水利施工中水壩堤防堵口施工技術(shù)綜述

馬燕霞，朱肖峰

(浙江天澤水電建設(shè)有限公司，浙江衢州324000)

水利施工中水壩堤防堵口施工技術(shù)綜述

馬燕霞，朱肖峰

(浙江天澤水電建設(shè)有限公司，浙江衢州324000)

水壩堤防作為重要的擋水建筑物，也是當(dāng)前水利施工中運(yùn)用最為廣泛的一類(lèi)防洪工程。然而水壩堤防一旦出現(xiàn)決口，將對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全、地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境都造成極大的危害。為此，必須加強(qiáng)對(duì)水利施工中水壩堤防堵口施工技術(shù)的良好運(yùn)用，通過(guò)在水壩堤防決口后采取有效的復(fù)堵措施，以抵御可能接踵而來(lái)的洪水侵害，從而使洪水災(zāi)害所帶來(lái)的損失降低到最小。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，從水壩堤防決口的原因及分類(lèi)出發(fā)，并著重就水壩堤防堵口的施工技術(shù)與施工措施進(jìn)行了分析與探討。

水利施工;水壩堤防;堵口;施工技術(shù)

0 前言

導(dǎo)致水壩堤防決口的原因較多，如自然因素、滲流作用、河道湖泊水流的沖刷以及浸溢沖刷等都有可能導(dǎo)致決口問(wèn)題的發(fā)生，此外人為因素破壞、施工中建筑質(zhì)量與建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)也是導(dǎo)致水壩堤防決口的主要原因。水壩堤防一旦出現(xiàn)決口其災(zāi)害損失十分嚴(yán)重，同時(shí)決口的搶險(xiǎn)復(fù)堵在技術(shù)上難度較大，為此必須采取有效且具有針對(duì)性的堵口施工技術(shù)，也確保沿岸地區(qū)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展和社會(huì)安定。

1 水壩堤防決口出現(xiàn)的原因及分類(lèi)

1.1 水壩堤防決口出現(xiàn)的原因

水壩堤防決口出現(xiàn)的原因，主要由以下4種情況所導(dǎo)致的:①因河道水流或湖泊潮浪的沖刷浸溢，而導(dǎo)致堤防或壩體出現(xiàn)坍塌，當(dāng)搶修維護(hù)不及時(shí)所導(dǎo)致的決口;②因出現(xiàn)超標(biāo)準(zhǔn)的洪水，當(dāng)水位急劇增加并漫過(guò)堤頂后則出現(xiàn)決口;③因水壩堤防的建筑質(zhì)量或建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)存在隱患，導(dǎo)致壩基、堤身的土質(zhì)較差，以及鼠、蟻等生成的洞穴，而導(dǎo)致因開(kāi)裂、滲透破壞而決口;④因人為因素的破壞，對(duì)堤壩的開(kāi)掘而導(dǎo)致的決口。

1.2 水壩堤防決口的分類(lèi)

根據(jù)口門(mén)過(guò)流的不同，水壩堤防決口可分為分流一股以及全河奪流。分流一股是指在決口后原河道仍在行水;全河奪流則是指決口后原河道基本出現(xiàn)斷流。

根據(jù)成因的不同，水壩堤防決口主要可以分為自然決口和人為決口這兩種情況。而其中，自然決口又主要可分為沖決、潰決以及漫決這3種［1］。沖決主要指引水流、潮浪、風(fēng)流對(duì)堤坡、壩根的掏刷，因邊坡失穩(wěn)而導(dǎo)致的決口;潰決則主要指因水流穿過(guò)壩基、堤身，而滲透破壞而導(dǎo)致的決口;漫決則主要指引水流漫溢過(guò)堤頂部，而導(dǎo)致的決口。

2 水壩堤防堵口的分類(lèi)和各階段概述

水壩堤防堵口主要可分為堵旱口與堵水口兩類(lèi)。對(duì)于堵旱口，應(yīng)當(dāng)和復(fù)堤選線相結(jié)合，對(duì)堤壩進(jìn)行及時(shí)的復(fù)堵;對(duì)于堵水口，則主要是采用各種施工技術(shù)與施工措施，對(duì)通過(guò)口門(mén)的水流進(jìn)行封堵攔截，從而使水流能夠完全回歸原河道中。本文中所探討的堵口施工技術(shù)也主要是指堵水口。

水壩堤防堵口的施工過(guò)程，通?？梢苑譃槎驴跍?zhǔn)備階段、進(jìn)堵與合龍階段、復(fù)堤階段。在不同階段應(yīng)采取有針對(duì)性且適宜的施工技術(shù)與施工措施，以保證良好的堵口施工效果。

3 水壩堤防堵口準(zhǔn)備階段的施工技術(shù)

3.1 做好施工前的準(zhǔn)備工作

堵口準(zhǔn)備階段主要應(yīng)做好堵口物料的籌集，并隨時(shí)根據(jù)情況變化對(duì)備料數(shù)量進(jìn)行調(diào)整;建立高效、有力的施工指揮機(jī)構(gòu)，做好對(duì)施工隊(duì)伍與機(jī)械的組織，并明確分工;布置堵口的施工場(chǎng)地，并作出具體的實(shí)施計(jì)劃，包括機(jī)械與人力進(jìn)出的道路、堵口線路設(shè)計(jì)等;做好堵口前的技術(shù)交底與安全交底工作，準(zhǔn)備好施工中相應(yīng)的設(shè)備、機(jī)械與所需用具。

3.2 做好水文觀測(cè)與河勢(shì)勘察

應(yīng)著重做好以下4個(gè)方面:①對(duì)口門(mén)的水位、水深、流量、流速、寬度等信號(hào)進(jìn)行定期測(cè)量，并繪制出口門(mén)的縱模斷面圖;②做好對(duì)口門(mén)處短期及中期水位及流量等的水文預(yù)報(bào)工作;③對(duì)口門(mén)及附近區(qū)域的水下地形進(jìn)行定期施測(cè)，并對(duì)土質(zhì)情況進(jìn)行勘探;④做好對(duì)口門(mén)上下游河勢(shì)變化情況的勘察，并預(yù)測(cè)口門(mén)水流、水量的發(fā)展趨勢(shì)。

3.3 制定堵口的施工方案

綜合分析研究水壩堤防決口區(qū)域的水文地質(zhì)情況、水下地下、河勢(shì)變化以及物料籌集等相應(yīng)資料，以確定堵口時(shí)間與堵口施工方案。其中，堵口時(shí)間主要取決于水情、災(zāi)害程度、決口位置以及復(fù)堵條件等因素，適宜盡早處理;堵口的施工方案中所采取的技術(shù)與方法，應(yīng)因地適宜，并注意確保施工人員的人身安全。

3.4 做好裹頭的處理

在水壩堤防決口后的搶堵工作中，應(yīng)首先搶修裹頭，以避免堤頭的繼續(xù)坍塌，并為堵口的下一步施工提供穩(wěn)固的陣地。裹頭是將水壩堤防決口口門(mén)兩邊的斷堤頭，采用抗沖性材料進(jìn)行裹護(hù)的一項(xiàng)技術(shù)措施。當(dāng)前對(duì)裹頭的處理，多采用的是埽工技術(shù)、鋼木土石組合壩堵口技術(shù)、丁壩防護(hù)等制作裹頭［2］。

裹頭作為進(jìn)堵口門(mén)的基地，必須修筑牢固，并因時(shí)制宜、因地制宜的進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)措施，為堵口的下一步施工創(chuàng)造有利的條件。通常在水淺流緩、土質(zhì)較好的地帶，可在堤頭周?chē)驑?，樁后填散柳、柴料或者拋投散石進(jìn)而裹護(hù);而在水深流急且土質(zhì)較差的地帶，則可采用柳石枕、柳淤枕等進(jìn)行廂護(hù)。

4 水壩堤防進(jìn)堵、合龍階段的堵口施工技術(shù)

4.1 堵口的布置

1)選擇適宜的堵口時(shí)間。通常堵口的時(shí)間，應(yīng)在施工隊(duì)伍以及所需物料準(zhǔn)備到位并準(zhǔn)備齊全后，再進(jìn)行堵口的施工。若條件受到限制，無(wú)法及時(shí)將堵口進(jìn)行合龍，則應(yīng)考慮在水位降低或下次洪峰到來(lái)前進(jìn)行堵口施工。

2)口門(mén)的復(fù)堵次序。通常而言，水壩堤防的決口多少由于水勢(shì)過(guò)猛而導(dǎo)致漫溢所引起的，因此決口多會(huì)出現(xiàn)大小不一、且不同位置的多個(gè)口門(mén)。因此在口門(mén)的復(fù)堵次序上，應(yīng)首先選擇重要位置進(jìn)行優(yōu)先復(fù)堵，并遵循先堵下游口門(mén)，再堵上游口門(mén)，先小口門(mén)，再大口門(mén)的復(fù)堵原則。

3)選擇合理的堵口堤壩軸線。堵口堤壩軸線選擇的是否合理、恰當(dāng)，將直接關(guān)系到堵口施工的成敗。通常而言，應(yīng)根據(jù)堵口方法、口門(mén)條件，選擇易于施工且斷流選擇的堵口堤壩軸線。

4.2 堵口的主要方法和措施

當(dāng)前，水壩堤防堵口的方法主要包括了平堵、立堵以及混合堵等。平堵是指沿著口門(mén)選定的堤壩軸線，由下往上拋填物料，并逐層填高直至高出水面實(shí)現(xiàn)封堵的方法;立堵則是指從口門(mén)的一側(cè)或兩側(cè)出發(fā)，沿著選定的堤壩軸線向水中進(jìn)占，使口門(mén)逐漸縮小直至合龍的方法;混合堵則是平堵與立堵這兩種方法的綜合。同時(shí)，在水壩堤防堵口的實(shí)際施工中，還可根據(jù)實(shí)際情況需要采取沉船截流、沉柳落淤等多種堵口方法。

4.2.1 平堵法

平堵法相較立堵法的單寬流量偏小，且最大流速也小，水流條件較好，可以減小水流對(duì)龍口基床的沖刷力，利于機(jī)械化施工。但主要缺點(diǎn)是在堵口施工中，當(dāng)水深且高速流動(dòng)的情況下，需要架設(shè)浮橋或棧橋，影響到堵口的時(shí)間。平堵法主要包括了架橋平堵、拋料船平堵以及無(wú)水口門(mén)砌堵等方式，其中架橋平堵法如圖1所示。

圖1 架橋平堵法施工示意圖

4.2.2 立堵法

立堵法也有著較多的施工方式，例如填土法、草木圍堰法、埽工進(jìn)占法、打樁進(jìn)堵法等。其中，在不同施工方法的選擇上應(yīng)根據(jù)口門(mén)的水深、流速以及水頭差等情況選擇適宜的物料進(jìn)占。由于立堵法施工中無(wú)需再架設(shè)浮橋或棧橋，因此簡(jiǎn)化了施工準(zhǔn)備工作，不僅贏取了施工時(shí)間，而且節(jié)省了投資，在水壩堤防堵口施工中應(yīng)用較為普遍。立堵法的施工示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 立堵法施工示意圖

4.2.3 混合堵

混合堵方法是平堵法和立堵法這兩種方法的綜合，并通常應(yīng)用與口門(mén)局部沖深較大、基礎(chǔ)軟弱以及口門(mén)較寬的情況。在采用混合堵進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)平堵和立堵不同的特點(diǎn)，以及口門(mén)的實(shí)際情況，因地制宜的靈活采用。例如，在堵口的最初階段，由于流量較小，可采用立堵法快速進(jìn)占，但當(dāng)口門(mén)縮小到一定程度后由于流速開(kāi)始增大，可以再采用平堵法，以降低施工的難度直至合龍為止。

4.3 合龍施工技術(shù)

當(dāng)口門(mén)兩側(cè)進(jìn)堵至壩體剩余約2～3 m時(shí)，即被稱(chēng)為合龍。由于此時(shí)口門(mén)已被縮減到很小，水流的沖刷力與流速都相對(duì)較大，因此必須做好充足的準(zhǔn)備，并采取有效的技術(shù)措施，使合龍施工能一氣呵成，實(shí)現(xiàn)堵口的順利完成。通常在合龍中采用以下幾種施工方法:

4.3.1 橫梁合龍

該方法是采用直徑約為20 cm左右的粗木桿，使其橫臥在龍口上，并將兩端部位固定，再在橫桿的前排部位打下一排木樁，并在樁上壓上土袋，從而水流逐步阻斷的方法。

4.3.2 沉排合龍

該方法是采用樹(shù)枝或者細(xì)木桿等容易變形受壓的材料，綁扎成為梯形或者方形的沉排，同時(shí)在沉排的方格內(nèi)部放置進(jìn)適當(dāng)數(shù)量的土袋，并確保沉排不沉入水中，再由人力控制其漂浮到合龍口處。當(dāng)沉排在龍口處卡住并穩(wěn)定后，繼續(xù)向上拋壓土袋直至土袋露出水面，再進(jìn)行填筑施工。

4.3.3 關(guān)門(mén)合龍

該方法是采用比合龍口寬度約長(zhǎng)的粗木樁一根，并在木樁上捆扎由樹(shù)枝、秸稈等制作的柴草捆，并利用水流使其橫卡在合龍口處，當(dāng)對(duì)大部分水流進(jìn)行攔截后迅速進(jìn)行土袋的拋壓，使合龍能夠迅速完成。

5 水壩堤防復(fù)堤階段施工技術(shù)

由于水壩堤防堵口時(shí)所修筑的截留壩，多是臨時(shí)搶修的，其壩體較矮小，且內(nèi)部件孔隙較大、雜物也較多，無(wú)法滿足水壩堤防對(duì)洪水地域的標(biāo)準(zhǔn)。為此，還應(yīng)當(dāng)采取及時(shí)的復(fù)堤措施，以避免原決口重新潰決的可能。其中，對(duì)水壩堤防的復(fù)堤應(yīng)著重做好以下幾點(diǎn):

5.1 堤頂高程恢復(fù)

對(duì)堤頂?shù)母叱虘?yīng)將其恢復(fù)到原設(shè)計(jì)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，由于堵口的斷面堤質(zhì)較為薄弱，且存在堤基容易滲漏、背水處存在潭坑等缺陷及弱點(diǎn)，因此通常要求復(fù)堤的高度應(yīng)有一定的富裕度，可相比原堤防高出0.3～0.5 m。

5.2 復(fù)堤施工中的注意事項(xiàng)

在鋪筑之前，應(yīng)首先將基面的樹(shù)枝、積水、淤泥等雜物清除，并分層均勻填土;在筑堤時(shí)，要求黏土使用在臨水面，砂土使用在背水面，當(dāng)?shù)躺硖畛鏊婧笠诉M(jìn)行分層填土，要求層厚≤0.3 m;對(duì)填土應(yīng)采用機(jī)械或人工進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪雺号c夯實(shí)，碾壓次數(shù)在2～5次為佳;在施工中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并處理好新建堤防與原堤的結(jié)合，確保施工質(zhì)量。

5.3 護(hù)坡防沖工程

由于堵口復(fù)堤段為新做堤防，多位于迎流頂沖區(qū)域且沒(méi)有經(jīng)過(guò)洪水的考驗(yàn)，因此可考慮在新堤堵口處做護(hù)坡防沖工程以及水下護(hù)坡工程，以避免坡腳的滑動(dòng)并使堤防得到有效的防沖防浪。

6 總結(jié)

水壩堤防工程作為防洪保護(hù)區(qū)的一道重要屏障，其主要作用是防御洪水的侵害，并保護(hù)沿岸廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，然而其一旦出現(xiàn)決口，將會(huì)對(duì)沿岸地區(qū)居民的人身安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都帶來(lái)非常大的危害。

而水壩堤防的堵口施工作為一項(xiàng)時(shí)間緊迫、任務(wù)艱巨、對(duì)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)要求都非常高的工程，應(yīng)當(dāng)首先加強(qiáng)對(duì)水壩堤防堵口施工技術(shù)的研究與探討，并通過(guò)對(duì)堵口時(shí)各種可能出現(xiàn)的相關(guān)因素的全面、充分考慮，以科學(xué)的選擇堵口施工技術(shù)與施工方法，并做好人員、材料、設(shè)備等相應(yīng)組織和準(zhǔn)備工作，以確保堵口施工的順利完成。

［1］劉鐵奇，高長(zhǎng)權(quán)，楊宏宇.堤防決口的幾項(xiàng)堵口技術(shù)［J］.黑龍江水利科技，2008，36(04):171.

［2］李希寧，孟祥文，等.黃河堤防堵口裹頭技術(shù)研究［J］.人民黃河，2003(03):32 －33，49.

TV871.3

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1007－7596(2014)07－0135－03

2013－11－09

馬燕霞(1982－)，女，浙江衢州人，工程師，從事水利水電施工管理工作;朱肖峰(1976－)，男，浙江衢州人，工程師，從事水利水電工程施工管理工作。