水利施工中水坝堤防堵口施工技术综述

2014-01-21马燕霞朱肖峰

黑龙江水利科技 2014年7期

关键词：决口口门水坝

马燕霞，朱肖峰

(浙江天泽水电建设有限公司，浙江衢州324000)

水利施工中水坝堤防堵口施工技术综述

马燕霞，朱肖峰

(浙江天泽水电建设有限公司，浙江衢州324000)

水坝堤防作为重要的挡水建筑物，也是当前水利施工中运用最为广泛的一类防洪工程。然而水坝堤防一旦出现决口，将对人民生命财产安全、地区经济发展以及生态环境都造成极大的危害。为此，必须加强对水利施工中水坝堤防堵口施工技术的良好运用，通过在水坝堤防决口后采取有效的复堵措施，以抵御可能接踵而来的洪水侵害，从而使洪水灾害所带来的损失降低到最小。本文结合实际工作经验，从水坝堤防决口的原因及分类出发，并着重就水坝堤防堵口的施工技术与施工措施进行了分析与探讨。

水利施工;水坝堤防;堵口;施工技术

0 前言

导致水坝堤防决口的原因较多，如自然因素、渗流作用、河道湖泊水流的冲刷以及浸溢冲刷等都有可能导致决口问题的发生，此外人为因素破坏、施工中建筑质量与建设标准也是导致水坝堤防决口的主要原因。水坝堤防一旦出现决口其灾害损失十分严重，同时决口的抢险复堵在技术上难度较大，为此必须采取有效且具有针对性的堵口施工技术，也确保沿岸地区经济的稳定发展和社会安定。

1 水坝堤防决口出现的原因及分类

1.1 水坝堤防决口出现的原因

水坝堤防决口出现的原因，主要由以下4种情况所导致的:①因河道水流或湖泊潮浪的冲刷浸溢，而导致堤防或坝体出现坍塌，当抢修维护不及时所导致的决口;②因出现超标准的洪水，当水位急剧增加并漫过堤顶后则出现决口;③因水坝堤防的建筑质量或建设标准存在隐患，导致坝基、堤身的土质较差，以及鼠、蚁等生成的洞穴，而导致因开裂、渗透破坏而决口;④因人为因素的破坏，对堤坝的开掘而导致的决口。

1.2 水坝堤防决口的分类

根据口门过流的不同，水坝堤防决口可分为分流一股以及全河夺流。分流一股是指在决口后原河道仍在行水;全河夺流则是指决口后原河道基本出现断流。

根据成因的不同，水坝堤防决口主要可以分为自然决口和人为决口这两种情况。而其中，自然决口又主要可分为冲决、溃决以及漫决这3种［1］。冲决主要指引水流、潮浪、风流对堤坡、坝根的掏刷，因边坡失稳而导致的决口;溃决则主要指因水流穿过坝基、堤身，而渗透破坏而导致的决口;漫决则主要指引水流漫溢过堤顶部，而导致的决口。

2 水坝堤防堵口的分类和各阶段概述

水坝堤防堵口主要可分为堵旱口与堵水口两类。对于堵旱口，应当和复堤选线相结合，对堤坝进行及时的复堵;对于堵水口，则主要是采用各种施工技术与施工措施，对通过口门的水流进行封堵拦截，从而使水流能够完全回归原河道中。本文中所探讨的堵口施工技术也主要是指堵水口。

水坝堤防堵口的施工过程，通常可以分为堵口准备阶段、进堵与合龙阶段、复堤阶段。在不同阶段应采取有针对性且适宜的施工技术与施工措施，以保证良好的堵口施工效果。

3 水坝堤防堵口准备阶段的施工技术

3.1 做好施工前的准备工作

堵口准备阶段主要应做好堵口物料的筹集，并随时根据情况变化对备料数量进行调整;建立高效、有力的施工指挥机构，做好对施工队伍与机械的组织，并明确分工;布置堵口的施工场地，并作出具体的实施计划，包括机械与人力进出的道路、堵口线路设计等;做好堵口前的技术交底与安全交底工作，准备好施工中相应的设备、机械与所需用具。

3.2 做好水文观测与河势勘察

应着重做好以下4个方面:①对口门的水位、水深、流量、流速、宽度等信号进行定期测量，并绘制出口门的纵模断面图;②做好对口门处短期及中期水位及流量等的水文预报工作;③对口门及附近区域的水下地形进行定期施测，并对土质情况进行勘探;④做好对口门上下游河势变化情况的勘察，并预测口门水流、水量的发展趋势。

3.3 制定堵口的施工方案

综合分析研究水坝堤防决口区域的水文地质情况、水下地下、河势变化以及物料筹集等相应资料，以确定堵口时间与堵口施工方案。其中，堵口时间主要取决于水情、灾害程度、决口位置以及复堵条件等因素，适宜尽早处理;堵口的施工方案中所采取的技术与方法，应因地适宜，并注意确保施工人员的人身安全。

3.4 做好裹头的处理

在水坝堤防决口后的抢堵工作中，应首先抢修裹头，以避免堤头的继续坍塌，并为堵口的下一步施工提供稳固的阵地。裹头是将水坝堤防决口口门两边的断堤头，采用抗冲性材料进行裹护的一项技术措施。当前对裹头的处理，多采用的是埽工技术、钢木土石组合坝堵口技术、丁坝防护等制作裹头［2］。

裹头作为进堵口门的基地，必须修筑牢固，并因时制宜、因地制宜的进行相应保护措施，为堵口的下一步施工创造有利的条件。通常在水浅流缓、土质较好的地带，可在堤头周围打桩，桩后填散柳、柴料或者抛投散石进而裹护;而在水深流急且土质较差的地带，则可采用柳石枕、柳淤枕等进行厢护。

4 水坝堤防进堵、合龙阶段的堵口施工技术

4.1 堵口的布置

1)选择适宜的堵口时间。通常堵口的时间，应在施工队伍以及所需物料准备到位并准备齐全后，再进行堵口的施工。若条件受到限制，无法及时将堵口进行合龙，则应考虑在水位降低或下次洪峰到来前进行堵口施工。

2)口门的复堵次序。通常而言，水坝堤防的决口多少由于水势过猛而导致漫溢所引起的，因此决口多会出现大小不一、且不同位置的多个口门。因此在口门的复堵次序上，应首先选择重要位置进行优先复堵，并遵循先堵下游口门，再堵上游口门，先小口门，再大口门的复堵原则。

3)选择合理的堵口堤坝轴线。堵口堤坝轴线选择的是否合理、恰当，将直接关系到堵口施工的成败。通常而言，应根据堵口方法、口门条件，选择易于施工且断流选择的堵口堤坝轴线。

4.2 堵口的主要方法和措施

当前，水坝堤防堵口的方法主要包括了平堵、立堵以及混合堵等。平堵是指沿着口门选定的堤坝轴线，由下往上抛填物料，并逐层填高直至高出水面实现封堵的方法;立堵则是指从口门的一侧或两侧出发，沿着选定的堤坝轴线向水中进占，使口门逐渐缩小直至合龙的方法;混合堵则是平堵与立堵这两种方法的综合。同时，在水坝堤防堵口的实际施工中，还可根据实际情况需要采取沉船截流、沉柳落淤等多种堵口方法。

4.2.1 平堵法

平堵法相较立堵法的单宽流量偏小，且最大流速也小，水流条件较好，可以减小水流对龙口基床的冲刷力，利于机械化施工。但主要缺点是在堵口施工中，当水深且高速流动的情况下，需要架设浮桥或栈桥，影响到堵口的时间。平堵法主要包括了架桥平堵、抛料船平堵以及无水口门砌堵等方式，其中架桥平堵法如图1所示。

图1 架桥平堵法施工示意图

4.2.2 立堵法

立堵法也有着较多的施工方式，例如填土法、草木围堰法、埽工进占法、打桩进堵法等。其中，在不同施工方法的选择上应根据口门的水深、流速以及水头差等情况选择适宜的物料进占。由于立堵法施工中无需再架设浮桥或栈桥，因此简化了施工准备工作，不仅赢取了施工时间，而且节省了投资，在水坝堤防堵口施工中应用较为普遍。立堵法的施工示意图见图2。

图2 立堵法施工示意图

4.2.3 混合堵

混合堵方法是平堵法和立堵法这两种方法的综合，并通常应用与口门局部冲深较大、基础软弱以及口门较宽的情况。在采用混合堵进行施工时，应根据平堵和立堵不同的特点，以及口门的实际情况，因地制宜的灵活采用。例如，在堵口的最初阶段，由于流量较小，可采用立堵法快速进占，但当口门缩小到一定程度后由于流速开始增大，可以再采用平堵法，以降低施工的难度直至合龙为止。

4.3 合龙施工技术

当口门两侧进堵至坝体剩余约2～3 m时，即被称为合龙。由于此时口门已被缩减到很小，水流的冲刷力与流速都相对较大，因此必须做好充足的准备，并采取有效的技术措施，使合龙施工能一气呵成，实现堵口的顺利完成。通常在合龙中采用以下几种施工方法:

4.3.1 横梁合龙

该方法是采用直径约为20 cm左右的粗木杆，使其横卧在龙口上，并将两端部位固定，再在横杆的前排部位打下一排木桩，并在桩上压上土袋，从而水流逐步阻断的方法。

4.3.2 沉排合龙

该方法是采用树枝或者细木杆等容易变形受压的材料，绑扎成为梯形或者方形的沉排，同时在沉排的方格内部放置进适当数量的土袋，并确保沉排不沉入水中，再由人力控制其漂浮到合龙口处。当沉排在龙口处卡住并稳定后，继续向上抛压土袋直至土袋露出水面，再进行填筑施工。

4.3.3 关门合龙

该方法是采用比合龙口宽度约长的粗木桩一根，并在木桩上捆扎由树枝、秸秆等制作的柴草捆，并利用水流使其横卡在合龙口处，当对大部分水流进行拦截后迅速进行土袋的抛压，使合龙能够迅速完成。

5 水坝堤防复堤阶段施工技术

由于水坝堤防堵口时所修筑的截留坝，多是临时抢修的，其坝体较矮小，且内部件孔隙较大、杂物也较多，无法满足水坝堤防对洪水地域的标准。为此，还应当采取及时的复堤措施，以避免原决口重新溃决的可能。其中，对水坝堤防的复堤应着重做好以下几点:

5.1 堤顶高程恢复

对堤顶的高程应将其恢复到原设计规定标准，由于堵口的断面堤质较为薄弱，且存在堤基容易渗漏、背水处存在潭坑等缺陷及弱点，因此通常要求复堤的高度应有一定的富裕度，可相比原堤防高出0.3～0.5 m。

5.2 复堤施工中的注意事项

在铺筑之前，应首先将基面的树枝、积水、淤泥等杂物清除，并分层均匀填土;在筑堤时，要求黏土使用在临水面，砂土使用在背水面，当堤身填出水面后宜进行分层填土，要求层厚≤0.3 m;对填土应采用机械或人工进行适当的碾压与夯实，碾压次数在2～5次为佳;在施工中应严格按照设计标准进行，并处理好新建堤防与原堤的结合，确保施工质量。