堤坝抢险技术课件.ppt
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1、2010年年3月月株洲市防汛抗旱指挥部办公室株洲市防汛抗旱指挥部办公室前前 言言堤坝是防御洪水的主要工程设施。我市有各类堤防堤坝是防御洪水的主要工程设施。我市有各类堤防3 3千余公里,水库千余公里,水库8 8百余座。每年汛期主要凭借这些堤、坝挡御洪水侵袭。堤坝多数由土石百余座。每年汛期主要凭借这些堤、坝挡御洪水侵袭。堤坝多数由土石或砼筑成,经常受到渗流穿透、水流冲刷、风流袭击等影响,发生危及或砼筑成,经常受到渗流穿透、水流冲刷、风流袭击等影响,发生危及堤坝安全的各种险情。迅速地采取科学抢护措施,使隐患化险为夷,是堤坝安全的各种险情。迅速地采取科学抢护措施,使隐患化险为夷,是抗洪工作中的重中之重
2、。堤坝防洪抢险技术是一门十分重要的科学。抗洪工作中的重中之重。堤坝防洪抢险技术是一门十分重要的科学。第一章第一章 渗水处理渗水处理一、险情一、险情 在汛期高水位下,堤坝背水坡及坡脚附近出现土壤潮湿或发软在汛期高水位下,堤坝背水坡及坡脚附近出现土壤潮湿或发软并有水渗出的现象,称为渗水或散浸。渗水险情处理不及时,就并有水渗出的现象,称为渗水或散浸。渗水险情处理不及时,就可能发展为管涌、滑坡或漏洞等险情,造成溃垸垮坝灾害。可能发展为管涌、滑坡或漏洞等险情,造成溃垸垮坝灾害。图图1-1 1-1 渗水示意图渗水示意图二、原因分析二、原因分析 在水压力作用下,水流渗入堤坝,将填土分为上干下湿两部在水压力作
3、用下,水流渗入堤坝,将填土分为上干下湿两部分,干、湿土的分界线叫浸润线,浸润线与背水坡面的交点称分,干、湿土的分界线叫浸润线,浸润线与背水坡面的交点称逸出点(有反滤体的逸出点在体内)。逸出点以下的坡面和坡逸出点(有反滤体的逸出点在体内)。逸出点以下的坡面和坡脚,土壤浸水发软,甚至汇集成涓涓细流即为渗水险情。脚,土壤浸水发软,甚至汇集成涓涓细流即为渗水险情。图图1-2 1-2 堤身渗水图堤身渗水图 堤坝发生渗水的主要原因:除与高水位持续时间堤坝发生渗水的主要原因:除与高水位持续时间较长直接有关外,堤坝断面不足,背水坡偏陡,堤坝较长直接有关外,堤坝断面不足,背水坡偏陡,堤坝内土质透水性强,又无防渗
4、斜墙或其它有效的控制渗内土质透水性强,又无防渗斜墙或其它有效的控制渗流的工程设施或者施工接头不紧密、堤防与涵闸、输流的工程设施或者施工接头不紧密、堤防与涵闸、输水管、溢洪道接合不实等均能引起渗水。水管、溢洪道接合不实等均能引起渗水。三、抢护原则三、抢护原则 以以“临水截渗,背水导渗临水截渗,背水导渗”为原则。为原则。堤身渗水是出险的先兆,若堤坝背水坡出现散浸,应先堤身渗水是出险的先兆,若堤坝背水坡出现散浸,应先查明发生渗水的原因和险情的程度。如浸水时间不长而且渗查明发生渗水的原因和险情的程度。如浸水时间不长而且渗出的是清水,应及时导渗,并加强观察,注意险情变化;若出的是清水,应及时导渗,并加强
5、观察,注意险情变化;若渗水严重或已开始渗出浑水,则必须迅速防治管涌,防止险渗水严重或已开始渗出浑水,则必须迅速防治管涌,防止险情扩大。查漏是防汛最普遍的基础工作。渗漏早发现,早处情扩大。查漏是防汛最普遍的基础工作。渗漏早发现,早处理,可防止滑坡、管涌等大险发生,防患于未然。理,可防止滑坡、管涌等大险发生,防患于未然。四、抢护方法四、抢护方法 (一一)临水截渗临水截渗 此法通过增加阻水层,可减小渗水量,降低浸润线,达到控此法通过增加阻水层,可减小渗水量,降低浸润线,达到控制渗水险情和稳定堤坝的目的。此法可分为以下几种:制渗水险情和稳定堤坝的目的。此法可分为以下几种:1 1、粘土前戗截渗;、粘土前
6、戗截渗;2 2、桩柳、桩柳(土袋土袋)前戗截渗;前戗截渗;3 3、土工膜截渗。、土工膜截渗。图图1-3 1-3 黏土前戗截渗示意图(单位:黏土前戗截渗示意图(单位:m m)图图1-4 1-4 土袋前戗截渗土袋前戗截渗 图图1-5 1-5 桩柳前戗截渗桩柳前戗截渗 图图1-6 1-6 土工膜截渗(单位:土工膜截渗(单位:m m)(二二)反滤导渗沟反滤导渗沟 此法适用于背水坡大面积严重渗水,主要是在背水坡开挖导此法适用于背水坡大面积严重渗水,主要是在背水坡开挖导渗沟,并在沟内铺设反滤料,使渗水集中在沟内排出,同时以渗沟,并在沟内铺设反滤料,使渗水集中在沟内排出,同时以降低浸润线,使堤背坡面趋于稳定
7、。同时避免带出土粒,扩大降低浸润线,使堤背坡面趋于稳定。同时避免带出土粒,扩大出水孔道。出水孔道。导渗沟的具体修筑方法如下:导渗沟的具体修筑方法如下:常用的开沟方法从堤脚向堤身切入,掘进深度以导出渗水为常用的开沟方法从堤脚向堤身切入,掘进深度以导出渗水为度,一般沟深度,一般沟深0.5m0.5m1.0m1.0m,宽,宽0.5m0.5m0.8m0.8m,沟的尺寸和间距应,沟的尺寸和间距应根据具体情况决定,顺边坡方向的横沟每隔根据具体情况决定,顺边坡方向的横沟每隔6m6m10m10m开一条。施开一条。施工时先顺坡脚开挖一条排水沟,使渗水排向远离坡脚的排水道工时先顺坡脚开挖一条排水沟,使渗水排向远离坡
8、脚的排水道。然后向坡面上开导渗沟,导渗沟要与排水沟相连。逐段开挖。然后向坡面上开导渗沟,导渗沟要与排水沟相连。逐段开挖,逐段填滤料,一直作到出现渗水的最高点以上。导渗的底坡,逐段填滤料,一直作到出现渗水的最高点以上。导渗的底坡一般与边坡相同,其沟底要求平整顺直,如开沟后排水仍不顺一般与边坡相同,其沟底要求平整顺直,如开沟后排水仍不顺畅时,可于横沟之间再增开横沟或斜沟,以改善排渗效果。畅时,可于横沟之间再增开横沟或斜沟,以改善排渗效果。图图1-7 1-7 导渗沟开沟示意图导渗沟开沟示意图 (三三)反滤层法反滤层法 对于透水性强的堤坝,在反滤料源丰富、断面较小或土对于透水性强的堤坝,在反滤料源丰富
9、、断面较小或土体过于稀软不宜做导渗沟时,可采用反滤层法抢护。此法主体过于稀软不宜做导渗沟时,可采用反滤层法抢护。此法主要是在渗水坡上满铺反滤层,使渗水排出。根据所用反滤材要是在渗水坡上满铺反滤层,使渗水排出。根据所用反滤材料不同,具体方法有以下几种:料不同,具体方法有以下几种:1 1、沙石反滤层;、沙石反滤层;2 2、梢料反滤层;、梢料反滤层;3 3、土工织物反滤层。、土工织物反滤层。图图1-8 1-8 沙石反滤层示意图(单位:沙石反滤层示意图(单位:cmcm)图图1-9 1-9 梢料反滤层示意图(单位:梢料反滤层示意图(单位:cmcm)(四四)透水后戗法透水后戗法 这种方法又称透水压浸台法。
10、一般适用于断面单薄,坡面渗这种方法又称透水压浸台法。一般适用于断面单薄,坡面渗水严重,滩地窄狭,背水坡较陡,或背水坡脚有潭坑、池塘的堤水严重,滩地窄狭,背水坡较陡,或背水坡脚有潭坑、池塘的堤段。具体抢护方法有:段。具体抢护方法有:沙土后戗;梢土后戗。沙土后戗;梢土后戗。图图1-101-10沙土后戗示意图沙土后戗示意图图图1-11 1-11 梢土后戗示意图(单位梢土后戗示意图(单位:m:m)图图1-2 1-2 渗水处理渗水处理第二章第二章 翻沙鼓水处理翻沙鼓水处理一、险情一、险情 翻沙鼓水一般指堤坝背水坡脚或堤坝脚保护带产生的翻沙鼓水一般指堤坝背水坡脚或堤坝脚保护带产生的冒水冒沙现象。堤坝基脚和
11、保护带为沙卵石透水层,在水压冒水冒沙现象。堤坝基脚和保护带为沙卵石透水层,在水压力作用下,出口处有些细颗粒力作用下,出口处有些细颗粒被渗流冲动,发生翻沙鼓水。被渗流冲动,发生翻沙鼓水。多发生在背水坡脚附近水凼多发生在背水坡脚附近水凼或水田中。翻出颗粒为细沙,或水田中。翻出颗粒为细沙,颗粒细小均匀,且无粘性。颗粒细小均匀,且无粘性。翻沙鼓水可发展成为管涌,翻沙鼓水可发展成为管涌,造成堤坝溃决。造成堤坝溃决。翻沙鼓水翻沙鼓水图图2-1 2-1 透水堤基渗流图透水堤基渗流图二、原因分析二、原因分析 坝基为强透水的沙层,或透水地基表层粘性土覆盖,被天坝基为强透水的沙层,或透水地基表层粘性土覆盖,被天然
12、或人为的因素破坏,在水位升高时,渗透坡降变陡,渗透然或人为的因素破坏,在水位升高时,渗透坡降变陡,渗透流速及压力加大,当渗透坡降大于堤基土体允许的渗透坡降流速及压力加大,当渗透坡降大于堤基土体允许的渗透坡降时,即发生渗透破坏,形成翻沙涌水。时,即发生渗透破坏,形成翻沙涌水。三、抢护原则三、抢护原则 翻沙鼓水抢护原则以翻沙鼓水抢护原则以“减势抑沙减势抑沙”为主。即将渗为主。即将渗水导出而降低渗水压力,彭水而不带沙以稳定险情水导出而降低渗水压力,彭水而不带沙以稳定险情。四、抢护方法四、抢护方法 1 1、反滤围井、反滤围井 在涌出口处修筑反滤围井以制止涌水带沙,防止险情扩在涌出口处修筑反滤围井以制止
13、涌水带沙,防止险情扩大。有以下几种:大。有以下几种:(1)(1)沙石反滤围井;沙石反滤围井;(2)(2)梢料反滤围井;梢料反滤围井;(3)(3)土工织物反滤围井。土工织物反滤围井。图图2-2 2-2 沙石反滤围井示意图(单位:沙石反滤围井示意图(单位:cmcm)图2-3 梢料反滤围井(单位:cm)图图2-3 2-3 梢料反滤围井(单位梢料反滤围井(单位:cm:cm)2 2、反滤铺盖法、反滤铺盖法 此法通过建造反滤铺盖,降低涌水流速,制止泥沙流失。此法通过建造反滤铺盖,降低涌水流速,制止泥沙流失。有以下几种:有以下几种:(1)(1)沙石反滤铺盖;沙石反滤铺盖;(2)(2)梢料反滤铺盖;梢料反滤铺
14、盖;(3)(3)土土工织物反滤铺盖。工织物反滤铺盖。图图2-4 2-4 沙石反滤铺盖示意图(单位沙石反滤铺盖示意图(单位:cm:cm)图图2-5 2-5 梢料反滤铺盖示意图(单位梢料反滤铺盖示意图(单位:cm:cm)图图2-6 2-6 土工织物反滤铺盖示意图(单位土工织物反滤铺盖示意图(单位:cm:cm)3 3、透水压渗台法、透水压渗台法 修筑透水压渗台可以平衡渗压,延长渗径,减小渗透比降修筑透水压渗台可以平衡渗压,延长渗径,减小渗透比降,并能导渗滤水,防止土料流失,使险情趋于稳定。此法适用,并能导渗滤水,防止土料流失,使险情趋于稳定。此法适用于涌水较多,范围较大,反滤料不足而沙土料源丰富之处
15、。于涌水较多,范围较大,反滤料不足而沙土料源丰富之处。图图2-7 2-7 透水压渗台示意图透水压渗台示意图4 4、蓄水反压法、蓄水反压法 此法的作用原理同养水盆法。为了减小渗压水头,常利用管此法的作用原理同养水盆法。为了减小渗压水头,常利用管道引水入塘或临时安装抽水机注入水塘,抬高塘坑水位,制止道引水入塘或临时安装抽水机注入水塘,抬高塘坑水位,制止冒沙现象。冒沙现象。图图2-8 2-8 背水月堤示意图背水月堤示意图 翻沙鼓水处治实例翻沙鼓水处治实例第三章第三章 管涌抢险管涌抢险 管涌是指水在堤坝内或堤基层渗透流动已带出大量土颗粒,从堤坝迎管涌是指水在堤坝内或堤基层渗透流动已带出大量土颗粒,从堤
16、坝迎水面至背水坡脚或保护带已形成流水通道,水流继续带出大量土颗粒,孔水面至背水坡脚或保护带已形成流水通道,水流继续带出大量土颗粒,孔道在迅速扩大。这种管涌出口在堤坡,则有水束射出,流量有道在迅速扩大。这种管涌出口在堤坡,则有水束射出,流量有0.010.011.01.0/s/s;发生在堤内脚保护带,则如泉水上涌,口径有;发生在堤内脚保护带,则如泉水上涌,口径有1 12m2m,涌水柱高,涌水柱高0.30.31m1m,甚至更高。这种险情发展过程为几小时至十几小时,如不紧急抢治,甚至更高。这种险情发展过程为几小时至十几小时,如不紧急抢治,很快就造成决堤垮坝。洞庭湖区很快就造成决堤垮坝。洞庭湖区1954
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