堤防除险加固技术进展

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堤防除险加固技术进展

山东茂隆新材料科技有限公司 2021-02-27 2624


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。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。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,是治河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。应用中充砂软体排遇到的最大难题是如何在水深流急情况下沉排,目前国内已有专门的水下沉排船,但设备及施工工艺尚需改进。 5.四面六边透水框架防护技术四面六边透水框架是由水利部西北水利科学研究所开发的一种新型护岸技术,特点是可以缓流落淤、消能防冲,且适应地形的能力强,框架可以用钢筋混凝土杆或木(竹)杆制作,杆长1m,施工时最好将3~4个成串抛投。该项技术已经在长江九江东升堤和九江赤心堤、永安堤等堤段应用,取得了较好的效果。 四、堤坡防护技术传统的堤坡防护技术主要有砌石护坡、混凝土预制块护坡等,近年来在堤坡防护中应用了模袋混凝土护坡、草皮护坡和土壤固化护坡等新技术。1.模袋混凝土防护技术(参考前面介绍) 2.土壤固化护坡技术土壤固化护坡技术是利用土壤固化剂将堤坡表层土进行固化,从而达到抗冲、抗冻、防浪、防渗目的的一种护坡新技术。土壤固化剂以前多用于道路修筑,1999年初在湖南省资江大堤益阳小河口段护坡工程中进行了试用,取得的相应试验数据和施工工艺为土壤固化护坡技术提供了参考依据和经验。 3.草皮护坡技术 根系发达的草皮可以起到防浪和防水流冲刷的作用,兼有绿化、美化环境的效果,同时造价较低,是一种较好的护坡方法。近年使用土工织物草皮护坡,比单一草皮护坡具有更强的抗冲能力。草皮护坡一般多用于背水堤坡的防护,对不经常过水的季节性河流或临水坡前有较高、较宽滩地的一般性堤段也可以采用。五、隐患探测新技术 大江大河的干堤绝大部分是经历代加高培厚而成,堤基及填筑情况复杂,堤防隐患主要有生物洞穴,腐殖物,抢险物料(木桩、草袋等),堤内暗沟、暗管、废井、坟墓等,堤身填筑隐患有冻土块、工段接头、新旧堤身接合面等。另外,堤基经受历次管涌破坏后,可能存在管涌洞或疏松条带,积累到一定程度后一旦再遭遇高洪水位则可能酿成更大的管涌险情,直至导致堤身塌陷而决口。堤防隐患是造成汛期重大险情的主要因素之一,如果能够事先探测出来并进行处理,则可以使险情大为减少,同时也使除险加固更有针对性。 纵观国内外在堤防隐患探测方面的发展水平,目前还很少有特别适用且效果非常好的探测仪器,这方面急需加大科研力度,开发出新产品。目前,在我国堤防工程中应用的隐患探测仪器主要有:时间域电磁法、自然电场法、电阻率法(高密度电法)、微波探测法(探地雷达)、放射性同位素示踪法和测温法等。这些方法各有特点,一种方法不可能对所有隐患类型都适用,不同方法联合使用可以取长补短,从而有望取得较好的效果。六、堤身填筑质量检测新技术堤身填筑质量主要以密度进行控制,传统方法是环刀取样测试,费时费力。中国水利水电科学研究院经过多年的研究,目前已研究开发出两种比较成熟的快速无损检测仪器,即YS-1型压实计和BZJ-3B表面波压实密度仪,建议进行推广应用。 1.YS-1型压实计 将压实计安装在振动碾上,可以对整个碾压面的压实质量进行全面实时控制。使用压实计可以保证施工质量,加快施工进度。该方法与挖坑取样法相结合,既可进行宏观的定性控制,又可做微观的定量控制,从而形成一套完整的碾压质量控制系统,实现对整个碾压工作面压实质量进行全面、实时控制和由人工质检到质检自动化的转变。该仪器适用于各种型号的自行式、牵引式和手

防渗膜标准名称为聚乙烯土工膜,主要是乳白色半透明至不透明的热塑性树脂材料-聚乙烯树脂制作而成。聚乙烯是高分子聚合物,是无毒、无味、无臭的白色颗粒,熔点约为110℃-130℃,相对密度0.918—0.965;防渗膜具有良好的耐热性和耐寒性。化学稳定性好,具有较高的刚性和韧性,机械强度好,耐环境应力开裂与耐撕裂强度性能好,随着密度的上升,机械性能和阻隔性能会相应提高,耐热,和抗拉强度也更高;可耐酸、碱、有机溶剂等腐蚀。

扶式振动碾及不同级配的堆石体、砂砾料、填土和碾压混凝土等多种填料,其读数与填料的干密度、沉降率、孔隙率等工程参数之间存在着良好的相关关系。该仪器约每台2.5万元,使用方便,已在鲁布革水电站、梧州机场、北京亚运村场地等50多个工程中得到应用,均获得了令人满意的效果。该项成果曾荣获国家科技进步应用二等奖和国家科委全国科技成果展览交易会金奖。2.BZJ-3B表面波压实密度仪该仪器可以对压实密度进行点式无损快速定量检测、比传统取样测试方法更适用于大面积压实质量控制,已在包括堤防工程在内的30多个工程中得到成功应用。该仪器每台约5万元。另外,核子密度仪也是检测土堤压实密度的一种成熟方法,它可以测出含水量,但是该仪器具有放射性。七、水下测量新技术  应用超声波原理进行水下地形和地表层测量已成为当今世界上一项应用十分广泛和成熟的技术,在我国的海洋调查和海洋石油(气)开发、国防和港口建设方面已得到广泛应用。在堤防建设中,采用该项技术,可为堤防的设计、施工和除险加固工作提供可靠的科学数据。常用的有以下三种仪器:1.水下扫描声纳水下扫描声纳可直观地提供水下地形、地貌变化起伏的声像图,该常用来寻找水下物体,对于指导施工、堤防检查和目标寻找是十分有用的,但该种仪器不具有测深仪的测量精度。 2.单波束或多波束水下测深仪  水下地形测量可采用单波束或多波束水下测深仪并配备有GPS或DGPS来进行(全球定位系统或差分式全球定位系统)。前者是进行单点测量,仪器装备简单,价格便宜;后者为条带状的多点测量,一次测量可获得几十个至上百个测点的水深,又称全覆盖测量,这种仪器测量精度高,但装备复杂,还需配备运动传感器和方向矫正传感器,以修正测点的水深数据,价格也比较贵。我国水利部门目前主要是采用单波束测深仪进行水下地形测量,1998年美国劳雷公司向长委水文局赠送了一套由美国RESON公司生产的9001S型的多波束水下地形测量仪,价值290万人民币。经过近一年的运用实践,证明该套仪器具有精度高、测量速度快等优点,可提供数字化地图,这对工程的设计和施工提供了极大的方便。 3.浅地层剖面仪 通过发射能量较大的超声波来测量水下地表层的组成结构。在堤防建设中可用来探测根石或基石的埋深,为河道的防护治理提供可靠参数。黄委设计院物探总局1997年引进的美国EdgeTech公司制造的X-STAR浅地层剖面仪,采用新一代的数字化信息处理技术(DSP),使得测量精度和速度大大提高。该仪器自引进以来,对黄河堤防上的几十处丁坝根石的埋深厚度进行了现场测量,包括在较大含沙水流条件下的测量,取得了比较好的测试结果。上述几种先进仪器在我国水利工程中的应用,为我国堤防工程的建设提高了技术保证水平和高科技含量。考虑到这几种仪器各自具有独特的功能和特点,品脾与型号也多种多样,在堤防建设和除险加固工作个,可根据实际工作的需要,选样适宜的仪器。(作者单位:丁留谦、郭军为中国水利水电科学研究院,袁小勇为水利部科技推广中心)


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