堤防除险加固技术进展

堤防除险加固技术进展及应用摘要本人通过总结在洞庭湖区多年的防汛抢险工作经验,对堤防除险加固已有的实用技术进行了初步汇总，并对其适用条件、效果、工程造价等进行介绍。

全文主要介绍堤基管涌、堤身除险加固技术, 崩岸治理和护底技术，挖泥船吹填压浸固基技术，堤坡防护技术，隐患探测新技术，堤身填筑质量检测及水下测量新技术。

关键词堤基管涌堤身除险加固崩岸治理护底挖泥船吹填压浸堤坡防护隐患探测堤身填筑质量检测水下测量新技术洞庭湖位于长江中游荆江南岸,湖泊总面积18780平方公里,其中在我省有15200平方公里。

此外在我省境内的大堤总长5812公里，其中一线防洪大堤3471公里。

洞庭湖区属长江和湘、资、沅、澧尾闾冲积平原，地势平坦，土壤肥沃，土地资源丰富耕地面积1000多万亩，是国家的以粮为主、多种农产品综合经营的商品生产基地，素有“湖广熟、天下足”之美称。

然而，因受气候和地形的影响，洞庭湖水灾频繁又成为全省尤其是湖区人民的心腹之患，1998年的洪水更给湖南造成约422亿元的特大经济损失。

解放以后，我省在中央政府的大力支持下投入巨资对洞庭湖及四水堤垸进行了重点整治。

我公司作为水利厅直属的水利施工企业自五十年代至今一直从事洞庭湖区的防汛抢险和整治工作，积累了丰富的施工经验。

下面我就在水利战线三十多年的工作经验就堤防除险加固技术及其应用进行总结，不足之处敬请专家、同行批评、指正。

一、堤基管涌除险加固技术根据我省1996年、1998年洪水期间洞庭湖区及四水干堤重大险情的统计资料，堤基管涌占险情总数的54.5%，居各种险情之首。

历史上，湖区决堤，90%以上都是堤基管涌造成的。

防洪抢险的实践表明，堤基管涌大都发生于双层地基，同时还往往发生于堤基的薄弱环节，如水塘、取土坑、水井及表层土相对较薄的地方。

因此，堤基管涌除险加固首先应采取填塘(坑)固堤措施，把大堤两侧的取土坑、塘等薄弱处填平，对反滤层不合要求的水井采取封井措施，这样花钱不多，但能够解决部分管涌问题。

如果还有管涌出现，则应进一步采取"前截、后压和导渗"的方法进行整治，"前截"包括外滩铺盖、临水侧堤脚附近或堤顶垂直防渗措施。

"后压"即背水侧做压盖，放缓堤坡也可归属此类。

"导渗"则包括减压沟、减压井等，导渗工程应离开背水堤脚一定距离，以确保堤防安全。

1、垂直防渗技术的适用条件及新技术垂直防渗最适宜于透水层较薄的堤基，此时可以做成封闭式垂直防渗，基本截断了洪水期江、湖水对地下水的补给，堤基管涌可以得到彻底根治。

但是，由于封闭式垂直防渗切断了江、湖水和地下水互相补给的途径，如果防渗线过长，是否会带来一定的负面效应，还应进行研究。

对透水层很厚、隔水层很深的双层堤基，采用封闭式垂直防渗施工难度大且造价太高，悬挂式防渗墙的防渗效果又很差．因此不宜采用。

当堤基透水层内存在连续的浅层弱透水层时，可以考虑半封闭式垂直防渗，但必须在勘察资料充分且经过渗流计算详细论证和技术经济比较后方可实施，以免造成浪费。

随着垂直防渗技术的不断发展，其造价不断降低，已经由传统方法的每平方米600～800元降低到现在的每平方米170～250元，从而使垂直防渗用于堤基防渗成为可能。

目前比较成熟且技术经济指标比较好的垂直防渗技术有：薄抓斗成槽造墙技术；射水法成槽造墒技术；锯槽成墙技术；液压开槽机成墙技术；振动沉模成墙技术；多头小直径深层搅拌桩截渗墙技术等。

2、"后压"方法的适用条件及施工新技术"后压"的适用条件：当背水侧地形条件允许时，"后压"是一种非常好的方法，是长治久安的除险措施。

它一方面可以避免在压盖范围内发生管涌，另一方面，即使在压盖范围以外出现管涌，也加大了管涌距堤脚的距离，从而降低了管涌的发展速度和管涌的危害程度。

当按照规范计算出的压盖宽度很大时,可以考虑和减压井结合使用，以减小压盖宽度。

应当指出，盖重的宽度除进行必要的计算外，应重视对历史险情的实地调查。

盖重通常应不小于历史险情出现的范围，并应根据具体地形、地质条件和堤防的重要程度选用。

一般至少为50m，但也不应超过200m。

根据施工经验，控制宽度为200m，此宽度可控制历史管涌险情的90%以上，对临水侧有民垸的宽滩堤段，控制宽度为100m。

一般的盖重方法是采用挖泥船吹填施工解决，盖重所需的填料为河、湖中的粉细砂，这样既能有效地排出吹填施工时沉积在填料中的积水，又能在汛期高水位的情况下起导渗的作用，减少管涌等溃垸事故的发生。

如长江干堤湖南段加固工程中，华容洪山头至君山段、城陵矶至黄盖湖段均采用该法施工处理，并取得了良好的效果。

2005年5月底，我省望城县洋湖垸因新奥燃气公司穿河施工方法不当，导致靳江河洋湖垸堤段出现重大管涌。

我公司采用挖泥船施工，在管涌堤段吹填盖重“后压”施工，不到一个月的时间内就全部处理好该事故堤段，保证了靳江河洋湖垸堤段的安全度汛。

3、"导渗"工程的适用条件及新技术受背水侧地形条件或建筑物等条件的制约，当不能采用垂直防渗或压盖措施时，可以采用减压井来解决堤基管涌问题。

单从渗流计算结果看，减压井几乎适用于所有管涌堤基的除险。

但是，工程实践表明，减压井的最大问题是淤堵，其次是排水带来一定程度的内涝。

在竣工初期，减压井的运行效果一般都很好，但随着时间的推移，减压井的排水量往往逐渐减小，减压效果也越来越差。

关于减压井的淤堵，研究表明包括机械的、化学的甚至生物的，并与减压井过滤器的位臵、结构、材料、地下水质以及运行方式等密切相关。

目前有关单位正在进行长效减压井的研究工作，包括人工合成材料井管、过滤器以及滤芯可更换式减压井结构等，有望取得较好的成果。

二、堤身除险加固新技术除漫溢外，堤身险情主要有散浸、漏洞、跌窝、裂缝、脱坡等，堤身隐患是造成堤身险情的主要原因之一。

堤身除险的传统方法主要有抽槽回填、锥探灌浆、帮坡和预浸水等方法，近年来在堤身除险加固中应用了垂直铺塑和劈裂灌浆等新型实用技术。

1、垂直铺塑技术垂直铺塑是用土工防渗膜做为防渗材料的一种垂直防渗技术，包括机械开槽、铺膜和沟槽回填三个工序。

目前有刮板式、旋转式、往复式、高压水冲式等多种开槽铺塑机械，全套设备约20～60万元。

该项技术对解决堤身散浸、集中渗流、堤脚附近的渗透破坏等效果显著。

垂直铺塑工程造价约每平方米70元，且施工速度快，是一项值得推广的新技术。

2、劈裂灌浆技术沿堤身轴线单排布孔，利用灌浆压力将堤身沿堤身走向劈开并灌浆，从而在堤身内形成一道厚度0.1～0.2m的连续防渗心墙，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。

该方法造价低廉，功效高，但应注意浆体材料及配比，以防浆体长期不能固化。

另外，还应采取优化的灌浆工艺，保证灌浆效果。

该方法比传统的锥探灌浆造价低、效果好。

1988年，常德市鼎城区八官垸堤段的除险加固工程即是采用劈裂灌浆技术施工，并经过了多个洪水期的考验，没有发生险情。

三、崩岸治理和护底技术崩岸主要受河势及堤基地质条件的影响，在凹岸迎流顶冲堤段，水流冲刷抗冲能力差的地层，如粉细砂层、细砂层、粉土层等，最终使堤岸失稳而崩塌。

汛期因高水位浸泡、水位骤降和风浪的影响，崩岸更易发生。

治理崩岸的主要措施有丁坝导流、退堤还滩、抛石护脚和其他(模袋混凝土、软体排等)平顺防护措施。

丁坝是一种间断性的有重点的防护形式，具有调整水流的作用，但也会增加坝头附近河床冲刷的危险，甚至给对岸造成危害，应用时应充分论证并慎重采用。

当堤外无滩或滩地狭窄、堤身受到崩岸威胁而保护堤岸又有困难时，可采用退堤还滩的办法，但不可避免地要丧失大片土地，应进行技术经济比较和全面论证后采用。

崩岸防护技术主要有：1、抛石护脚技术抛石(也可用石笼)护脚是崩岸治理中采用最多的方法，效果明显。

但抛石造价较高，且往往抛石时不设反滤垫层，致使抛石下部的地层仍然被水流冲刷，抛石下沉，一段时间后仍要再进行抛石防护。

用天然砂石料做抛石的反滤垫层，难度大、造价高且易被水流带走，不大可能采用，随着土工布的推广应用，使水下铺设反滤垫层成为可能，如果抛石时能够铺设土工布反滤垫层，则抛石治理崩岸的效果将大大提高。

但目前水下铺设土工布反滤垫层的机具和工艺尚不成熟，有待进一步深入研究。

该方法在2002年长江干堤（湖南岳阳云溪段）加固工程中得到了广泛的应用。

2、铰链混凝土块防护技术用钢铰链将混凝土预制块相互连接，形成柔性排体，既可抗冲，又可适应变形，从而达到防护的目的。

3、土工模袋防护技术土工模袋是由上下两层土工织物制成的大面积连续袋状材料，模袋内充填混凝土或水泥砂浆，充填料凝固后即形成防护体模袋混凝土护坡。

根据有无过滤排水点，模袋分为有过滤点模袋和无过滤点模袋。

根据模袋之间的连接方式和成型后的形状，模袋又分为铰链型模袋和框格式模袋等。

根据模袋的加工工艺和所用材料，模袋又分为机织模袋和简易模袋。

土工模袋防护技术具有地形适应性强、整体性好、抗冲刷能力强和施工快捷、经久耐用、价格合理和可以水下施工等优点，防护效果较好。

但目前存在的最大困难是水深流急情况下的施工问题，包括施工机械、充灌及沉放工艺等，目前有关单位正在开展这方面的研究和试点工作。

2005年，在长沙市捞刀河出口改道及五合垸综合整治吹填工程施工过程中，捞刀河新河及湘江东岸堤段水下部分就是运用模袋护坡，在较短的时间内以较快的速度赶在汛期到来前期完成施工任务，为该工程新修堤段的安全度汛赢得了宝贵的时间。

4、土工织物软体排防护技术土工织物软体排是以土工织物为基本材料做成大片排体形式的防冲防护结构，所用土工织物多为织造土工织物。

目前所使用的软体排分两种：压载软体排和充砂管袋软体排。

软体排防护效果突出，经济效益显著，是湖区治理工程技术的重大革新。

压载软体排：用土工织物缝接成大尺寸反滤排布，排布上加压重形成防冲防护结构。

压重可采用块石、土枕、土袋、铁丝石笼、土工网格石笼、石笼网格充填土袋、联锁混凝土块等。

这种排体是目前国内外应用最广的土工合成材料护底结构形式，比较适用于冰上或浅水沉排，水深流急情况下沉排施工困难。

充砂管袋软体排：充砂管袋软体排是以织造土工织物为基本材料制成管袋排体，管袋内充填砂土或水泥土形成大片防冲排体。

目前国内主要有两种形式：一种是用两层织造土工织物按一定间距缝合形成相互成排的模袋，模袋预留灌砂口进行充灌；另一种是用织造土工织物缝制成长条形封底的管袋，再将管袋并排与大片织造土工织物连接一体，然后从袋口充灌砂土。

充砂软体排制做简便，可实现机械化充砂，利用排体自重沉放，不需另加压载，而且可以用河砂充灌。

若模袋内为砂土，一旦模袋破损则砂土就会流出，影响排体的稳定，为解决这一难题，可以充灌胶凝材料，如水泥土等。