堤防防汛抢险中土工合成材料的运用

　　摘    要：　土工合成材料具有强度高、质量轻、抗渗、耐磨、整体性好、不易腐烂、施工简易、运输方便、料源丰富等优点,在堤防防汛抢险中应用广泛,但其种类繁多、规格多样、性能各异,为了给堤防抢险中使用土工合成材料提供参考,系统总结了堤防防汛抢险中常用土工合成材料的种类、应用环境及使用技术要点、注意事项等。

　　关键词：　堤防; 防汛抢险; 土工合成材料; 技术要点;

　　我国是洪涝灾害频发、多发的国家,洪涝灾害涉及范围广、损失大,严重影响国民经济和人民生命财产安全。堤防工程作为防洪工程体系的一部分,在我国防洪系统中占有非常重要的地位,目前我国现有堤防25万km,其中主要堤防6.57万km,多数堤防修筑年限久远,填筑土质差、压实质量不高,坑洞多、病虫害严重,堤身和地基存在安全隐患,汛期易发生险情。堤防一旦出现险情,就必须进行快速抢险处置,而堤防险情发生处往往多面临水、场地狭小、道路交通受限,大型工程机械进场、抢险材料运输不便,需采用质量轻、易于搬运、施工简便、防水效果好且险情处置效果显着的材料。土工合成材料作为一种新型的岩土工程材料, 强度高、质量轻、抗渗、耐磨、整体性好、不易腐烂、施工简便、运输方便、料源丰富,是防汛抢险中较为理想的抢险材料,在堤防抢险中具有广泛的应用前景[1,2,3,4,5]。目前市场上土工合成材料品种多样、规格尺寸不一、性能差异较大,堤防抢险中如何根据不同材料种类、性能和规格等,选择合适的土工合成材料是成功处置险情的关键。

　　1、 土工合成材料防汛抢险技术

　　1.1、 土工合成材料分类

　　土工合成材料品种繁多,除具排水和防渗作用外,还有隔离和加筋的功能。常用的土工合成材料有不透水型和透水型,其中,透水型包括织造土工织物(土工布)、PVC塑料细网(窗纱)、非织造土工织物等,特点是透水性好,可用作透水、排水反滤材料;不透水型包括土工膜与织造土工织物、土工膜(塑料薄膜)、土工膜与非织造土工织物经加热滚压而成的合成材料(复合土工膜)。
 

　　1.2 、堤防抢险中土工合成材料的选择

　　常见的堤防险情有渗漏、管涌、裂缝、漫溢、滑坡、风浪、坍塌、决口等,抢护方法主要有前堵后排、堵排并举、水涨加堤、水多分流、消峰减浪。险情发生时,应根据险情类型合理选择土工材料进行险情处置。通常不透水型土工材料用于堤前防渗,如渗漏、管涌、裂缝险情发生处,可沿堤面铺设土工膜进行防渗漏抢险处置;透水型土工材料主要用于堤后反滤围井、导排引流、加高子堰,结合柳枝、柴草等用于堤前消浪。对于坍塌、决口等重大险情,在无条件进行机械化作业时,可采用搭设钢木框架结构抛填土工袋(内装黏土等)进行抢险处置,先在决口附近人工打入钢管桩或木桩,连接纵横连杆,构成框网结构,形成整体,再抛填土工袋进行封堵处置险情。

　　1.3 、用土工合成材料抢险要点

　　土工合成材料在堤防抢险中主要用于临水面截水防渗、背水面反滤引排和装袋堤后压重、加高子堰、封堵决口等,对土工合成材料用于处置各种险情时的要点简要归纳如下。

　　(1)渗漏、管涌、裂缝抢险处置时,可选用土工防渗卷材沿临水面坡面铺设,覆盖范围应超出渗漏区域8～10 m,尽量紧贴坡面,同时在背水面设置土工透水卷材。

　　(2)铺设前,将堤坡整理干净,让土工防水卷材更好地与堤坡土接触。铺设前在防水卷材的一端帮扎上圆形长条钢材,从坡顶缓慢将土工材料滑落至堤底。

　　(3)土工防渗材料铺设时,尽量使防渗土工材料深入堤身底部、铺平,有条件时辅助潜水员进行检查和摊铺,并在土工材料上部压填部分黏土,防止土工膜漂浮或被水流冲走。

　　(4)在管涌、渗漏出水点两侧或下方开挖临时排水沟,埋设软式透水管引排,防止沟两侧坍塌导致排水沟堵塞,影响排水效果。

　　(5)在渗漏部位采用黏土袋填筑0.5～1.0 m厚、0.8～1.0 m深的反滤井,井内底部先填充透水性较好的土工织物,再填导渗层(碎石或卵石),以保证堤身内土质不再被带出,最后用黏土或土夹石进行覆盖,并将渗水引至排水沟内。

　　(6)漫溢险情抢护时,主要在堤顶抢修土袋子堰,采用编织袋或土工袋装填黏土人工码放子堰。装袋7～8成,封口牢固,最好用尼龙线缝合袋口,使土袋码放服贴。

　　(7)码放时袋口朝背水面,上下袋应前后交错,上袋退后,缝袋错开,排列紧密,并逐层踩实,成1∶0.3～1∶0.5的坡度。

　　(8)土袋内侧缝隙可在码放时分层用黏土填密实,外露缝隙用土工布、土工织物等塞严,或沿子堤面铺设一道防渗土工膜或彩条布,以免袋后土料被风浪抽吸出来,影响挡水效果、危及子堰安全。

　　(9)滑坡险情一般是在高水位长时间持续渗透水压力作用下,土体抗剪强度降低,渗水压力和土重增大,从而导致背水坡失稳,出现滑坡现象。一般应上部削坡,下部固坡,先固坡脚、后削坡的抢护方法。

　　(10)削坡减载一般仅限人工削坡,该法作业简单,只需投入大量人力即可,不受交通、场地条件限制,是处理堤防滑坡最常用的方法。

　　(11)堤脚压重,有机械化作业条件时采用机械运输大量石料抛填堤脚处进行固脚处理,无机械化作业条件时采用人工装黏土编制袋(土工)码放在堤脚进行堤脚压重,同时背水坡面上开挖排水沟,及时导流排水,以降低浸润线、减小滑动力。

　　(12)决口戗堤采用钢木框架结构抛填土工袋封堵时,横竖钢管(桩)间距不宜过大,控制在1 m内,钢管(桩)入土深度2 m以上,每隔2～4根桩后要再打一根支撑桩,钢管(桩)之间连接紧密牢固,确保形成整体。

　　(13)钢木框架结构上端高出水面1～1.5 m做护拦,在其顶部铺设跳板形成抢险工作面,快速在框架内外由下而上、由里向外塞填土工袋,抛填前,沿钢木桩外侧挂设土工布(防护网),防止抛填的土工袋滑落。

　　1.4 、土工织物堤防抢险注意事项

　　(1)在运输、存放和施工过程中,要最大程度减少土工材料与阳光接触的时间,且于完工后,在材料表面覆盖一定厚度的保护层,以减缓土工合成材料老化。

　　(2)要根据质量要求对反滤层进行分层铺设,保护好反滤层不受人为破坏。

　　(3)采用砂石料导渗时,应严格按照反滤层质量要求分层铺设,并尽量减少在已铺好的面上践踏或堆载,避免造成反滤层的人为破坏。

　　(4)处置管涌、渗漏险情时,在临水面实施防渗的同时,应更加注意在背水面做反滤层导渗,必要时在堤背坡脚处抛填块石或土袋固基,以免堤基变形而造成险情扩大。

　　(5)做好堤防隐患安全巡查,选派责任心强、有抢险经验的村民进行巡堤查险,巡查时划片、划区,分派专业小分队拉网式检查,堤上、堤下、堤身内外均要进行巡查,重要部位设置专人值守,遇有险情立即汇报,以便快速处置险情。

　　(6)切忌在背河面用黏土做压渗台 , 原因是黏土会阻碍堤内渗流逸出,导致渗水范围增大和险情扩大。

　　2 、堤防抢险中土工合成材料的优点

　　土工合成材料在堤防抢险中有储运方便、整体性好、防渗效果好、适应性强、抢险时效快等优点,具体如下。

　　(1)储运方便,便于较长时间保存和快速运达抢险现场。

　　土工合成材料是由绦纶、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等高分子材料制造的,由这些高分子材料加工而成的软体排、土枕等成品,既便于拼接,又可以折叠,体积小、质量轻,方便运输与储存,尤其在交通条件不便时,利用小型设备或人工可直接送达抢险现场。

　　(2)整体性、防渗性好。

　　土工合成材料易于现场拼接,拼接工艺简单易操作,拼接后保护面积可达1 000 m2,便于铺设,直接用于堤坝前防渗,整体性及防渗效果较好,且不易发生冲刷。

　　(3)适应性强、反滤渗透性好。

　　织造土工织物软体排沉放后,能与不同地形的堤坡较好地贴合,并能随河床断面淘刷变化而自行调整其位置,紧贴岸坡,发挥防冲护岸作用;同时在背水坡出现管涌险情时,还可用作良好反滤层。

　　(4)抢险时效快。

　　堤防抢险的险情时效性很强,险情发展非常快,若错过了时机,轻则抢险难度加大,重则可能导致抢险失败。因此,在堤防防汛抢险中,快速合理选用土工合成材料至关重要,对于简化施工工艺流程、加快施工速度及快速有效控制险情效果显着。根据以往堤防抢险经验,与利用其他材料抢险相比,一块长12 m、宽10 m的软体排,从开始放排到上面压重结束只需要1 h,因此可以大大节约时间,有效保护堤防。

　　3、 结 语

　　堤防在我国防洪体系中发挥了重要作用,堤防一旦发生溃决将对人民生命财产造成不可挽回的损失,土工合成材料在抵御堤防险情中发挥了重要的作用。土工合成材料种类繁多、规格多样和性能优异等,在堤防抢险中土工合成材料的应用能够快速合理处置各类险情。应掌握堤防抢险中常用土工合成材料使用技术要点、注意事项等,避免在堤防抢险中土工合成材料不合理使用造成的不必要损失。

　　参考文献

　　[1] 丁留谦,孙东亚.堤防工程中几个关键研究课题[J].水利发展研究,2002,2(12):59-62.
　　[2] 窦宝松,王力威,栗保山.防汛抢险中土工合成材料的应用技术[J].水利水电技术,2006,27(3):70-71.
　　[3] 王奎海,关文芝.土工合成材料在防汛抢险中的应用[J].黑龙江水利科技,2011(3):268-26
　　[4] 吴国如.应急抢险工程施工技术研究[J].水利水电技术,2013,34(3):31-34
　　[5] 樊英霞.堤防渗流防治措施浅析[J].河南水利与南水北调,2015(20):63-64.