水利施工中水壩堤防堵口施工應(yīng)用

王云華，王素紅

（1.北京商和建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100000；2.河南省建筑勞務(wù)服務(wù)中心，河南 鄭州 450000）

0 引言

堤壩是一種非常重要的擋水設(shè)施，堤壩一旦出現(xiàn)決口，不僅會(huì)給經(jīng)濟(jì)造成巨大損失，還會(huì)危及人們的生命安全，因此，需要我們?cè)黾訉?duì)堤壩堵口技術(shù)的了解，加強(qiáng)對(duì)堤壩堵口技術(shù)的合理應(yīng)用。

1 水利施工中水壩堤防發(fā)生決口現(xiàn)象的原因及種類

1.1 水利施工中水壩堤防發(fā)生決口現(xiàn)象的原因

雖然我國(guó)水資源豐富，但資源分布存在很大的地區(qū)差異，導(dǎo)致洪災(zāi)頻發(fā)。大壩和堤防是水利防洪的主力軍，但在實(shí)踐中不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種問題，而這些問題的最終結(jié)果往往是堤防決堤，造成經(jīng)濟(jì)損失，甚至損害人民生活。水利工程中的大壩工程較為復(fù)雜，在工程投產(chǎn)前的整個(gè)施工期間，可能會(huì)受到外部因素的影響，多種因素都會(huì)造成大壩決堤事故。堤壩的工作環(huán)境復(fù)雜，其質(zhì)量和安全也受多種因素的影響。因此，堤壩決口的原因是多方面的。潰壩的原因可以總結(jié)如下：①洪水超過大壩最大承載能力或水位漲到壩頂以下。②水流或潮汐特別大，對(duì)大壩產(chǎn)生巨大沖擊，導(dǎo)致大壩垮塌。③堤防工程質(zhì)量不夠。④地震造成大壩裂縫或山體滑坡造成決口。⑤人為破壞[1]。以上五種原因都可能對(duì)堤壩造成破壞，進(jìn)而造成決口。

在現(xiàn)有技術(shù)和其他條件下，設(shè)計(jì)建造的大壩都有一定的承載能力，但這個(gè)承載能力是有上限的。因此，當(dāng)大壩受到超過承載能力的極端洪水沖擊時(shí)，潰壩是必然的。但風(fēng)暴潮和汛期發(fā)生時(shí)，水位會(huì)突然升高。如果增加的高度太高，沒有達(dá)到壩頂，就會(huì)決口。自然因素是無法預(yù)測(cè)和控制的。當(dāng)巨大的水波沖擊大壩造成潰壩，維修工作沒有及時(shí)完成，必然會(huì)出現(xiàn)決口。此外，如果堤壩本身質(zhì)量不夠，如果使用的土不夠粘，如果受到外力破壞，比如螞蟻筑巢，也往往會(huì)發(fā)生決口。這些質(zhì)量問題在正常情況下很難發(fā)現(xiàn)，但一旦發(fā)生洪水或洪水，大壩就會(huì)出現(xiàn)滲漏和管涌，最終導(dǎo)致大壩決堤。很難避免由地震或山體滑坡等自然災(zāi)害造成的漏洞，由軍事襲擊等人為破壞造成的漏洞也需要花費(fèi)大量時(shí)間和金錢來管理。破口可分為溢出、爆裂、破裂和撕裂。水位漫溢，水流沖擊決口，堤質(zhì)決口，人為決口。

1.2 水利施工中水壩堤防發(fā)生決口現(xiàn)象的種類

不同堤壩條件下的分類標(biāo)準(zhǔn)也不同，最常見的分類標(biāo)準(zhǔn)有兩類：決口原因和口門過流原因。下面詳細(xì)介紹兩種類型的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)入口流作為分類標(biāo)準(zhǔn)，可以劃分為：分流一股、全河奪流兩種。全河奪流主要指堤防決口后發(fā)生的原河道斷流現(xiàn)象。分流一股是指堤防決口發(fā)生后，原河水仍可沿原河道流動(dòng)?；诟鞣N原因的分類，可分為人為決口和自然決口兩類。自然決口分為彌漫性、潰決、沖決3 種。人為決口主要指人工挖掘，也稱為扒決。水流長(zhǎng)久的穿過堤壩本身、壩基，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的滲透破壞，這是決堤的主要原因。沖決是由河水侵蝕堤壩、壩基造成的邊坡松動(dòng)造成的。分散主要是因?yàn)樘嗟乃^了堤壩的容量，河水流經(jīng)堤壩的頂部。

2 堵口施工原則

2.1 堤壩的決口破損程度

施工過程中，一定要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，決定如何進(jìn)行施工，如果出口損壞程度不特別嚴(yán)重，而只是輕微故障，那么就可以使用一些大體積的工程進(jìn)行攔截，進(jìn)行堵塞，這就節(jié)省了大量的人力物力，一定程度上也節(jié)省了大量的施工成本，增加了一定的獲取空間，因此施工時(shí)必須根據(jù)實(shí)際情況采取有效措施解決問題。

2.2 選擇合適的堵口時(shí)間

河流上有汛期，汛期河水泛濫，所以如果選擇在汛期施工堵塞，必要性給施工帶來一定難度，從而也需要大量的人力物力，增加了施工成本，而在汛期也可能出現(xiàn)材料水淹、資源浪費(fèi)，在很多方面都存在不足。因此，在施工堵塞時(shí)，要選擇在洪水后或河流旱季施工，這樣施工效果也比較好，施工也比較容易，還能節(jié)約一定數(shù)量的資源和成本，具有一定的科學(xué)意義，因此最好在洪水后或旱季進(jìn)行堵塞施工[2]。

2.3 堵口施工要安排妥當(dāng)

堵口施工過程中，各種材料、工具都要做好準(zhǔn)備，各類人員、工具要到位，在這些細(xì)節(jié)上不出現(xiàn)問題，一旦出現(xiàn)問題，將影響施工進(jìn)度，影響工期的完成，對(duì)各方面數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確記錄不能有任何松動(dòng)的痕跡，施工過程中要隨時(shí)保持警惕，確保施工的正常進(jìn)行，確保工程順利完工。

3 水利施工中水壩堤防堵口的施工技術(shù)

3.1 堵口前的準(zhǔn)備工作

堵口前應(yīng)做好以下準(zhǔn)備工作。

（1）水文觀測(cè)。①定期檢測(cè)門等水位、水深、流速和寬度、流量等數(shù)據(jù)，并按縱橫斷面記錄。②定期檢查口門水下地形、地下土壤情況，并記錄在水下地形圖和地質(zhì)剖面圖上。③制定口門水文預(yù)報(bào)程序，定期記錄水文和流量。④應(yīng)定期注意勘探口門上游河流變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)水流發(fā)展趨勢(shì)。

（2）制定堵口施工方案。堵口施工方案的制定。根據(jù)堤壩決堤的要求，收集水文和河流變化、水位和供水情況，確定截流時(shí)間和相應(yīng)的施工方案。堵口施工方案確定涉及使用的施工工藝和方法，同時(shí)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，做好現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)工作。堵口時(shí)間越早確定越好，在確定關(guān)閉時(shí)間時(shí)，要充分考慮水勢(shì)、斷層位置、水文狀況等因素的影響。

（3）修筑裹頭。裹頭是一種保護(hù)措施，用來突破堤防和扒口，防止口門被沖刷和膨脹。主要做法是在洞口兩端修建裹頭或圍堰塔封閉河道進(jìn)行保護(hù)，裹頭施工可使用混凝土、石頭或土袋、竹籠、鐵絲籠或井蓋等材料，看門的具體位置來制定裹頭施工方案，該施工工藝在中國(guó)已有一千多年的歷史。

具體情況下，當(dāng)?shù)谭罌Q口時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)兩端的堤防采取保護(hù)措施。如果汛期開始時(shí)流量連續(xù)增加，且入港后可能出現(xiàn)類似情況，為了減少裹頭施工難度，防止門被沖走，需要在現(xiàn)場(chǎng)做裹頭，等情況在進(jìn)行二次施工時(shí)更好，以保護(hù)門。如果在汛期結(jié)束時(shí)，后面不再有大的光束沖擊，那么可以很快做好裹頭，防止口門擴(kuò)大[3]。

裹頭的施工應(yīng)根據(jù)路堤土壤、水深和水流速度的具體設(shè)計(jì)。水流較慢、土質(zhì)較好的情況下，先堵塞堤岸，在樁中沿邊緣鋸柳樹、秸稈材料等，回填在樁和堤岸之間。在不打樁的情況下，可以通過拋編織袋和拋石直接完成裹頭。當(dāng)水深和湍急的水流不好時(shí)，可以挖填方在路堤上拋墊層或鋪土工布，沿裹頭部分向下挖1～2m。做好包邊，以計(jì)算流速，準(zhǔn)備足夠的被搶材料，準(zhǔn)備好門坍塌時(shí)的救生保險(xiǎn)，裹頭長(zhǎng)度將根據(jù)門的水勢(shì)情況在裹頭和回水部分維護(hù)。

（4）制作良好的施工材料。如果堤壩破裂，堤壩會(huì)先受到?jīng)_擊，堤壩通常范圍很廣，因此也會(huì)顯得更加脆弱。因此，在水利工程的過程中，必須注意堤壩建筑材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)。一旦堤壩決堤，需要很多材料來堵塞，這些材料中除了大塊石頭、土袋，還有鉛籠、混凝土塊或沉船等。在大壩堤防實(shí)際封堵過程中，為了使鉛籠更加穩(wěn)固，需要在大壩內(nèi)部放置一些石塊或混凝土塊，但堆放在其中的混凝土塊或石塊的體積不應(yīng)太大，有關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格控制這些材料。在封堵過程中，可以直接選擇幾塊大石頭進(jìn)行封堵，如果大壩的突破程度較大或其徑流速度較快，可以將幾塊鉛細(xì)胞連接在一起，通過拋石封堵口。

3.2 水利工程施工中堵口的方法

堵口有以下8 種方法。

（1）拋石堵口法。在決口處直接拋石，根據(jù)水流速度和決口寬度，拋石不宜過小，拋石速度也有相應(yīng)要求。

（2）鉛絲籠。使用鉛絲籠或竹絲籠填石料填孔，當(dāng)石料小，不能直投時(shí)，可將石料放入鉛絲籠或竹絲籠堵孔內(nèi)。小塊石頭時(shí)，可以用混凝土封閉石頭，對(duì)于那些有較大鋒利度的，可以連接多個(gè)投擲物，同時(shí)投擲，可以應(yīng)付較大的決口。

（3）埽捆進(jìn)占。埽捆進(jìn)占是指用柳枝、樹枝或蘆葦做成直徑為0.1～0.2m 的把手，上面鋪上石頭，然后扎成大小合適的埽捆，繩子綁在埽捆的兩端，然后推入水中固定在堤壩的木樁上。往前推，直到氣閉，再填土，加厚。注意埽捆厚度，用土帶壓住背水面。

（4）打樁進(jìn)占。打樁法適用于堵水深度在1.5m 左右的情況，具體操作方法是在口門兩端加包頭后，在大壩兩側(cè)沿軸線打樁，樁的平均間距為0.5m，樁之間用鉛絲或木板聯(lián)結(jié)，樁的深度在土下2～3m。具體情況下，為了抵抗水壓，會(huì)每隔3～4 根樁需要加1 根支撐樁，在對(duì)著水的水面上鋪設(shè)一層層的草、土、柳枝、豎立的埽捆。

（5）沉船堵口。當(dāng)決口處水流比較急，水勢(shì)失控，急需搶險(xiǎn)時(shí)，可采用沉船封堵決口的方法。堵沉船口，就是在空船上填土，當(dāng)土的重量超過船體時(shí)，船就會(huì)下沉，把船降到?jīng)Q口的位置，然后在船體背面固定傾倒帶和土料，堵住決口，攔截水流。一般來說，船只的數(shù)量和大小取決于決口閘門的大小，沉船在閘門處呈“一”字形排列，便于充分利用空間。堵口是一項(xiàng)非常緊迫的任務(wù)，但需要在出發(fā)前做好精密嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏?zhǔn)備工作，比如在大門口勘測(cè)測(cè)量地形、地質(zhì)、縱橫斷面水力等。堵口準(zhǔn)備工作完成后，必須迅速堵口，并注意施工質(zhì)量和人員安全。

（6）埽工。埽工做法是將稻草、柳枝或蘆葦逐層均勻鋪開，用碎石和土覆蓋，卷成埽捆，連接在一起，就成了護(hù)岸工程。埽捆是我國(guó)特有的護(hù)岸方式，用于護(hù)岸、截流、堵口或筑壩。

（7）堤防截流技術(shù)。該技術(shù)的實(shí)施重點(diǎn)在于選擇合理的阻塞順序和阻塞時(shí)間。阻塞順序是按照從下游到上游的堵塞順序。當(dāng)下游封閉后，再進(jìn)行上游施工，上游施工則相反。采用該施工工藝時(shí)，封堵時(shí)間的選擇非常重要。通常堵漏時(shí)間選擇在所需材料和機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備充分后，在一些特殊路段，可以選擇避開汛期施工，減少工期；主要施工工藝有混堵、立堵、平堵3 種?；於率橇⒍?、平堵的結(jié)合。立堵是指大壩兩側(cè)逐漸向河口靠攏。平堵是指自下而上填堵壩軸線，材料超過水面時(shí)進(jìn)行封堵。在實(shí)際施工中，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的封堵方法。封堵施工技術(shù)的關(guān)鍵是封堵施工。直接影響大壩的防洪能力，截流是指壩體與堵口兩側(cè)的距離，約為2.5m，此時(shí)入口較小，河壩入口會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大影響，造成較大影響。此時(shí)可以通過關(guān)門合攏，陳排合攏，橫梁合攏等。使封閉工作順利完成。

（8）合攏技術(shù)。合攏是指在口門的兩側(cè)進(jìn)行施工和封堵，最終將口門的兩側(cè)距離縮小到2～3m。合攏摳門后，應(yīng)該開展閉氣的工作，也就是把口門完全堵住。根據(jù)所用材料，合攏技術(shù)可分為3 種，即關(guān)門合攏、陳排合攏和橫梁合攏。橫梁合攏具體是指用一根直徑約20cm 的粗木桿，橫放在龍口上，固定后在橫梁前打一排木樁，木樁中間填土袋，以阻擋水流；陳排合攏是指將樹枝捆扎加工成陳排，并在陳排中放入適量的土袋。人手動(dòng)控制陳排移動(dòng)到關(guān)閉位置，待陳排穩(wěn)定后，拋擲土袋，使土袋最終超過水面高度；關(guān)門合攏是指在木樁上捆綁柴草，使木樁卡在龍口，攔截水流后再投擲土袋，從而完成合攏工作。

3.3 水壩堤防復(fù)堤階段的施工技術(shù)

復(fù)堤階段的施工技術(shù)如下。

（1）恢復(fù)堤壩高度。在大壩筑堤期間，必須將大壩的高度恢復(fù)到原來的高度。這是因?yàn)榇髩谓亓骱蟮幕痉烙芰θ匀惠^差，可能會(huì)出現(xiàn)滲水等問題，回水有池有坑。因此，在恢復(fù)大壩高度時(shí)，需要保證留出一定的高度，以保證恢復(fù)功能的效果。

（2）復(fù)堤施工的注意事項(xiàng)。復(fù)堤修復(fù)前，必須清理基面上的雜物，并逐層均勻填筑。筑壩時(shí)也要注意接水面是否已經(jīng)鋪好粘土，背水面鋪上沙土。堤身填到高于水面后，要分層填土，最后夯實(shí)。堤防施工全過程必須嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)，避免事故發(fā)生。

3.4 堤防堵口施工后的技術(shù)

為了有效避免泄流事故的發(fā)生，工程完工后通常會(huì)留下?lián)跛畨?。雖然在這樣的壩規(guī)模上，大壩的體積很小，但缺口很多。因此，可采用抬高壩頂?shù)姆绞接行Х篮?，并需采取其他有效措施防止安全事故?？偟膩碚f，大壩的斷面還是比較脆弱的，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)水坑、滲漏等問題。大壩的高度一般為40～60cm，可以保證大壩不會(huì)決堤。潰壩后，第一項(xiàng)工作就是包扎頭部，防止?jié)芜M(jìn)一步擴(kuò)大。除了包裹施工，大壩還應(yīng)提供一個(gè)良好的外部環(huán)境。裹頭是指河流節(jié)流時(shí)，堤口兩側(cè)的破堤或堤頭。如發(fā)生決口，可選擇水流小或垮堤面積小的地方修復(fù)裹頭。為了降低工作難度，根據(jù)水流強(qiáng)度估算的當(dāng)前水流寬度，在距入口一定距離處對(duì)堤身進(jìn)行了破斷，并對(duì)包頭進(jìn)行了改造。一般在裹頭處挖深1.5m，根據(jù)水的具體情況對(duì)包頭進(jìn)行詳細(xì)處理[4]。此外，還要做好口門崩塌的工作。對(duì)于包頭的設(shè)計(jì)，需要根據(jù)水流速度、地質(zhì)、水位等實(shí)際情況來確定設(shè)計(jì)方案。土質(zhì)松軟，水流較大時(shí)，可在堤前鋪設(shè)柳條拋枕。相反，如果土質(zhì)條件好，水流小，可以在樁與路堤之間進(jìn)行填筑作業(yè)，但這種作業(yè)需要在路堤周圍打樁。

4 結(jié)語

綜上所述，大壩截流施工是一項(xiàng)環(huán)節(jié)多、任務(wù)重、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)要求高的工程。大壩堤防建設(shè)的質(zhì)量將直接影響社會(huì)生產(chǎn)生活活動(dòng)的正常開展。一旦堤壩決口，修復(fù)起來極其困難。因此，做好大壩圍堤截流施工，不僅有助于提高水利工程的安全性，還能保證大壩圍堤起到良好的防洪作用。因此，我們有必要切實(shí)提高堤壩封堵的施工技術(shù)，加強(qiáng)堤壩封堵的管理，以進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)水利工程的發(fā)展。