堤防除险加固技术52368ppt课件

堤防除险加固技术 堤防指在江 海 湖 海沿岸或水库区 分蓄洪区周边修建的土堤或防洪墙等 墙式防护 提防设计标准 1 设计标准堤防工程防洪标准是指堤防工程措施使防护对象达到的防洪能力 堤防工程的级别 堤防除险加固的前期工作为了开展堤防的除险加固工作 应对已有的工程资料进行收集 必要时应有针对性地进行工程地质勘察工作 所需资料包括 工程及水文地质资料 工程监测 检查及隐患探测资料 堤防建设和出险情况的历史资料 这是进行堤防安全复核的重要依据 也是进行堤防除险加固工程设计和选择施工方法的科学基础 所涉及的工程及水文地质资料主要有 一 土的物理力学性质指标 土的物理性质指标常用的土的物理性质指标主要有 颗粒组成 比重 Gs 湿密度 干密度 d 含水率 界限含水率 塑限含水率 P 液限含水率 L 孔隙率n 有效孔隙率ne 饱和度Sr 不均匀系数Cu等 这些均为堤防安全复核计算和除险加固设计时可能用到的资料 土的力学性质指标常用的土的力学性质指标主要有 渗透系数 k 抗渗强度 抗剪强度指标 凝聚力c 内摩擦角 压缩系数等 这些指标主要用于渗流及渗透稳定计算 抗滑稳定分析与沉降计算中 二 土的水理性质及水质分析对黄土和分散性粘土应了解其湿陷特性 崩解和湿化特性等 这些特性对工程有重要意义 水质分析的目的主要是为灌浆材料 防渗墙材料以及减压井的防化学淤堵设计提供资料 三 堤防的工程及水文地质剖面堤防的工程及水文地质剖面是进行堤防安全复核和除险加固设计所必需的资料 应根据工程及水文地质勘察资料并经概化后得到 主要包括堤身和堤基的土层分布 分层厚度 地下水的分布 运动规律及边界条件等 加上通过试验得到的各土层的物理力学性质指标就构成了完整的工程及水文地质剖面图 二 工程监测 检查及隐患探测资料堤防工程受自然因素的作用和人为活动的影响 工作状态和抗洪能力都会发生不断的变化 产生工程缺陷或出现其它问题 如不能及时发现和处理 一旦汛期出现高水位 将产生险情 往往会措手不及 造成防汛的被动局面 因此 应对重要堤防进行监测 检查和隐患探测方面的工作 对威胁堤防安全度汛的隐患要及时进行处理 确保工程安全渡汛 堤防的监测 检查和隐患探测资料是进行堤防安全复核的重要依据之一 是除险加固工作需要收集和掌握的资料 一 安全监测是通过设置观测标点和传感器并进行定期观测 根据观测资料对工程进行安全评价的一种方法 安全监测主要包括 沉降及水平位移观测 渗压观测 水下地形观测 裂缝 滑坡 监测等方面的内容 二 安全检查资料堤防安全检查是对堤防进行安全评价的一个重要手段 分为堤防外部检查 和堤身隐患检查 1 堤防外部检查堤防外部检查一般分为经常性检查 定期检查和特殊 临时 检查 经常性检查是指由工程管理人员按照岗位责任制要求进行的工程检查 定期检查主要是指由基层管理单位按规定进行的工程全面普查 一般每年汛前 汛后各组织进行一次 徒步拉网式 的工程普查 特殊检查是指当工程处于非常运用条件下 如特大暴雨 飓风 地震 持续高水位等 进行的检查 外部检查的主要内容有 堤身雨淋冲沟 陷坑 动物洞穴 裂缝 渗漏 滑坡 崩岸 堤基的薄弱环节 如取土坑 池塘 坑道 未封堵的钻孔 违章水井等 堤防穿堤建筑物及与堤身结合部的变形 裂缝 渗漏 淘空等缺陷 2 堤身隐患检查堤身隐患是削弱堤防抗洪能力 造成汛期抢险的主要根源 不论是汛前检查 还是平时管理中的维修养护 都应将它视为重点 堤防经常发生的隐患主要有 生物洞穴 植物腐烂形成的空隙 堤内暗沟 暗管 废井 坟墓 堤身填筑隐患 冻土块 大块土 工段接头 新旧堤结合面 裂缝 等 三 隐患探测资料堤防安全检查除沿堤进行实地查看和调查访问外 还应采取一些必要的探测措施 以及早发现和消除堤身隐患 达到确保堤防工程安全的目的 常用的探测方法有 人工或机械锥探 电法探测 锥探可以根据锥头的进入速度 阻力 声音等 凭感觉判别是否存在隐患 同时还可以向锥孔内灌入细沙或泥浆 进行验证的同时也对隐患进行了处理 电法探测是地球物理勘探的一种方法 它是根据地下岩土层在电学性质上的差异 借助一定的仪器装置量测其电学参数 通过分析研究岩土电学性质的变化规律 结合有关岩土层资料 推断地下一定深度范围内的隐患存在情况 三 堤防建设和出险情况的历史资料根据我国堤防工程的实际情况 由于工程地质勘察资料一般较少 因此 堤防建设和出险情况的历史资料 不但是进行堤防安全复核的重要依据 也是进行除险加固设计和施工所必须的资料 堤防建设资料包括复堤 改建 扩建 加固等方面的设计与施工技术资料 对历史险情应重点了解 出险时间 出险类型 出险位置 出险范围 出险程度 出险水位及历时等有关资料 堤防的安全复核通过对堤防进行安全复核 可以分清隐患的危险程度 做出是否险工险段以及加固处理先后次序的判定 从而做到有目的 有计划地清除隐患 保证堤防安全运行 因此 堤防的安全复核是除险加固工作的一项重要前期工作 做好这项工作有着十分重要的意义 堤防的安全复核 通常应从三个方面着手 以现有的规程规范为依据进行安全复核 以安全监测 检查和隐患探测结果为依据进行安全复核 以多年运行状态为依据进行安全复核 一 以现有规范规程为依据进行安全复核根据堤防工程技术规范规程的要求 对堤防进行安全复核的主要内容有 堤顶高度 堤坡的抗滑稳定性 堤坡的渗透稳定 地基的渗透稳定 堤岸的稳定等 二 以安全监测 检查和隐患探测结果为依据进行安全复核监测 检查和隐患探测资料是进行安全复核的重要依据之一 根据这些资料 进行必要的分析判断 就可以对堤防存在的一些问题做出安全评价 据此对工程进行除险加固处理 确保工程安全 1 根据沉降观测或检查结果进行安全复核2 根据渗流观测和检查结果进行安全复核3 根据水下地形观测和检查结果进行安全复核4 根据裂缝 滑坡 监测和检查结果进行安全复核5 根据隐患探测资料进行安全复核 三 以多年运行状态为依据进行安全复核经过汛期考验 尤其是经过历时长 水位高的洪水考验 堤防隐患大多暴露出来 这相当于一个破坏性质的原型试验 由于堤防的工程地质资料一般较少 因此 以多年运行状态为依据进行安全复核显得特别重要也特别实用 首先 对汛期暴露出来的险情多发区 险情严重区必须进行除险加固 除险加固的顺序应根据险情的危害程度决定 险情的危害程度可以根据险情发生的实际情况和表现来判断 另外 还可以通过出险情况的反分析 推断可能的更高洪水位下的堤防渗流状态 渗透稳定性 抗滑稳定性等 并做出安全复核 决定处理与否 堤防渗透破坏的除险加固 渗透破坏在堤防工程中非常普遍 据98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 除去漫溢险情 则溃口性险情几乎全部是渗透破坏所致 防洪抢险及除险加固的实践表明 渗透破坏是堤防工程中最普遍且难以治愈的心腹之患 要做好渗透破坏的除险加固工作 需从以下几个方面入手 首先要了解渗透破坏属于哪种类型 并分析其形成的原因 然后根据渗流控制原则和具体的工程地质条件 选择经济合理的除险措施 为保证除险效果 需要对所选择的工程措施进行复核 最后对所选择的工程措施进行精心设计和施工 达到根除渗透破坏的目的 堤防渗流分正常渗流和有害渗流两种 1 正常渗流的判别方法渗流均匀地从土体表面逸出 不带出土颗粒且不产生局部隆起 呈清水 不冲刷土体表面 相同水位下渗流量不随时间增大 出逸点不高且渗流量不大 则属正常渗流 对土质堤防 堤身边坡一般在1 3左右 对没有压渗平台的断面情况 正常渗流的出逸点应在堤身高度的三分之一以下 2 有害渗流的判别方法有下列现象之一即属有害渗流 渗流成股逸出 渗水浑浊 带出沙粒 产生隆起变形 冲刷土体表面 相同水位下渗流量随时间不断增大或渗流量过大 出逸点过高等 渗透破坏的成因和分类只要堤防的临水侧和背水侧存在水头差 堤防就有渗流产生 随着汛期水位的升高 堤身内的浸润线逐步形成并不断抬高 堤基和堤身内的渗透比降也逐渐增大 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 堤防的内在隐患会加速渗透破坏的发生和发展 一 渗透破坏的土力学分类和判别渗透破坏也称渗透变形 由于渗流条件和土体条件的不同 渗透破坏的机理 发展过程及后果也不一样 从渗透破坏发生的机理角度 可以将渗透破坏分为四种类型 1 流土在渗透力作用下 土体中的颗粒群同时起动而流失的现象称为流土 这种破坏形式在粘性土和无粘性土中均可以发生 粘性土发生流土破坏的外观表现为 土体隆起 鼓胀 浮动 断裂等 无粘性土发生流土破坏的外观表现是 泉眼 群 砂沸 土体翻滚最终被渗透托起等 流土首先发生于渗流出口 不可能在土体内部直接发生 当渗流自下向上运动时 一旦渗透力克服了重力的作用 则土体就会产生流土破坏 2 管涌在渗透力的作用下 土体中的细颗粒 填料颗粒 沿着土体骨架颗粒间的孔道移动或被带出土体 这种现象叫管涌 它通常发生在砂砾石地层中 管涌可能发生在渗流出口 也可能发生在土体内部 由于颗粒移动中的堵塞作用 可能会有管涌中断现象发生 有的是暂时性中断 而后继续发生 有的是永久性中断 即发生了自愈情况 还有一种情况 由于土体中细颗粒填料较少 它的带出不影响土体骨架颗粒的稳定 当细颗粒被带完后 只出清水 不出浑水 管涌终止 3 接触冲刷渗流沿着两种不同介质的接触面流动并带走细颗粒的现象称为接触冲刷 如穿堤建筑物与堤身的结合面和裂缝的渗透破坏等 接触冲刷发生在堤身和堤基的内部 但其颗粒仍旧是从渗流出口处带出 接触冲刷不断发展会形成漏水通道 而引起堤防溃决 4 接触流土渗流垂直于两种不同介质的接触面运动 并把一层土的颗粒带入另一土层的现象称为接触流土 这种现象一般发生在颗粒粗细相差较大的两种土层的接触带 如反滤层的机械淤堵等 注 Cu为土的不均匀系数 Cu d60 d10 Pz为小於颗粒级配曲线上断裂点A的粒径含量 d60为过筛重量占60 的颗粒直径 d10为过筛重量占10 的颗粒直径 注 Cu为土的不均匀系数 Cu d60 d10 Pz为小於颗粒级配曲线上断裂点A的粒径含量 d60为过筛重量占60 的颗粒直径 d10为过筛重量占10 的颗粒直径 对粘性土 只有流土 接触冲刷或接触流土三种破坏形式 不可能产生管涌破坏 对无粘性土 则四种破坏形式均可发生 对无粘性土 管涌和流土的判别可以按照表3 1进行 二 漏洞险情的探测 1 水面观察 漏洞形成初期 进水口水面有时难以看到漩涡 可以在水面上撤一些漂浮物 如纸屑 碎草或泡沫塑料碎屑 若发现这些漂浮物在水面打漩或集中在一处 即表明此处水下有进水口 2 潜水探漏 漏洞进水口如水深流急 水面看不到漩涡 则需要潜水探摸 探摸方法 一是手摸脚踩 二是用一端扎有布条的杆子探测 如遇漏洞 洞口水流吸引力可将布条吸入 移动困难 3 投放颜料观察水色 适宜水流相对小的堤段 在可能出现漏洞且为水浅流缓的堤段分段分期分别撤放石灰或其他易溶于水的带色颜料 如高锰酸钾等 记录每次投放时间 地点 并设专人在背水坡漏洞出水口处观察 如发现出洞口水流颜色改变 并记录时间 即可判断漏洞进水口的大体位置和水流流速大小 然后改变颜料颜色 进一步缩小投放范围 即可较准确地找出漏洞进水口 4 电法探测 如条件允许可在漏洞险情堤段采用电法探测仪进行探查 以查明漏水通道 判明埋深及走向 3 漏洞险情的抢护方法塞堵法塞堵漏洞进口是最有效最常用的方法 尤其是在地形起伏复杂 洞口周围有灌木杂物时更适用 一般可用软性材料塞堵 如针刺无纺布 棉被 棉絮 草包 编织袋包 网包 棉衣及草把 草捆塞堵 在有效控制漏洞险情的发展后 还需用粘性土封堵闭气 或用大块土工膜 蓬布盖堵 然后再压土袋或土枕 直到完全断流为止 在抢堵漏洞进口时 切忌乱抛砖石等块状料物 以免架空 致使漏洞继续发展扩大 渗透破坏除险方案的选择堤防除险加固的实践表明 渗透破坏是堤防工程中最普遍且难以治愈的心腹之患 选择有效 合理 经济的除险加固方案是一项技术性很强的工作 是堤防渗透破坏除险加固工作的关键环节 渗透破坏的除险加固应从两方面入手 一方面是提高堤身和堤基本身抵抗渗透破坏的能力 如采取提高堤身密实度 消除堤身堤基隐患 放缓边坡 贴坡排水 透水后戗或盖重等措施 另一方面是降低渗流的破坏能力 即降低渗流出口比降和堤身的浸润线 这方面应遵循 前堵后排 反滤料保护渗流出口 的渗流控制原则 并根据工程地质条件 出险情况和堤防的重要程度选择合理的渗流控制措施 前堵 就是在临水侧采取防 截 渗措施 如防渗铺盖 防渗斜墙和垂直防渗幕 墙 等 后排 即在背水侧采取导渗和排水减压措施 如导渗沟 排水褥垫 排水减压沟 减压井等 二 堤身除险加固工程堤身渗透破坏的除险加固措施主要有 临水坡斜墙防渗 堤身垂直防渗 贴坡排水 透水后戗 压浸台 透水后戗 一 防渗斜墙1 设计考虑对临水侧有铺盖或地基有垂直防渗的情况 斜墙应与其连成一体 构成完整的防渗体系 以提高防渗效果 斜墙的尺寸应根据散浸的范围 出渗点的高度和渗水的严重程度经计算确定 长度至少超过渗水段两端各5m 高度应超过设防水位0 5 1 0m 对粘土斜墙 垂直于堤坡方向的厚度为1 2m 坡度与原堤身相当或稍缓 为防止粘土斜墙干裂 冻裂和其它侵害的影响 应设壤土保护层 一般情况 保护层高于墙顶1 0 1 5m 垂直堤坡方向的厚度为0 8m 如果缺乏粘土材料 可以用土工膜作隔渗层建造斜墙 土工膜应满足强度 抗腐蚀和抗老化等要求 土工膜应设置保护层 2 从施工考虑施工时应首先清除边坡和坡脚附近的杂草 树木等杂物 清除厚度10 20cm 并适当整平 土工膜施工现场其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道 斜墙应选用粘性较大的土料且不得含植物根茎等杂质 填筑压实度应不小于0 94 含水率与最优含水率的允许偏差为 3 当用土工膜作隔渗层建造斜墙时 土工膜幅间的拼接应采取焊接或粘接方式 确保施工质量 并注意施工中不要损坏土工膜 另外还需保证土工膜与堤身牢固接合 并采取防止生物破坏的措施 二 堤身垂直防渗垂直防渗的位置宜布置在临水堤脚或堤顶尽量靠近临水侧 并与堤身防渗体连成一体 根据近几年的实践 比较经济合理有效的堤身垂直防渗技术有 锥探灌浆 劈裂灌浆 和垂直铺塑等 1 锥探灌浆在堤顶采用梅花形方式布孔并进行充填灌浆 实践证明 锥探灌浆是处理堤身隐患的一个比较有效的方法 但由于钻孔数量多往往造价较高 2 劈裂灌浆沿堤顶轴线单排布孔 利用灌浆压力将堤身沿其走向劈开并灌浆 从而在堤身内沿其走向形成一厚度10cm左右的防渗幕 同时还具有压密堤身和充填洞穴的作用 可获得事半功倍的效果 该方法已经在许多堤防和土坝中得到应用 效果明显 3 垂直铺塑在堤顶沿大堤走向用开槽机在堤身内垂直成槽 然后铺设土工膜并用粘土浆回填 从而达到降低堤身渗流量和浸润线的目的 该方法已经在黄河大堤上采用并取得较好的效果 三 贴坡排水为避免渗水对堤坡的冲刷和渗流出口发生流土破坏 可以采用贴坡反滤进行处理 施工时应清除堤坡表面的草皮 杂物 清除深度10 20cm 贴坡反滤的高度应高出最高的渗流出逸点0 5 1 0m 长度应超出散浸堤段两端至少3m 根据反滤材料不同 有以下两种方法可供选用 1 砂砾料贴坡排水褥垫排水的设计 材料的选用 反滤层铺设施工等的有关细节 请参见反滤层的设计与施工 2 土工织物贴坡排水在清理好的堤坡上先铺满足反滤要求的土工织物 机械缝合的搭接宽度不小于5cm 然后再铺一般的透水料 厚度大于40 50cm 最后用上压石块保护 四 透水后戗亦称透水压浸平台 它既能防止散浸造成的渗透破坏 又能加大堤身断面从而达到稳定堤坡的目的 一般适用于散浸严重 堤身断面单薄 背水坡较陡 外滩狭窄的情况 透水后戗应采用比堤身透水性大的材料填筑 高度应高出渗水的最高出逸点0 5 1 0m 顶宽2 4m 坡度1 3 1 5 长度应超出散浸堤段两端各5m 戗体材料渗透性大断面可小一些 相反则应大一些 当堤身较高时可采用两级或多级戗台 施工时应清除堤坡上的草皮和杂物 清除深度10 20cm 填筑戗体时应进行压实 相对密度不小于0 65 五 水平排水这种方法只有在堤坝加高培厚和增设压渗台时才可能应用 水平排水不但可以降低堤身的浸润线 对透水堤基还可以有效降低堤基的出逸比降 但会使堤基的渗流量有所增加 采用水平排水可以减小压渗戗台的工程量 水平排水的长度 厚度应根据渗流计算来确定 当采用砂砾料做水平排水体的材料时 材料的选择和施工要求应按照反滤层的设计和施工要求严格执行 当采用土工织物做反滤层时 采用一般的透水材料即可 但土工织物的选择与施工必须按照反滤层的设计与施工要求严格执行 六 堤身洞穴的开挖回填对埋藏较浅的洞穴可以用开挖回填的办法进行处理 施工时先将洞穴内的松土挖出 然后分层填土夯实 直到填满洞穴 恢复堤身原状为止 如洞穴位于临水侧 须采用透水性小于原堤的土料进行回填 如位于背水坡 宜采用透水性能不小于原堤身的土料进行回填 七 堤身除险加固的其它方法对埋藏较深的洞穴和其它隐患 接触界面 堤身疏松等 可以采用充填和劈裂等灌浆方法进行除险加固 三 堤基除险加固工程的施工堤基除险加固的措施有 临水侧防渗铺盖 垂直防渗 背水侧压渗盖重 排水减压沟和减压井等 一 临水侧防渗铺盖如果封闭式垂直防渗幕墙不尽合理 背水侧又无条件做压渗盖重 而临水侧有稳定的外滩时 可以采用临水侧防渗铺盖来减小背水侧堤基的出逸比降和地基渗流量 但其效果有一定限度 对近似均质透水堤基 临水侧铺盖的效果比较明显 当表层地层的渗透系数小于深部地层较多时 临水侧铺盖的效果将降低 二 垂直防渗垂直防渗特别适用于地基透水层较薄 隔水层较浅的情况 此时可以做成封闭式防渗幕墙 堤基的渗流量和扬压力可以得到有效控制 从而可以达到根治堤基渗透破坏的目的 对双层或多层透水地基且透水层较深的情况 悬挂式垂直防渗幕墙的效果很差 封闭式垂直防渗难度大且造价太高 不宜采用 对多层地基且存在浅层弱透水层的情况可以考虑半封闭式垂直防渗 但必须在勘察资料充分并经渗流计算充分论证后方可采用 垂直防渗应布置在临水堤脚或堤顶靠临水侧 三 背水侧压渗盖重当没有必要采用封闭式垂直防渗幕墙或其造价太高时 可以采用背水侧压渗盖重的方法 来防止堤基渗流对表土层的渗透破坏 如果所需盖竽太长 应考虑与减压沟井联合使用的方法 其他的背水侧渗流控制措施 对堤身高度较大的情况 可以设置两层压渗盖重平台 这种方法在堤防工程中广为应用 效果明显 压渗盖重的形式很多 可以由不透水的变换到完全自由排水的 其形式的选择 取决于材料的料源及每种形式的费用大小 四 排水沟排水沟比较适用于 双层结构 表土层较薄 下卧透水层较均匀的地基 透水性均匀的单层结构地基以及上层透水性大于下层的双层结构地基 五 排水减压井减压井比较适用于表土层和透水层均较厚的双层堤基 多层堤基以及含水层成层性显著或透镜体较多的地基 此时采用封闭式垂直防渗幕墙成本太高或不可能 悬挂式垂直防渗效果很差 减压沟由于开挖较深也不宜采用 当然 对表土层较薄的双层或多层地基也可以使用排水减压井 实践表明 如果减压井不被淤堵 其渗流控制效果非常显著 逐渐适用于所有地基情况 减压井一般和其它渗流控制措施如防渗铺盖 压渗盖重 排水明沟等结合使用 堤防边坡失稳的除险加固 边坡失稳的成因与类型一 边坡失稳的成因堤防建成后 在运用中可能会遇到各种各样的情况 如汛期河湖水位涨 落 冲刷 台风季节风浪的袭击 暴雨时的浸水以及生物洞等等均会使堤防边坡失稳 现分述如下 一 渗流原因在汛期 当河水位上涨到一定高度时 且持续时间又较长 堤身 在浸润线以下部分 将呈浸水的饱和状态 土体完全饱和后 抗剪强度降低 堤身的自重增加 相应的下滑力增大 另外 渗流产生的渗透力 进一步增加了滑动体的滑动力 综上所述 在渗流作用下堤身滑动体重量增加 抗剪强度降低和渗透力增加等均是导致滑坡产生的重要原因 二 水流冲刷浸袭原因水流冲刷浸袭岸坡主要发生在临水坡 如在河流凹岸部分 往往主流逼岸 受环流冲刷特别是急流顶冲的作用 岸坡淘刷通常较为严重 一旦岸脚防护设施抵抗不住水流的冲刷力 护脚将被破坏 使岸脚的坡度逐渐变陡 直至失去平衡引起岸坡失稳破坏 即为通常所说的崩岸险情 这种破坏多发生在河道弯曲河 势复杂的凹岸堤段 在汛期的涨水过程中或枯水期都有发生 另外 当水位退至滩地地面高程以下并且堤身内渗水又不能及时排出时 将产生反向渗透力 再加上浸水饱和堤身自重增加和强度降低 往往会发生坍塌 如不及时处理 坍塌会逐步向堤防坡脚逼近 直到坡脚 引起岸坡失稳滑坡 这种滑坡均发生在临水坡 三 堤防地基问题引起的滑坡堤防地基主要有两个问题 其一是地基的天然强度不够 其二是当截水设施失效时 由于大量渗水形成管涌而引起的堤防坍塌破坏 造成堤防地基强度不够的原因是 堤防设计时选用的计算强度指标与实际强度不符 出现这种情况的原因有 没有进行堤防地基的土质调查 凭经验做堤 钻探过于简单 没有探查到堤防地基中软弱夹层或者探查深度不够等等 在软粘土地基上筑堤 由于施工速率过快 使其地基强度降低 据大量工程经验 由于筑堤 填土 速度过快 使地基强度降低的幅度可达10 20 左右 由上述可明显看出 由于地基问题而引起的岸坡滑动通常是深层滑坡 破坏一般均发生在施工期或竣工时 四 其它原因堤身的填筑质量未达设计要求 新 老堤界面处理不当 暴雨时 雨水沿堤身裂缝渗入堤身内部 使堤身强度降低以及在堤脚下挖塘等人为因素 均有可能引起滑坡 上述各项原因 其中任何一种或二种原因 甚至多种原因组合都能引起堤防滑坡 确定实际滑动面位置的具体做法一般情况下 均质堤防 地基没有明显的软弱层 堤基表面的耕土杂草 浮泥 新老堤接触面等均进行了清除与处理 那么 滑动面大多呈圆弧形滑动面 因此 本节只介绍利用圆弧滑动面法 确定实际滑动面位置的步骤 1 滑动面的上口与下口的确定 当滑坡发生后 滑动面最顶部将出现明显的裂缝或陡坎 土体上下错开 这就是滑动面上口 而滑动面最低部将隆起 在隆起体的顶部将会出现较明显的裂缝 一般仔细观察可目测到 这裂缝或隆起体最顶部就是滑动面的下口 滑坡的除险加固技术汛期堤防背水坡及临水坡发生的滑坡 汛后必须进行处理 把险情消除 使堤防恢复到完好状态 三 滑坡除险加固的方法滑坡除险加固方法很多 应根据滑坡堤段的实际情况 如当地材料供应条件 施工技术状况以及对施工工期的具体要求等进行优化后实施 下面分别不同的滑坡情况应优先考虑采用的除险加固方法介绍如下 一 浅层 局部 滑坡的除险加固浅层滑坡一般均发生在堤身 地基基本上未遭破坏 这类滑坡应优先考虑将滑动体全部挖除 重新回填 二 滑坡处理后 对其坡面的防护堤坡坡面的防护是一项十分重要的防护工程措施 如果不重视该项工作 一旦发生较大的风浪 暴雨时 坡面将会被破坏 进一步发展下去 直接威胁堤身的安全 该项工作必须引起设计 施工 管理部门的高度重视 四 处理滑坡施工期的安全监测处理滑坡施工是一项技术性较强的工作 必须精心设计 精心施工 在处理滑坡施工期间 为保障堤防的安全提出以下建议 1 填筑施工除按上所述的 严格执行规范有关规定外 这里特别强调一个必须遵循的原则 填筑施工必须从下至上 逐级进行 换句话说 先做好基脚 才能做堤坡 而挖除工作则相反 必须从上至下 逐级挖除 即必须从顶部挖起 逐步挖到下部 2 在滑坡严重的堤段施工 比如处理深层滑动的滑坡 必须特别注意已滑动土体的稳定性 必要时应设置临时的监测点 监测堤脚水平位移 堤基的孔压 水位 的变化等 以防不测事件发生 崩岸的除险加固技术崩岸由土石组成的河岸 湖岸因受水流冲刷 在重力作用下土石失去稳定沿河岸 湖岸的岸坡产生崩落 崩塌和滑坡等现象 崩岸除险加固 应根据崩岸产生的原因 施工条件 运用要求等因素 综合选用 主要的措施有 抛石护脚 丁坝导流 还滩退堤等 一 抛石护脚抛石护脚是平顺坡式护岸下部固基的主要方法 也是处理崩岸险工的一种常见的 应予优先选用的措施 抛石护脚具有就地取材 施工简单 可以分期实施的特点 平顺坡式护岸方式较均匀地增加了河岸对水流的抗冲能力 对河床边界条件改变较小 所以 在水深流速较大以及迎流顶冲部位的护岸 通常采用这一型式 我国长江中下游河段水深流急 总结经验认为最宜采用平顺护岸型式 我国许多中小河流堤防及湖堤均采用平顺坡式护岸 起到了很好的作用 二 丁坝导流 丁坝是一种间断性的有重点的护岸型式 具有调整水流作用 在一定条件下常为一些河堤除险加固时所采用 在河床宽阔 水浅流缓的河段 常易采用这种护岸型式 如 我国黄河下游 因泥沙淤积 河床宽浅 主流游荡 摆动频繁 常出现水流横向 斜向顶冲堤防造成威胁的情况 因此 较普遍地采用丁坝 垛 短丁坝 矶头 以及坝间辅以平顺护岸的防护工程布局 保护堤防安全 又如 长江在河口段江面宽阔 水浅流缓 也多采用丁坝 顺坝 保滩促淤 保护堤防安全 但必须指出 这种护岸型式虽有稳定河势的作用 但也破坏了河道中原有的水流结构 改变近岸流态 势必增强坝头附近局部河床的冲刷危险性 常有坝头附近形成较大冲刷坑 危及丁坝自身安全的情况发生 而且在同等情况下 这种护岸型式较平顺护岸的石方量大2 3倍 因此 一般情况下凡适宜修平顺护岸的则不修丁坝 尤其不宜修长丁坝 三 退堤还滩退堤还滩是处理崩岸险工最简单 直接的方法 只要地形条件许可 这种方法不失为一种行之有效的应急措施 退堤还滩就是在堤外无滩或滩极窄 堤身受到崩岸威胁的情况下 重新规划堤线 主动将堤防退后重建 以让出滩地 形成对新堤防的保护前沿 在河道变动逼近堤防 而保护堤岸又有一定困难时 往往采有这种退守新线的作法 在长江中游干堤上 许多崩岸险工的处理都采取了这一方法 退堤还滩不可避免地要丧失原堤外的大片土地 因此 一般需进行技术经济方案比较 全面认证这一方法的可行性 在城市等重要区段 这一方法的运用难免受到限制 退堤还滩要重新规划堤线 新堤线应大致与洪水流向平行 并照顾到中水河床岸线的方向 岸线弯曲曲率半径不宜过大 以使洪水时水流情况良好 避免急流顶冲情况的发生 新堤线与中水河床岸线应保持一定距离 这一距离大小应随当地岸滩冲刷强度而异 一般应保证5 10年内岸滩淘刷不会危及堤身 退堤还滩方案实施后 在滩地淘刷继续发展的河段 要采取必要的护滩措施 如抛石护脚 丁坝导流等 四 其它措施1 墙式防护在河道狭窄 堤外无滩易受水流冲刷 保护对象重要 受地形条件或已建建筑物限制的崩岸堤段 常采用墙式防护的方法除险加固 墙式防护为重力式挡土墙护岸 它对地基要求较严 造价也较高 墙式护岸的结构型式 一般临水侧可采用直立式 背水侧可采用直立式 折线式 卸荷台阶式等 在满足稳定要求的前提下 断面宜尽量小些 以减少占地 墙体材料可采用钢筋混凝土 混凝土和浆砌石等 墙基应嵌入堤岸坡脚一定深度 以满足墙体和堤岸整体抗滑稳定和抗冲刷的要求 如冲刷深度大 还需采取抛石等护脚固基措施 以减少基础埋深 墙体的其它结构设计 基础设计等 可按有关规范规定执行 2 桩式防护桩式防护是崩岸险工处置的重要方法之一 它对维护陡岸的稳定 保护堤脚不受急流的淘刷 保滩促淤的作用明显 桩式护岸应根据设桩处的水深 流速 地质 泥沙等情况 分析确定桩的长度 直径 入土深度 桩距 排数等 维护陡岸稳定的阻滑桩可采用木桩 钢筋混凝土桩 钢桩 大孔径灌注桩等 常在抢险中运用 保护堤脚不受急流淘刷的护岸桩 常与墙式护岸配合采用 一般宜设于石砌脚外的滩面 目前 这种护岸桩已逐渐为板桩或地下连续墙所取代 护岸保滩促淤的桩坝常用于多沙河流的护岸 按顺坝型式布置的桩坝 可采用桩间留有适当间隙的成排大直径灌注桩组成 按透水短丁坝群布置的桩坝 可以木桩或预制混凝土桩为骨架 配以编篱 堆石等构成屏蔽 桩式护岸在采用钢筋混凝土桩 钢桩 灌注桩等型式时 施工比较复杂 造价也较高 需进行技术经济比较 以确定其在崩岸除险加固中的适用性 堤防垂直防渗与地基加固技术 垂直防渗与地基加固方法选择要点一 垂直防渗与地基加固方法选择的基本原则在除险加固工程中 防渗与地基加固处理方案的选择 具体取决于以下诸方面 1 功能性 必须满足工程目的和要求 2 可实施性 方案的工程规模 有关参数和技术指标 在目前的技术水平条件下是可行的 3 经济性 方案通过技术经济比较 投入产出分析 在满足功能性要求的前提下 工程费用较低 工程概预算能够承受 在确定采用后尚应采用先进技术 优化方案 合理使用材料 4 环境和安全性 避免工程污染环境或污染最小 能保障堤防结构和相邻建筑物安全 保证施工人员的安全 二 垂直防渗和地基加固方法与选择 一 垂直防渗方法的选择1 垂直防渗方案的选择主要考虑适应工程性质 条件 可满足工程防渗目的和要求 有一定的防渗标准 工程费用 较低等因素 防渗标准直接关系到堤防的安全性以及工程量 工程进度 造价等 2 堤防垂直防渗是渗流控制处理的一部分 尽可能符合前堵后排的原则 堤身和堤基渗流控制措施统一考虑的原则 和渗流控制方案一起应在技术经济比较后确定 3 堤身的垂直防渗处理可采用截渗墙 薄防渗墙 定摆喷 板桩墙 劈裂灌浆等防渗体 在防渗体不能和地基防渗措施统筹实施时 可考虑截渗墙方案 4 堤基的垂直防渗处理透水堤基垂直防渗处理可采用截水槽 截渗墙等作为防渗体 采用截水槽 截渗墙等防渗体时 材料可采用粘性土 土工膜 固化灰浆 水泥 水泥砂浆 混凝土 塑性混凝土 沥青混凝土 化学材料 施工可采用人工开挖 机械开挖 铺设 冲击钻 回转钻 抓斗 轮铣 射水 锯槽 斗式 多头钻 定摆喷 灌浆 板桩 搅拌桩等技术 其厚度 和设置方式应满足材料允许渗透坡降要求 其防渗性能 效果应符合防渗要求和适应防渗体的布置 5 堤基防渗体应布置在临水堤脚或堤顶偏临水侧 并与堤身防渗体有效连接 且符合变形协调的要求 二 地基加固方法的选择1 首先应分析采用天然地基的可行性 如有可能应尽量采用天然地基 2 根据建筑物对地基的要求和地基条件 确定需要进行处理的范围和处理要求 3 地基处理方法必须满足堤防对地基的设计要求 主要指天然地基经处理后应能达到的物理力学指标 4 对天然地基的条件 处理要求 工程费用及材料来源等各方面进行综合考虑 以确定合适的地基处理方法 5 地基处理方法原则上一定要技术上可靠 经济上合理 又能满足施工进度要求 通过分析比较可以采用一种处理方法 也可以采用由两种或两种以上的处理方法组成综合的处理方案 6 注意节约能源 注意环境保护 避免因地基处理而对地面水和地下水产生污染 振动噪音等对周围环境产生不良影响 三 几种垂直防渗与地基加固方法的比较垂直防渗与地基加固的方法较多 但在堤防除险加固工程中 比较适用的有灌浆法 防渗墙法 高压喷射灌浆法 深层搅拌法和振冲法等几种 其中灌浆法 防渗墙法高压喷射灌浆法和深层搅拌法既可以做成防渗墙 处理地基渗漏问题 也可以用于地基加固 而振冲法 强夯法 排水固结法等可应用于新建或改建堤防工程中 几种垂直防渗与地基加固方法的特点及适用范围见表5 1 表5 1几种主要垂直防渗与地基加固方法的比较 虽然常用的几种地基加固方法可以用来加固堤身 但往往在经济上是不合理的 堤身问题可以按照堤防工程施工规范的有关要求 采用人工翻建的方法重新填筑 施工质量是可以得到保证的 而且还可以利用当地的农闲劳动力 以工代赈 灌浆加固与防渗技术灌浆技术是利用压力将能固结的浆液通过钻孔注入岩土孔隙或建筑物的裂隙中 使其物理力学性能改善的一种方法 一 灌浆分类1 按照灌浆的作用来划分 1 固结灌浆 2 帷幕灌浆 3 接触灌浆 2 按照基础的构成来划分 1 砂砾石灌浆 2 岩石灌浆 3 按照灌浆材料来划分 1 水泥灌浆 2 水泥粘土灌浆 3 化学灌浆 4 按照使用的压力来划分 1 常压灌浆 2 高压灌浆 5 按照灌浆工艺所依据的理论来划分 1 渗入性灌浆 2 劈裂灌浆 3 压密灌浆还有其他不同的分类方法 如常见到的有充填灌浆 裂缝灌浆 应急灌浆 纠偏灌浆 界面灌浆等等 二 灌浆材料用于堤防工程的灌浆技术 是在灌浆压力作用下 浆液克服各种阻力而渗入孔隙和裂隙 压力越大 吸浆量及浆液扩散距离就大 因此又称渗入性灌浆 这种灌浆是在地层结构不被破坏的条件下渗入地层 因而浆液的颗粒尺寸必须小于土的孔隙尺寸 也就是说 浆液必须满足地层的可灌性条件 因此浆材的选用尤为重要 适合于堤防灌浆材料的主要特点见表5 2 上述几种材料中 除水玻璃浆液外 价格都比较低 水玻璃浆液的价格比其它浆液的价格要高一些 工程多采用水泥浆和水泥粘土浆 对一些非均质的粉砂土地基还可以采用水泥和水玻璃浆液分别灌注的方法 达到复合加固的目的 水泥浆液只能灌入粗砂层 而对颗粒细 孔隙小 工程特征欠佳的粉砂土地基 水泥灌浆只能进入地基土体结构受到破坏而形成的空洞或裂缝中 起不到防渗灌浆的作用 难以提高地基的抗渗性能 而水玻璃浆液可以进入细砂层和细砂层的孔隙 采用复合灌浆方法 可取长补短 先用水泥灌浆处理 使水泥浆液先行填充地基土体中大小不一的孔洞和裂隙 经48小时的沉淀和固化 然后对同一孔进行清孔 再灌注水玻璃浆液 如酸性水玻璃浆液 这样既可以充分发挥水泥浆液强度高的特点 又可以充分利用水玻璃浆液的优点 提高注浆的效果 这种复合灌浆的方法 已在江苏丰县废黄河畔的范楼闸应用 粉砂土的渗透系数由2 7 4 7 10 4cm s降至1 3 10 7cm s以下 三 灌浆效果检查灌浆效果检查有 标准贯入试验 弹性波法 现场透水试验 现场载荷试验等 灌浆法作为地基加固和地基防渗处理 灌浆效果的检查还没有比较合适的标准 但一般常用下列几个方法判断 1 浆液的灌入量同一地区堤防地基的差异不是很大 可以根据各孔段的单位灌入量来衡量 2 压水试验设检查孔做压水试验 以单位吸水量值表示幕体的渗透性 防渗墙技术防渗墙可以作为堤身和地基的防渗体 也可用于挡土 防冲 根据施工工艺的不同 防渗墙可分为槽段式 桩柱式和预制拼装式 特别是射水 锯槽 链斗 多头搅拌桩 插板等薄墙方法可较为经济有效地适用于堤防的垂直防渗 高压喷射灌浆和深层搅拌法加固技术高压喷射灌浆和深层搅拌法加固技术相似 其主要差别在于采用不同的加料拌和手段 一 高压喷射灌浆技术高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后 用高压泥浆泵 通过安装在钻杆 喷杆 杆端置于孔底的特殊喷嘴 向周围土体高压喷射固化浆液 一般使用水泥浆液 同时钻杆 喷杆 以一定的速度边旋转边提升 高压射流使一定范围内的土体结构破坏 并强制与固化浆液混合 凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体 固结体的形状和喷射流的移动方向有关 一般分为旋转喷射 简称旋喷 定向喷射 简称定喷 和摆动喷射 简称摆喷 旋喷桩主要用于加固地基 提高地基的抗剪强度 改善地基土的变形性能 使其在上部结构荷载作用下 不至破坏或产生过大的变形 定喷固结体呈壁状 摆喷形成厚度较大的扇状固结体 定喷和摆喷通常用于地基防渗 改善地基土的水力条件及边坡稳定等工程 一 加固机理高喷法如三管高喷法用压缩空气包裹高压喷射水流冲击破坏搅动土体 同时用低压灌浆泵灌入浆液 浆液被高压水 气射流卷吸带入 同时与被搅动土体混合形成固结体 二 基本种类按喷射介质及其管路多少可分为单管法 二管法 三管法等 1 单管旋喷法通过单根管路 利用高压浆液 20 30MPa 喷射冲切破坏土体 成桩直径为40 50cm 其加固质量好 施工速度快和成本低 但固结体直径较小 2 二管旋喷法在单管法的基础上又加以压缩空气 并使用双通道的二重灌浆管 在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴 高压浆液以20MPa左右的压力从内喷嘴中高速喷出 在射流的外围加以0 7MPa左右的压缩空气喷出 在土体中形成直径