關(guān)于水利工程建設(shè)中的防洪搶險(xiǎn)技術(shù)的應(yīng)用分析

王育鋼

（安徽省蕪湖市南陵縣柏山渠灌區(qū)弋江鎮(zhèn)工程管理所，安徽 蕪湖 242400）

對(duì)于水利工程而言，保障防洪安全是工程建設(shè)過程中的基礎(chǔ)要求，也是評(píng)價(jià)水利工程建設(shè)水平的重要因素，為確保水利工程施工安全，以及后期工程運(yùn)行過程中的安全性，就需要在實(shí)際建設(shè)過程中，結(jié)合建設(shè)地實(shí)際情況，以及工程運(yùn)行需求，合理采用相應(yīng)防洪搶險(xiǎn)技術(shù)。因此，加強(qiáng)對(duì)于水利工程建設(shè)中防洪搶險(xiǎn)技術(shù)的應(yīng)用研究和探討是十分有必要的。

1 實(shí)際工程建設(shè)過程中的防洪搶險(xiǎn)技術(shù)

1.1 淹沒排除技術(shù)

在實(shí)際進(jìn)行水利工程建設(shè)施工的過程中，為保障施工安全，在進(jìn)行河壩、堤防等位置的施工過程中，常用的擋水圍墻即可滿足相應(yīng)防洪需求，但是由于水利工程建設(shè)周期相對(duì)較長(zhǎng)，難以避免會(huì)在枯水期突然出現(xiàn)暴雨等情況，導(dǎo)致超設(shè)計(jì)洪水暴發(fā)，甚至漫過圍堰，進(jìn)而引發(fā)施工安全問題。對(duì)此，為排除淹沒施工現(xiàn)場(chǎng)，主要采取的防洪搶險(xiǎn)技術(shù)措施包括以下三種：第一，緊急關(guān)閉上游水庫閥門，減少下泄的洪水，以此保障工場(chǎng)安全。第二，提前加高擋水圍墻，避免洪水漫過圍堰。不過水圍堰堰頂安全超高下限值和堰頂級(jí)別有一定要求，對(duì)于土石圍堰而言，其3 級(jí)堰頂?shù)某呦孪逓?.7m；對(duì)于混凝土圍堰而言，其3 級(jí)堰頂超高下限為0.4m，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表1 所示。此外，為保障防汛安全，土石圍堰的堰頂寬度應(yīng)控制在7～10m 之間，混凝土圍堰的堰頂寬度應(yīng)控制在唉3～6m 之間。第三，將水利工程區(qū)域內(nèi)，除了擋水圍墻之外的阻水物全部拆除，以此擴(kuò)大流量，達(dá)到降低水位的目的。除此之外，為保障施工安全，還應(yīng)提前做好保護(hù)措施，使用加固材料對(duì)擋水圍墻進(jìn)行加固處理，并在洪水發(fā)生之前，做好人員以及相應(yīng)機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)移。

表1 不過水圍堰堰頂安全超高下限（單位：m）

1.2 堤壩滑坡?lián)岆U(xiǎn)

常見的堤壩滑坡?lián)岆U(xiǎn)技術(shù)主要包括以下幾種：

第一，濾水土撐法。主要是通過間隔修土撐的方式進(jìn)行加固處理，該技術(shù)措施常用于背水坡排滲不暢，而且滑坡較為嚴(yán)重，涉及范圍較大的情況。在實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)的過程中，需要先進(jìn)行清理松土，然后順坡挖溝，并在溝內(nèi)填鋪砂石、梢料等反濾材料的辦法，實(shí)際施工措施與滲水搶險(xiǎn)過程中使用到導(dǎo)滲溝施工技術(shù)相似。挖溝的尺寸、規(guī)格等，應(yīng)結(jié)合施工區(qū)域?qū)嶋H降水情況等確定。通常情況下，土撐長(zhǎng)度為10m 左右，每間隔8～10m 設(shè)置一條土撐，并要求土撐頂部應(yīng)比浸潤線高0.5～2.0m 左右，以此保障加固支撐效果。在施工過程中，若發(fā)現(xiàn)坡腳位置穩(wěn)固性較差，還需要使用石塊、土袋等進(jìn)行加固處理，并確保加固高度超過水面0.5～1.0m，以此保障加固效果。

第二，濾水后戧法。該技術(shù)措施比較適合用于斷面單薄、邊坡較為陡峭，而且濾水材料以及取土較為方便的區(qū)域。其主要施工技術(shù)措施和作用與濾水土撐類似。值得注意的是，該施工技術(shù)的應(yīng)用長(zhǎng)度，需要超過滑坡兩側(cè)5～10m 左右，若發(fā)現(xiàn)土體本身較為稀軟，滲透性不好，則可以選用反濾材料進(jìn)行替代。濾水土撐和濾水后戧結(jié)構(gòu)情況如圖1 所示。

圖1 濾水土撐和濾水后戧

第三，濾水還坡法。該技術(shù)主要是利用反濾結(jié)構(gòu)，通過將堤壩斷面進(jìn)行恢復(fù)，以此達(dá)到搶護(hù)還坡的目的。比較適用于背水坡面、排水不暢，而且滑坡嚴(yán)重的區(qū)域。該技術(shù)常見的使用方法包括導(dǎo)滲溝濾水還坡、反濾層濾水還坡、透水體濾水還坡，以及沙土還坡等技術(shù)措施。當(dāng)臨水面的水位高度較高，而且風(fēng)浪較大的情況之下，可采用背水坡貼坡的方式進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，此時(shí)要求坡頂寬度在1m 以上，并且放坡的坡度也應(yīng)緩于原坡，結(jié)構(gòu)情況如圖2 所示。

圖2 濾水還坡法結(jié)構(gòu)示意圖

1.4 堤壩散浸除險(xiǎn)

散浸主要指的是在水位較高的情況之下，堤壩的背水坡以及坡腳等位置，土壤潮濕發(fā)軟，并且存在滲水情況，也是實(shí)際水利工程施工過程中的常見問題。其除險(xiǎn)技術(shù)主要包括臨水截滲、反濾導(dǎo)滲溝、反濾層以及透水后戧法。臨水截滲的主要措施就是增加阻水層，以此控制滲水量，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定堤壩的效果。在此過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于護(hù)壁泥漿密度的控制，對(duì)于新配泥漿而言，其密度應(yīng)保持在1.01～1.05t/m3之間，循環(huán)過程中，應(yīng)將密度控制在1.25～1.30t/m3之間，若施工地層相對(duì)較為松軟，則可結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)增加泥漿密度，并在進(jìn)行混凝土澆筑施工時(shí)，將泥漿密度控制在1.15～1.25t/m3之間，并確保泥漿高度高于水位線0.5m 以上。反濾導(dǎo)滲溝主要是通過在背水坡面挖掘?qū)B溝，并鋪設(shè)反濾材料的方式，將滲水通過導(dǎo)滲溝排出。結(jié)構(gòu)情況如圖3 所示。在實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，控制好導(dǎo)滲溝的大小和間距，通常沒5～8m 設(shè)置一條導(dǎo)滲溝，溝的深度應(yīng)控制在0.5～1.0m 之間，寬度應(yīng)在0.3～0.8m 之間。反濾層法就是通過在滲水坡鋪設(shè)反濾層，以此促使?jié)B水排出，達(dá)到搶險(xiǎn)的目的，常用的反濾材料包括砂石、土工織物等，要求砂墊層無雜質(zhì)，泥沙含量小于5%；碎石粒徑應(yīng)小于50mm，含泥量小于5%。在實(shí)際進(jìn)行反濾層施工的過程中，應(yīng)確保濾層的孔隙率小于28%，以此進(jìn)一步保障反濾層技術(shù)應(yīng)用效果。

圖3 沙石導(dǎo)濾溝示意圖

2 水利工程建設(shè)防洪技術(shù)的應(yīng)用研究

2.1 推拉式防洪堤技術(shù)應(yīng)用

2.1.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。推拉式防洪堤技術(shù)的主要結(jié)構(gòu)包括混凝土固定堤段、活動(dòng)鋼閘門以及上下部鋼滑軌幾個(gè)主要部分，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)情況如圖4 所示。其中混凝土固定堤段主要為直立擋墻的形式，為保障該擋墻的作用能夠得到充分發(fā)揮，擋墻之間的間隔應(yīng)為38m，并在其內(nèi)部左右兩側(cè)各有一個(gè)寬度為1m 的空槽，為上下布滑軌的嵌入提供空間。而活動(dòng)鋼閘門，則主要包括面板以及橫縱主次梁兩個(gè)部分，在汛期，通過關(guān)閉鋼閘門，能夠形成封閉擋墻，進(jìn)而發(fā)揮其擋水作用。

圖4 推拉式防洪堤結(jié)構(gòu)

2.1.2 混凝土堤段設(shè)計(jì)。根據(jù)水利工程建設(shè)實(shí)際情況和需求，混凝土固定堤段的高和寬設(shè)計(jì)為3m 和5m，并在混凝土堤段的左右邊緣，分別設(shè)置1m 寬的空槽，空槽與混凝土墻能夠?qū)⒌潭蝿澐譃槲鍌€(gè)寬度相等的區(qū)域。其中空槽邊界與固定堤段的距離應(yīng)控制在10cm 左右，并在固定堤段的下部凹槽當(dāng)中設(shè)置鎖定功能，以此確保在汛期將閘門拉出后，能夠從內(nèi)部固定閘門位置，避免在洪水流動(dòng)過程中，閘門發(fā)生位移情況，引發(fā)洪災(zāi)。并且要求活動(dòng)閘門拉出之后，與空槽內(nèi)部之間的重疊部分達(dá)到1m 確保其能夠與固定堤段進(jìn)行有效銜接。最后，在活動(dòng)閘門拉出之后，要求其內(nèi)部的閉鎖裝置能夠自動(dòng)開啟，確保能夠有效及時(shí)穩(wěn)定住閘門位置，防止橫向移動(dòng)情況的發(fā)生，保障防洪安全。

2.1.3 活動(dòng)鋼閘門設(shè)計(jì)。根據(jù)混凝土固定堤壩段的長(zhǎng)度，要求活動(dòng)鋼閘門的長(zhǎng)度和高度分別為20m 和2.5m，并在綜合考慮實(shí)際需求以及經(jīng)濟(jì)成本之后，確定面板厚度為1cm。此外，還包括主梁和次梁的規(guī)格設(shè)計(jì)。其中主梁應(yīng)設(shè)計(jì)為邊長(zhǎng)為0.2m 的正方形截面，次梁應(yīng)設(shè)計(jì)為邊長(zhǎng)為0.1m 的正方形截面，并且要求主梁設(shè)置在活動(dòng)鋼閘門邊緣和中間位置，次梁設(shè)置在主梁兩側(cè)，并保障主次梁之間的間隔控制在0.5m。最后，為降低水流產(chǎn)生的阻力影響，應(yīng)將鋼閘門設(shè)置在迎水位置，而橫縱梁設(shè)計(jì)在背水側(cè)。

在進(jìn)行上下滑軌設(shè)計(jì)的過程中，滑軌的整體結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)為U 型，厚度應(yīng)為2cm，并且為保障滑動(dòng)的靈活性以及使用的安全性，滑軌的長(zhǎng)寬和高的規(guī)格分別為78m、0.3m 以及0.22m。除此之外，為避免鋼閘門運(yùn)行過程中，出現(xiàn)脫軌拆卸等情況，還需要在上部滑軌當(dāng)中設(shè)計(jì)寬度為0.05m 的固定結(jié)構(gòu)。下部滑軌的寬度和高度分別為1m和0.8m，此外，還需要在其中設(shè)計(jì)相應(yīng)滑輪行走槽，并確保行走槽的尺寸與混凝土固定堤壩保持一致，以此確保鋼閘門推拉行走便利、順暢。此外，還要求在進(jìn)行下部滑軌安裝的過程中，能夠與混凝土堤壩當(dāng)中的空槽位置相對(duì)應(yīng)，確保兩個(gè)結(jié)構(gòu)之間的空槽能夠有效銜接，以此保障閘門能夠順利拉出。

2.1.4 止水結(jié)構(gòu)。結(jié)合推拉式防洪堤壩的實(shí)際設(shè)計(jì)需求，以及功能需求，還需要在以下三個(gè)位置設(shè)置止水結(jié)構(gòu)。第一，兩個(gè)活動(dòng)閘門的連接位置，以此避免漏水情況的出現(xiàn)；第二，活動(dòng)閘門與滑軌之間的連接位置；第三，鋼閘門與混凝土堤壩凹槽之間。對(duì)此可以采用外貼橡膠止水帶以及P 型止水橡膠的方式進(jìn)行止水處理。

2.2 移動(dòng)式防洪墻技術(shù)應(yīng)用

2.2.1 材料選擇。對(duì)于移動(dòng)式防洪墻技術(shù)的應(yīng)用而言，防洪墻擋板材料的選擇直接影響著技術(shù)應(yīng)用效果，根據(jù)國內(nèi)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范以及國內(nèi)才材料的參數(shù)、性能等進(jìn)行分析，明確的構(gòu)建材料的屬性情況，如表2 所示。因此，在實(shí)際進(jìn)行選材的過程中，應(yīng)通過對(duì)防洪墻整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、可靠性，以及經(jīng)濟(jì)性等多方面因素進(jìn)行合理選材。

表2 材料力學(xué)性能情況

2.2.2 擋板跨度確定。經(jīng)過計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)跨度為2m 時(shí)，其在水平方向上出現(xiàn)的最大位移能夠達(dá)到4.69mm，當(dāng)跨度為3m 時(shí)，其能夠達(dá)到的最大位移長(zhǎng)達(dá)5.66mm，當(dāng)跨度為3.5m 時(shí)，能夠達(dá)到的位移長(zhǎng)度為6.03mm，當(dāng)跨度為4m 時(shí)，能夠達(dá)到的橫向位移長(zhǎng)度為6.88mm，由此可知，隨著防洪墻擋板跨度的不斷增加，其位移長(zhǎng)度也在不斷擴(kuò)大，而當(dāng)跨度設(shè)計(jì)為5m 時(shí)，其立柱撓度能夠達(dá)到0.019m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了鋁合金設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)要求，因此其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性難以達(dá)到相應(yīng)要求，詳細(xì)受彎構(gòu)件容許撓度情況如表3 所示。對(duì)此在實(shí)際進(jìn)行擋板跨度設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)充分考慮受彎構(gòu)件容許撓度要求，此外，還需要對(duì)跨長(zhǎng)對(duì)于防洪墻強(qiáng)度的影響進(jìn)行分析，以此全面確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及可靠性。

表3 受彎構(gòu)件容許撓度

2.2.3 立柱高度設(shè)計(jì)

立柱高度對(duì)于防洪墻的影響主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面，一方面，為對(duì)于撓度的影響。在實(shí)際進(jìn)行分析設(shè)計(jì)的過程中，通過保持擋板跨度不斷，對(duì)立柱高度進(jìn)行變化，進(jìn)而分析防洪墻撓度情況發(fā)現(xiàn)，當(dāng)立柱高度設(shè)置為0.95m 的時(shí)候，其防洪墻撓度為1.94mm，當(dāng)立柱高度設(shè)置為1.5m 的時(shí)候，其防洪墻撓度為4.78mm，隨著立柱高度的不斷增加，防洪墻的撓度也在不斷提升，當(dāng)立柱高度達(dá)到2m 的時(shí)候，其撓度能夠達(dá)到6.68mm。由此可見，立柱高度的提升不利于防洪墻的穩(wěn)定性。

另一方面，立柱高度對(duì)于防洪墻強(qiáng)度的影響。當(dāng)擋板跨度值確定的情況下，立柱高度的變化會(huì)對(duì)防洪墻的強(qiáng)度產(chǎn)生不同程度的影響。當(dāng)立柱高度為0.97m 時(shí)，最大應(yīng)力為79Mpa，當(dāng)立柱為1.5m 高時(shí)，防洪墻最大應(yīng)力能夠達(dá)到105Mpa，經(jīng)過一系列測(cè)算之后發(fā)現(xiàn)，隨著立柱高度的增強(qiáng)，防洪墻的強(qiáng)度也在不斷提升。因此，在實(shí)際進(jìn)行立柱高度設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，通過對(duì)防洪墻撓度以及強(qiáng)度的科學(xué)控制，合理進(jìn)行立柱高度的設(shè)計(jì)，以此保障防洪墻運(yùn)行使用的安全性、穩(wěn)定性以及可靠性，保障防洪墻性能能夠滿足實(shí)際工程需求。

3 結(jié)論

在實(shí)際水利工程建設(shè)的過程中，為避免各種淹沒、滑坡等安全隱患，需要合理應(yīng)用相應(yīng)防洪搶險(xiǎn)技術(shù)，做好施工期風(fēng)險(xiǎn)排除工作，如超設(shè)計(jì)洪水淹沒排除技術(shù)、滑坡崩塌防治技術(shù)，濾水土撐法、濾水后戧法等堤壩滑坡?lián)岆U(xiǎn)技術(shù)，以及堤壩散浸除險(xiǎn)技術(shù)等。此外，為提升水利工程自身防洪水平，應(yīng)在建設(shè)過程中，合理應(yīng)用相應(yīng)防洪技術(shù)，如推拉式防洪堤技術(shù)，以及移動(dòng)式防洪墻技術(shù)等，并對(duì)推拉式防洪堤的相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究，還從材料選擇、擋板跨度確定以及立柱高度設(shè)計(jì)三個(gè)主要方面介紹了移動(dòng)式防洪墻技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)。相信隨著對(duì)水利工程防洪搶險(xiǎn)技術(shù)的深入研究和實(shí)踐應(yīng)用，水利工程建設(shè)水平也將會(huì)得到進(jìn)一步提升。