砼护坡式堤防水毁成因及防治措施论文_尹洪星

砼护坡式堤防水毁成因及防治措施论文_尹洪星

四川星悦绿水工程咨询有限公司 四川德阳 618000

摘要:为了能够更好的治理防洪堤水毁问题,本文在结合相关案例的基础上,首先分析了防洪堤结构的形式以及该结构的尺寸,然后是进一步掌握了防洪堤发生水毁的具体检查情况,并研究了防洪堤发生水毁的主要原因,最后结合实际情况,有针对性的给出了相关的防治措施,为后续相关工作的开展提供了一定的参考和依据,具有明显的现实意义。

关键词:防洪堤水毁;成因;防治措施

1.工程概况

某河流是当地较大的一条河流之一,地处该省的西部,在河道出山口,建有水文控制站一处,在其下游,两岸均建有砼护坡式防洪堤,平原段河道长度约45km,两岸堤防建设长度约90km。该河流平原段河道的热点如下:其一是平均弯曲率总体上来看是比较小的,但河道深泓槽弯曲不定,因而被认为是弯曲类型河流;其二是该段河流的河床相对比较陡,纵坡降超过4‰,河床的最低宽度是230米,最大宽度达到400米。将以下两方面作为主要依据来建砼护坡式防洪堤3千米:一方面是河势、水文因素;另一方面则是河流两岸的地形、地质条件,其中位于河流左侧以及右侧位置的防洪堤长度分别为1.2千米以及1.8千米。在该建设工程完成之后,在该地区第二个汛期时间内,河道上游突降特大暴雨,河道出山口水文站实测最大洪峰流量达2300立方米每秒,在洪水过去之后,经过详细检查可以发现防洪堤的下半部分受到了比较严重的水毁问题。

2.防洪堤结构的形式以及其尺寸

对于本文研究的新建平原河道防洪堤来说,其类属于坡式防洪堤,以深泓线作为水平线,位于其上部的防洪堤的高度为6米,而对于其下面的基础深埋深度则为4米,除此之外,该防洪堤的迎水面坡比以及背水面坡比的大小分别为1:1.6以及1:1.5,该防洪堤的堤顶宽度达到4米。该新建防洪堤的护岸主要包括以下三部分:第一部分是基座;第二部分是护脚;第三部分是护坡,这三部分之间的共同点是,三者都是整体式C20混凝土现浇结构。填筑该防洪堤堤身时候所用的施工材料是河床砂砾石,并设计河床砂砾石在进行填筑过程时的相对密度为0.60,主要步骤是:首先开挖基础砂砾石,其次是坡式护岸混凝土在现浇已经达到成型效果的时候,选择机器进行回填操作,回填时候所用的施工材料应该为原基础开挖料,在进行开挖基槽回填操作的时候可以通过机械松填作业来完成。

3.防洪堤发生水毁现象的检查情况

在2013年7月下旬一直到8月中旬,防洪堤所在地区的降雨量比较多,经过调查记录发现,在这段时间范围内,河道内出现的较大洪水有“8.13”、“8.19”两次,河道出山口水文站实测的最大洪峰流量分别为2100立方米每秒和2300立方米每秒。在进行河道排洪的过程当中,新建的防洪堤发挥出了其应有的防洪效益,在很大程度上保护了农田、沿岸的乡镇和工矿企业,但是在洪水退去之后,经过对防洪堤的详细检查发现,靠近水流主线段的防洪堤,其下部位置在洪水期间受到了比较严重的水毁破坏,在该防洪堤处有很大一部分的堤段基础松填砂砾石在水流的冲击下被带走而形成了很大的沟槽。进而造成了下述几种情况的发生:其一是有不少堤段的混凝土基座被暴露出来;其二是有些堤段的混凝土基座出现了悬空的问题;其三是有不少堤段的混凝土面板的背面位置出现了空鼓现象;其四是有不少堤段的面板出现了开缝以及断裂等问题,也就是说,经过对该新建防洪堤的仔细检查,可以发现该防洪堤在建成运行期间所面临的第一个汛期时间段内就受到了比较严重的损坏,引发了新的安全隐患,需要在对其进行详细研究的基础上,采取合理的措施加以解决,保证防洪堤运行过程的安全性与稳定性,从而更好的保障当地居民的生命以及财产安全,维护社会的长治久安。

4.防洪堤发生水毁现象的主要原因

通过对该新建防洪堤的详细检查和研究,可以发现该新建防洪堤发生水毁现象的原因主要包括以下几个方面:第一方面是该防洪堤的基础回填质量相对比较差;第二方面是该防洪堤的结构设计不合理;第三方面是该防洪堤出现了十分严重的裂缝渗漏问题;第四方面相关工作人员对于该河道的管理不够严格以及其它方面的一些问题。具体内容如下所示。

4.1该防洪堤的基础回填质量相对比较差

因为基础斜坡面板具有一定的限制作用,因此使得相关工作人员在进行基础隐蔽工作的时候,多会通过机械松散堆积作业的方式来进行砂砾石的回填操作,因为该法不能够进行碾压,因此与原来的河道覆盖层进行比较,可以发现其主要存在下列缺点:结构比较松散、结构密度比较小但是空隙却很大、结构的渗透系数明显比较大以及结构的抗冲击能力相对比较差,因此,如果是遇到湍急的水流,那么很明显砂砾石会被水流带走,进而导致冲沟的形成,甚至会掏空基层,缺少结构稳定性。

4.2该防洪堤的结构设计不合理

如果对坡式防洪堤结构设计的不够合理,那么很明显就会导致基础砂砾石松填问题。对于坡式防洪堤来说,其基础部位的坡比通常是比较缓的,因此回填砂砾石很容易在面板位置形成倒锥体,这种情况下就会导致砂砾石和面板之间具有比较大的接触面积,摩擦系数相对比较小,如果出现了水流冲刷下切外侧砂砾石的情况,那么这部分的砂砾石就会失去其应有的稳定性。

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4.3该防洪堤出现了十分严重的裂缝渗漏问题

如果基础是悬空状态,那么其在自重的作用下就会导致混凝土面板上出现裂缝问题,这种情况下,水流就会通过裂缝位置进入防洪堤,水位降低情况下就会形成管涌或者是流土问题,进而导致在混凝土面板的下面位置形成空鼓问题,严重影响了其作用的发挥。

4.4相关工作人员对于该河道的管理不够严格

相关工作人员因为对该防洪堤的管理不够严格,而导致在该河道出现了砂石乱采乱挖以及高堆深坑等问题,使得河势发生了比较明显的变化,水流的流向也发生了比较明显的变化,进而导致水流的主流比较靠近河堤,造成对河堤岸边的冲刷作用比极大,最终损坏防洪堤的质量。

4.5防洪堤的其他常见问题

除了上述所提到的问题之外,防洪堤还存在以下几点问题:其一是堤防基础埋深不够,通常未考虑河道下切、演变等因素;堤防下游的河道拦(固)河坝体受到损毁,导致上游河床迅速下切,上游两岸堤防基础冲深严重不足,出现破坏;其二是堤后排水设施不畅,一旦发生区域内涝,堤后坡若未进行防护处理,极易出现从堤背坡破坏,导致堤防损毁;其三是河道上游推移质粒径相对比较大,河床比降较陡,洪水容易携带大粒径的石料撞击堤防下部砼面板,撞击力较大,若面板厚度不足,很可能发生撞击破坏等。

5.防治防洪堤水毁问题的主要措施

通过上述对防洪堤出现水毁问题的研究,再结合该新建防洪堤的实际情况,本文提出了下述防治防洪堤水毁问题的主要措施,希望能够更好的保证防洪堤的抗水流冲击能力,在最大程度上保证其完整程度,以及其使用过程中的安全性。

5.1进一步增加开挖的底宽

为了能够在一定程度上降低工程的资金投入,可以选择进一步扩大原来开挖基槽的工作面积,从而创造碾压条件给相关碾压机械,除此之外,在增大挖基槽底宽的时候应该综合考虑以下两方面内容:一方面是基础底宽;另一方面是碾压机械碾辊宽度,从而更好的避免因工作量的增加而引起工程量的增加。

5.2改变基础的形式

为了能够良好的改变基础的形式,可以将位于深泓线以下的两部分改为整体等厚斜墙体结构:一部分是斜坡式基础;另一部分则是方形基座,并且墙体高度以及内外侧的坡比分别为1.5米以及1:0.2。这种做法可以保证斜墙体在进行砂砾石回填碾压的过程中,几乎不会受到来自于垂直方向上的机械器件的压力,只会受到侧向方向上的土压力,很好的保障了基础混凝土不会受到碾压机的损坏。除此之外,在对基础浇筑进行检查验收并合格之后就可以隐蔽回填碾压,从而为后续的护坡工作创造一个优良的操作平台,在很大程度上保证作业的工程进度以及施工过程的整体质量。

5.3设置一定的施工缝

为了能够更好的保护护坡,避免基础沉降所带来的损坏,在进行施工的过程中应该将基础与护坡这两者分开进行,让这两者之间的沉降过程可以独立进行,保证基础沉降过程中不会对护坡产生拉应力。

5.4合理设计基础埋深、砼面板厚度

为了保证堤防的安全,基础埋置深度尤为重要,基础埋深一般应根据冲刷计算深度、自然演变深度和安全深度(一般取0.8m以上)综合确定,对河道顶冲段堤防基础埋深也应适当加深;对上游推移质较多、河道比降大的河道,砼护坡的下部面板厚度应根据推移质粒径大小、流速、推移质撞击力等因素来适当加厚。

5.5根据实际情况,合理确定堤背坡护坡结构及排水方式

近年来,不仅是河道内洪水泛滥,很多防洪堤后的农田、厂区、城镇内涝也十分严重,有些防洪堤后因排水设施不畅或排洪口规模设置偏小,导致部分防洪堤从堤背坡遭到破坏。因此,防洪堤设计及施工时,应根据当地的水文气象特征,地势、区域排水情况等因素,设置合理的排水设施,以保障防洪堤的结构安全。

5.6变松填为碾压

为了能够进一步提高砂砾石所具有的抗冲能力,可以选择将松填方式改为碾压方式,振动碾分层压实能够保证压实的相关工艺与堤身碾压两者之间的一致性,从而进一步提高其抗水流冲击的能力,保证该防洪堤的稳定性。

5.7增设潜没丁坝

通常情况下,堤坝接近水流主流向的位置受到的损坏比较严重,因此,为了更好的保证砂砾石不会被水流带走,可以在基础位置增设与水流呈现45度角的潜没丁坝,从而在最大限度上保证砂砾石的稳定性。

5.8加强对河道的管理

为了能够进一步保证防洪堤的完整性,对于相关部门以及工作人员来说,就需要加强对于河道的管理力度,禁止对河道乱猜乱挖等问题的发生。除此之外,还应该并进一步加深堤防基础掩埋的深度,设置合理的堤后排水设施,并进行认真的排查,保证其排水的顺畅性,除此之外,相关施工人员还需要选择具有合适厚度的堤防面板。

6.结束语

综上所述,防洪堤的质量对于周边环境的安全具有十分重要的意义,加强对其的重视是十分重要的一件事。本文在结合具体工程实例的基础上,首先详细分析了该工程的基础情况,并进一步研究其发生水毁问题的主要原因,最后以当地具体情况为依据有针对性的给出了相关防治措施,更好的保证防洪堤所具有作用的充分发挥,具有十分重要的作用。

参考文献:

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论文作者:尹洪星

论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期

论文发表时间:2018/11/13

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