤防的临水侧和背水侧存在水头差,在堤防内部产生渗流和浸润线,并随着临水侧水位的上升而不断加大和升高。当渗流产生的实际渗透比降J大于土的临界渗透比降Jc时,土体将产生渗透破坏。坑塘或表土层较薄的堤基薄弱环节常出现渗透破坏,近似均质的透水堤基则发生在堤脚处,堤防的内在隐患则会加速渗透破坏的产生和发展。据1998年长江防洪抢险的统计资料,由渗透破坏造成的险情约占险情总数的70%。

1.2 防渗铺盖

2.3堤线布置时,应进行实地踏勘,翻阅历史记载,深入实地集居地调查收集洪灾资料,对河道的历史演变、改道、泛滥情况进行充分的调查,尽量能避免穿越故河道和历史泛滥区,从而减少堤基处理措施,节省投资。

2.1双层或多层地基防治措施

相对不透水层埋藏较深,透水层较厚且临水侧有稳定滩地的堤防,宜采用防渗铺盖防渗。防渗铺盖布设于堤前一定范围内,对于增加渗径、减少渗漏效果较好。根据铺盖使用的材料,可分为粘土铺盖、混凝土铺盖、土工膜铺盖及天然粘土铺盖,并在表面设置保护层及排气排水系统。

3、防洪堤基础防渗处理

堤前后深渊沟塘遍布造成的险情,采取填塘的方法恢复表土层的完整性。临水侧选用粘性土材料,背水侧选用渗透系数比表土层大的材料,按照反滤要求布置;地基下卧透水层不深、隔水层较浅,采用粘土截水槽或垂直防渗措施,与堤身防渗体连接形成封闭防渗体系;

1.3 截渗墙

堤线布置选择主要是根据防洪规划和保护对象的要求,或历史形成的,对堤防基础条件好坏考虑较少,加上堤防工程面广线长,什么基础都能碰到,而国家资金的投入有限,故堤防基础处理困难是比较大的。

背水侧地基覆盖层较厚且下卧强透水层较深,采用盖重措施,盖重使用的透水土料渗透系数要用比表层土的大。或者在背水堤脚外适当位置设置减压井用以降低渗流坡降,减小扬压力;多层地基且存在浅层弱透水层的情况,采用压渗盖重措施,也可结合减压措施共同除险;勘察资料充分、渗流计算分析论证后也可适当考虑采用半封闭式垂直防渗措施。

深厚透水堤基上的重要堤段,可设置地下截渗墙进行防渗加固,使堤基渗透稳定,保证堤防安全。

堤基的土层结构及各土层厚度、水文地质状况,还有需加以探明的天然暗沟和动物巢穴等,决定了防洪堤的防渗处理方案。针对建于河岸边的大多数防洪堤的堤基,地层性质为沉积土形成,地层多以砂层和卵砾石层为主,土层结构由粘性土、淤泥、砂、卵砾构成的复杂地基。以下就谈谈对此类堤基的防渗处理:

2.2透水地基

2 多层堤基处理

3.1对于相对不透水层埋藏较深、透水层较厚的堤基,当临水侧有稳定滩地时宜采用水平防渗处理,一般是采用铺盖的方法;当临水侧滩地难以满足设铺盖时,也可考虑采用粘性土截水槽或建造地下截水墙方法;以上两种方法均是起到延长渗径,减小水头压力作用,使堤防难以达到稳定渗流,从而保护堤防安全。铺盖防渗是国内外常用的方法,如长江无为大堤中的惠生堤是用长度30m的粘土铺盖防渗,经多次洪水考验,卓有成效。

对于透水层埋深不大的情况,优先采用封闭式垂直防渗措施,并与堤身防渗措施体连成封闭统一的防渗体系;对于相对不透水层埋藏较深、透水层较厚的情况,优先采用背水侧压渗盖重措施。当临水侧有稳定滩地时,也可采用临水侧铺盖措施。

处理措施除上述方法外,还有减压沟、减压井和盖重等。多层堤基如无渗流稳定安全问题,施工时仅需将经清基的表层土夯实后即可填筑堤身。表层弱透水层较厚的堤基,可采用堤背水侧加盖重进行处理,先用符合反滤要求的砂、砾等在堤背侧平铺盖住,表层再用块石压盖。对于多层结构地基,其上层土层为弱透水地基,下层为强透水层,当发生大面积管涌流土或渗水时,可以采用减压井作为排水设备。

3.2对于由粘性土、砂卵砾构成的浅层透水堤基,宜采用粘性土截水槽或其他垂直防渗措施截渗。此类堤基结构一般为上部堤是较厚的粘性土层,中间为砂或卵砾石强透水层,下部为相对不透水层,形成双层地基,其破形成主要有以下两种:

2.3岩石地基

减压井布置:平行于堤脚,垂直于渗流方向。

3.2.1地面上部粘性土层破坏,堤内地下水潜伏,渗透破坏表现为管涌、沸砂。

对于堤基下为强风化基岩的情况,优先采用地基帷幕灌浆的措施,若对临水侧有稳定的外滩,也可采用使用水平铺盖措施。如有必要,背水侧堤脚附也可采取反滤保护措施;堤基下为岩溶时,容易导致渗流量过大,以致危及堤防的安全。此种情况优先采用模袋灌浆或充填灌浆堵塞岩溶漏水通道,如有必要,临水侧可加设水平防渗铺盖。

减压井组成:井管(包括滤层)、排水沟、测压管及井盖等。

此类破坏多发生于堤后池塘、沟渠或耕植土深挖处,需进行填塘固基处理。

3.堤坡失稳破坏与加固处理

技术指标:井管直径0.1-0.3m,井距15-50m,进水滤管进入透水层50%-100%,井管材料可以是混凝土、砾石混凝土、多孔石棉水泥、钢管及塑料管等,排水减压井的构造与一般管井相同。

3.2.2有粘性土盖板情况下,堤内地下水为承压水。由于河床较深,与堤基强透水层相通,当洪水期时水位抬高,压力增大,粘性土顶板遭冲决而产生激涌、沸砂和地表塌陷。

3.1边坡失稳的成因

减压井的施工。一般在枯水季节施工,排水减压井钻井时一般用清水钻进,钻完井后再用清水洗井;当地质条件不好,清水固壁钻井困难时,也可采用泥浆固壁钻进,但成井后必须严格洗井,用清水将井壁冲洗干净,按设计要求安装井管时。

此类破坏一般是由于粘性土盖板较薄,承压水头太大引起的。如漳州市保护市区的石堤堤段,全长2.175公里,1986年以前石堤后的澄观道居民区,一来洪水就到处发生管涌沸砂,虽经填堵和设置减压井,及未能解决问题,1985年发生洪水时连离堤脚100多米的水井仍然冒水出流。1986年在堤基下构筑高压喷射混凝土防渗墙,桩号0+000~0+760为悬挂式,0+760~2+175为封闭式(即防渗墙构筑至不透水层),原来严重漏水段(1+100~1+300和1+400~1+800)在构筑防渗墙后,堤后漏水已得到解决,严重漏水段(0+150~0+300)堤后漏水情况也得到大大改善,运行至今效果良好。

渗流 当堤防上游水位达到一定高度且持续时间长时,浸润线以下堤身土体完全

3 岩石堤基的防渗处理

3.3对于由粘性土或淤泥、砂、卵砾构成的深层透水堤基,宜采用堤后压载、设排水减压沟或减压井等措施,使得堤基渗出口渗透坡降小于允许渗透坡降。当表层弱透水层较厚时,宜采用堤后压载;当表层弱透水层较薄时,可考虑采用减压沟或减压井。如安徽长江同马大堤,透水层厚达100m,表层为弱透水层,为了保护大堤,在汇口、乔墩、朱墩、甘家桥四段采用减压井处理,共设67口减压井,已运用多年;而采用堤后压载的就更多,如长江和淮河堤防就多处采用堤后压载,都取得预期的效果。

饱和后,导致堤身抗剪强度降低,在渗流产生的渗透力作用下堤身的自重增加,下滑力也相应增大,最终引起滑坡产生。

3.1 处理原则

减压沟始建工程量小,但管理维护工作量大,特别是减压井容易淤堵,洗井费用很高;堤后压载始建时工程量大,有时铺盖料要经过远程运输,费用较大,但管理维修容易。故应根据具体堤防的实际情况,经过全面论证,选择经济合理的处理措施。同时,通过经济技术比评还可结合其他工程措施如采用悬挂式防渗墙一起来处理堤防防渗。如保护漳州市区的康山土堤的防渗加固:

水流冲刷浸袭 岸坡淘刷情况较严重,堤坡坡度逐渐变陡,直到失去平衡引起岸坡失稳,造成崩岸险情;浸水饱和,土体自重增加和强度降低,外滩引起坍塌,并逐步向堤防坡脚逼近,直至临水坡失稳滑坡;

堤基为岩石,如表面无强风化岩层,除表面清理外,一般可不进行专门处理;

该段土堤建成于1961年,堤身高度5~7m,堤身蚁穴隐患多,堤身较为单薄,堤基渗漏严重。1984年曾挖蚁穴21处,并在做劈裂灌浆时下了666药粉,但仍杜绝不了,常是此灭彼生。从堤基的地质资料揭示,堤基属冲洪积和淤积层,由透水性强的砂土层、砂层和卵石层组成,堤基强透水层达16~24m,因修建堤防时,未对地基作适当处理,汛期外江水位上涨,堤内便发生不同程度的渗透管涌。为了使堤防能抗御百年一遇洪水,除需加厚堤身外,应特别处理好堤身及堤基的渗漏问题,并杜绝白蚁繁殖生灾。经过方案比较,确定采用设置减压井和构筑射水法悬挂式混凝土连续防渗墙相结合的处理方案,首先在漏水严重地段的堤后设置减压井以降低渗流渗出口渗透坡降,同时在堤的迎水坡上穿过堤身构筑射水法悬挂式混凝土连续防渗墙以增长渗径,有效地切断白蚁取水通道而杜绝白蚁隐患,经过渗流计算时,当防渗墙进入堤基长度足够使堤基渗出口渗透坡降小于允许渗透坡降时,堤后就不产生管涌砂沸,故能有效地解决堤身和堤基的防渗问题。而且施工机械化,工效快、技术上有把握。

堤基问题 造成堤防地基强度不够的原因一般有筑堤时清基不彻底、勘探资料不明确时导致设计方案不合理、筑堤速度过快引起地基强度降低等;

强风化或裂隙发育的岩石,可能使裂隙充填物或堤体受到渗透破坏的,应进行处理;

4、结束语

堤身漏洞和新老堤结合面问题 堤身产生内部漏洞和裂缝,雨水沿堤身裂缝渗入堤身内部,使堤身强度降低,渗水的集中作用变大,最终贯穿堤身。

因岩溶等原因,堤基存在空洞或涌水,将危及堤防安全,必须进行处理。

4.1笔者认为,防洪堤是保护国家和人民生命财产的生命线工程,堤线长,保护范围广,工程和资金投入巨大。因此,堤线的布置和选择应经过充分论证,经过各方面的综合比较,才能达到最经济、安全和合理。

3.2堤坡除险加固措施

3.2 强风化或裂隙发育岩基的处理

4.2其次,防洪堤堤基防渗是堤防建设的一个关键问题,要根据堤身堤基的历史现状,通过勘探全面了解堤基组成和各土层情况,通过经济技术比较,采取合理、有效和经济和处理措施。

浅层滑坡的加固 浅层滑坡一般均发生在堤身,地基基本上未遭破坏。优先考虑将滑动体全部挖除并重新回填,如图1所示;

强风化岩层堤基,先按设计要求清除松动的岩石,并在筑砌石堤或混凝土堤时基面铺设水泥砂浆,层厚大于30mm;筑土堤时基面须涂刷厚为3mm的浓粘土浆。

总之,堤防工程建设关系重大,不仅在堤线布置和堤基防渗问题处理上,其他各方面我们也得从为国家和人民利益出发,认真、细致做好每一项工作。

图1 挖除和填筑断面示意图 图2 陷坑与洞穴处理示意图

当岩石为强风化,并可能使岩石堤基或堤身受到渗透破坏时,在防渗体下采用砂浆或混凝土垫层封堵使岩石与堤身隔离,并在防渗体下游设置反滤层,防止细颗粒被带走;非防渗体部分用滤料覆盖即可。

深层滑动的加固 深层滑动的滑动面已切入堤基较深,若全部挖除滑动体,则会因工程量大不经济,且具有一定的施工风险。优先考虑部分挖除再处理的的办法进行;

裂隙比较密集的基岩,采用水泥固结灌浆或帷幕灌浆,按有关规范进行处理。

崩岸的除险加固技术 崩岸除险加固主要的措施有:抛石护脚、丁坝导流、墙式防护、桩式防护、还滩退堤等;

4 岩溶处理

堤身漏洞和陷坑 堤身漏洞和陷坑往往由生物洞穴产生,隐蔽性强,较难发现。汛期时发展很快,常会酿成溃口且抢险困难。故汛前应探查明漏洞和陷坑详细情况,采取开挖回填或灌浆的办法消除隐患,如图2所示。

处理目的:岩溶处理的目的是为了控制渗漏,保证度汛时的渗流稳定,减少渗漏量和提高堤基的承载能力,确保堤防的安全。

4.加固处理实例分析

处理措施:岩溶的处理措施,可归纳为:①堵塞漏水的洞穴和泉眼;②在漏水地段做粘土、混凝土、土工膜或其他形式的铺盖;③用截渗墙结合灌浆帷幕处理,截断漏水通道;④将间歇泉、落水洞等围住,使之与江(河、海)水隔开;⑤将堤下的泉眼、漏水点等导出堤外;⑥进行固结灌浆或帷幕灌浆。以上这些处理措施,从施工角度看,即开挖、回填和灌浆三种办法的配合应用。对于处在基岩表层或埋藏较浅的深槽、溶洞等,可以从地表进行开挖,清除因溶蚀作用而风化破碎的岩石和洞穴中的充填物,经过冲洗干净后,用混凝土进行填塞。对于石灰岩中的溶蚀现象,沿陡倾角裂隙或层面延伸很深,不易直接开挖者,可根据实际情况采用灌浆处理或洞挖回填,或两者结合起来,洞挖回填后再作灌浆处理。

4.1 工程概况

六股河发源于建昌县玲珑塔乡北娄子山,流域总面积3010平方公里,河长1 63公里,属于山区季节性河流,该河的河床比降大中,汇流历时较短,汛期洪水暴涨落,洪水对沿岸冲刷毁坏力巨大。六股河河床组成为第四纪冲积层,主要由亚粘土、中砂、砾砂及卵石构成,地下埋深达6到8m。绥中县六股河城防堤始建于建国初期,以后经多次加高培厚,目前从防洪堤的高度上达到了50年一遇的洪水标准,但受当地经济条件及管理体制的限制,防洪堤堤基未做任何防渗处理,特别是城区段六股河灌区引水口段,渠首涵洞坐落在59年大堤决口处穿堤的地基上,因地基未作防渗处理一直存在着管涌渗漏隐患。

4.2 除险加固分析确定

六股河灌区渠首穿堤涵洞出口右侧50米左右有一个大坑,坑底低于河底高程,涵洞及两侧堤基渗径不足,首先在长期的渗流作用下造成管涌,其次在高水头的渗流作用下造成了流土,最后还出现局部地区的接触冲刷。根据前述的加固措施参考类似工程经验,讨论认为高喷工艺具有设备先进、搬迁机动、占地面积小及施工不损坏原有建筑物和施工进度快等优点,同时又能弥补穿堤涵洞以及两侧堤基的渗径不足,并能充填已存在的管涌及渗流通道,故本工程采用高喷灌浆技术。

4.3 除险加固的方案设计

沿河堤纵轴线建造一道紧包涵管四壁的高喷混凝土防渗墙,并在涵洞上、下游建造一个截水墙,以此达到堤基防渗之目的。高喷防渗墙布置在涵洞纵轴方向左右各延伸70m,全长140m。防渗板墙深度依据决口处冲抗状况,在地下呈倒置阶梯布置,距堤顶2.5m,该段堤顶高程18.5m,底高程分别为11.Om,8.5m及5.Om,板墙厚度为20cm。

4.4工程加固处理分析

通过开挖监测和注水试验结果,显示本次灌浆所成防渗墙连续并且与涵洞的胶结可靠,墙体结构及抗渗均达到了设计标准。未处理前拦河坝溢流,水位达到14.2m以上,堤内的大坑就涨水,伴随管涌、翻砂现象。加固处理后年堤内大坑基本干涸,再次放水坝前水位达14.2m时,大坑无管涌及涨水现象,说明工程的高喷灌浆工程发挥显著的防渗效果。

结语

堤防工程出现险情后,分析险情成因做好全面地质勘察后通过选择合适的计算和分析方法,复核成因合理性,确定主次因,通过一定的工程技术措施来保证处理方案的实施效果。传统技术虽然非常的可靠,有时候却不经济;而充分计算分析论证的基础上采用的新技术会即使有着良好的理论效果,但施工技术难度大造价高。

参考文献

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