堤防除险加固技术(PPT).ppt

堤防除险加固技术堤防除险加固技术 堤防堤防指在江、海、湖、海沿岸或水库区、分蓄洪区周边修建的土堤或防洪墙等。墙式防护 提防设计标准1.设计标准堤防工程防洪标准是指堤防工程措施使防护对象达到的防洪能力。防洪标准（重现期 年）100100,且5050，且3030，且2020，且10堤防工程级别12345堤防工程的级别堤防除险加固的前期工作堤防除险加固的前期工作 为了开展堤防的除险加固工作，应对已有的工程资料进行收集，必要时应有针对性地进行工程地质勘察工作。所需资料包括：工程及水文地质资料；工程监测、检查及隐患探测资料；堤防建设和出险情况的历史资料。这是进行堤防安全复核的重要依据，也是进行堤防除险加固工程设计和选择施工方法的科学基础。所涉及的工程及水文地质资料主要有：所涉及的工程及水文地质资料主要有：（一）土的物理力学性质指标 土的物理性质指标 常用的土的物理性质指标主要有：颗粒组成、比重（Gs）、湿密度()、干密度(d)、含水率()、界限含水率(塑限含水率P、液限含水率L)、孔隙率n、有效孔隙率ne、饱和度Sr、不均匀系数Cu等。这些均为堤防安全复核计算和除险加固设计时可能用到的资料。土的力学性质指标 常用的土的力学性质指标主要有：渗透系数（k）、抗渗强度、抗剪强度指标（凝聚力c、内摩擦角）、压缩系数等。这些指标主要用于渗流及渗透稳定计算、抗滑稳定分析与沉降计算中。（二）土的水理性质及水质分析 对黄土和分散性粘土应了解其湿陷特性、崩解和湿化特性等。这些特性对工程有重要意义。水质分析的目的主要是为灌浆材料、防渗墙材料以及减压井的防化学淤堵设计提供资料。（三）堤防的工程及水文地质剖面 堤防的工程及水文地质剖面是进行堤防安全复核和除险加固设计所必需的资料，应根据工程及水文地质勘察资料并经概化后得到。主要包括堤身和堤基的土层分布、分 层厚度，地下水的分布、运动规律及边界条件等，加上通过试验得到的各土层的物理力学性质指标就构成了完整的工程及水文地质剖面图。二、工程监测、检查及隐患探测资料二、工程监测、检查及隐患探测资料 堤防工程受自然因素的作用和人为活动的影响，工作状态和抗洪能力都会发生不断的变化，产生工程缺陷或出现其它问题，如不能及时发现和处理，一旦汛期出现高水位,将产生险情，往往会措手不及，造成防汛的被动局面。因此，应对重要堤防进行监测、检查和隐患探测方面的工作，对威胁堤防安全度汛的隐患要及时进行处 理，确保工程安全渡汛。堤防的监测、检查和隐患探测资料是进行堤防安全复核的重要依据之一，是除险加固工作需要收集和掌握的资料。(一)安全监测是通过设置观测标点和传感器并进行定期观测，根据观测资料对工程进行安全评价的一种方法。安全监测主要包括：沉降及水平位移观测、渗压观测、水下地形观测、裂缝（滑坡）监测等方面的内容。（二）安全检查资料 堤防安全检查是对堤防进行安全评价的一个重要手段，分为堤防外部检查、和堤身隐患检查。1.堤防外部检查 堤防外部检查一般分为经 常性检查、定期检查和特殊（临时）检查。经常性检查是指由工程管理人员按照岗位责任制要求进行的工程检查。定期检查主要是指由基层管理单位按规定进行的工 程全面普查，一般每年汛前、汛后各组织进行一次“徒步拉网式”的工程普查。特殊检查是指当工程处于非常运用条件下（如特大暴雨、飓风、地震、持续高水位 等）进行的检查。外部检查的主要内容有：堤身雨淋冲沟、陷坑、动物洞穴、裂缝、渗漏、滑坡、崩岸。堤基的薄弱环节，如取土坑、池塘、坑道、未封堵的钻孔、违章水井等。堤防穿堤建筑物及与堤身结合部的变形、裂缝、渗漏、淘空等缺陷。2.堤身隐患检查 堤身隐患是削弱堤防抗洪能力，造成汛期抢险的主要根源。不论是汛前检查，还是平时管理中的维修养护，都应将它视为重点。堤防经常发生的隐患主要有：生物洞穴、植物腐烂形成的空隙，堤内暗沟、暗管、废井、坟墓，堤身填筑隐患（冻土块、大块土、工段接头、新旧堤结合面、裂缝）等。（三）隐患探测资料 堤防安全检查除沿堤进行实地查看和调查访问外，还应采取一些必要的探测措施，以及早发现和消除堤身隐患，达到确保堤防工程安全的目的。常用的探测方法有：人工或机械锥探、电法探测。锥探可以根据锥头的进入速度（阻力）、声音等，凭感觉判别是否存在隐患，同时还可以向锥孔内灌入细沙或泥浆，进行验证的同时也对隐患进行了处理。电法探测是地球物理勘探的一种方法。它是根据地下岩土层在电学性质上的差异，借助一定的仪器装置量测其电学参数，通过分析研究岩土电学性质的变化规律，结合有关岩土层资料，推断地下一定深度范围内的隐患存在情况。三、堤防建设和出险情况的历史资料三、堤防建设和出险情况的历史资料 根据我国堤防工程的实际情况，由于工程地质勘察资料一般较少，因此，堤防建设和出险情况的历史资料，不但是进行堤防安全复核的重要依据，也是进行除险加固设计和施工所必须的资料。堤防建设资料包括复堤、改建、扩建、加固等方面的设计与施工技术资料。对历史险情应重点了解：出险时间、出险类型、出险位置、出险范围、出险程度、出险水位及历时等有关资料。堤防的安全复核堤防的安全复核 通过对堤防进行安全复核，可以分清隐患的危险程度，做出是否险工险段以及加固处理先后次序的判定，从而做到有目的、有计划地清除隐患，保证堤防安全运行。因此，堤防的安全复核是除险加固工作的一项重要前期工作，做好这项工作有着十分重要的意义。堤防的安全复核，通常应从三个方面着手：以现有的规程规范为依据进行安全复核；以安全监测、检查和隐患探测结果为依据进行安全复核；以多年运行状态为依据进行安全复核。一、以现有规范规程为依据进行安全复核一、以现有规范规程为依据进行安全复核 根据堤防工程技术规范规程的要求，对堤防进行安全复核的主要内容有：堤顶高度、堤坡的抗滑稳定性、堤坡的渗透稳定、地基的渗透稳定、堤岸的稳定等。二、以安全监测、检查和隐患探测结果为依据进行安全复二、以安全监测、检查和隐患探测结果为依据进行安全复核核 监测、检查和隐患探测资料是进行安全复核的重要依据之一。根据这些资料，进行必要的分析判断，就可以对堤防存在的一些问题做出安全评价，据此对工程进行除险加固处理，确保工程安全。1.根据沉降观测或检查结果进行安全复核 2.根据渗流观测和检查结果进行安全复核 3.根据水下地形观测和检查结果进行安全复核 4.根据裂缝（滑坡）监测和检查结果进行安全复核 5.根据隐患探测资料进行安全复核 三、以多年运行状态为依据进行安全复核 经过汛期考验，尤其是经过历时长、水位高的洪水考验，堤防隐患大多暴露出来，这相当于一个破坏性质的原型试验。由于堤防的工程地质资料一般较少，因此，以多年运行状态为依据进行安全复核显得特别重要也特别实用。首先，对汛期暴露出来的险情多发区、险情严重区必须进行除险加固，除险加固的顺序应根据险情的危 害程度决定，险情的危害程度可以根据险情发生的实际情况和表现来判断。另外，还可以通过出险情况的反分析，推断可能的更高洪水位下的堤防渗流状态、渗透稳 定性、抗滑稳定性等，并做出安全复核，决定处理与否。堤防渗透破坏的除险加固堤防渗透破坏的除险加固 渗透破坏在堤防工程中非常普遍，据98年长江防洪抢险的统计资料，由渗透破坏造成的险情约占险情总数的70%。除去漫溢险情，则溃口性险情几乎全部是渗透破坏所致。防洪抢险及除险加固的实践表明，渗透破坏是堤防工程中最普遍且难以治愈的心腹之患。要做好渗透破坏的除险加固工作，需从以下几个方面入手：首先要了解渗透破坏属于哪种类型，并分析其形成的原因；然后根据渗流控制原则和具体的工程地质条件，选择经济合理的除险措施；为保证除险效果，需要对所选择的工程措施进行复核；最后对所选择的工程措施进行精心设计和施工，达到根除渗透破坏的目的。堤防渗流分正常渗流和有害渗流两种。堤防渗流分正常渗流和有害渗流两种。1.正常渗流的判别方法 渗流均匀地从土体表面逸出，不带出土颗粒且不产生局部隆起，呈清水，不冲刷土体表面，相同水位下渗流量不随时间增大，出逸点不高且渗流量不大，则属正常渗流。对土质堤防，堤身边坡一般在1:3左右，对没有压渗平台的断面情况，正常渗流的出逸点应在堤身高度的三分之一以下。2.有害渗流的判别方法 有下列现象之一即属有害渗流：渗流成股逸出，渗水浑浊，带出沙粒，产生隆起变形，冲刷土体表面，相同水位下渗流量随时间不断增大或渗流量过大，出逸点过高等。渗透破坏的成因和分类渗透破坏的成因和分类 只要堤防的临水侧和背水侧存在水头差，堤防就有渗流产生。随着汛期水位的升高，堤身内的浸润线逐步形成并不断抬高，堤基和堤身内的渗透比降也逐渐增大。当渗流产生的实际渗透比降J大于土的临界渗透比降JC时，土体将产生渗透破坏。堤防的内在隐患会加速渗透破坏的发生和发展。一、渗透破坏的土力学分类和判别一、渗透破坏的土力学分类和判别 渗透破坏也称渗透变形。由于渗流条件和土体条件的不同，渗透破坏的机理、发展过程及后果也不一样。从渗透破坏发生的机理角度，可以将渗透破坏分为四种类型：1.流土 在渗透力作用下，土体中的颗粒群同时起动而流失的现象称为流土。这种破坏形式在粘性土和无粘性土中均可以发生。粘性土发生流土破坏的外观表现为：土体隆起、鼓胀、浮动、断裂等。无粘性土发生流土破坏的外观表现是：泉眼（群）、砂沸、土体翻滚最终被渗透托起等。流土首先发生于渗流出口，不可能在土体内部直接发生。当渗流自下向上运动时，一旦渗透力克服了重力的作用，则土体就会产生流土破坏.2.管涌 在渗透力的作用下，土体中的细颗粒（填料颗粒）沿着土体骨架颗粒间的孔道移动或被带出土体，这种现象叫管涌。它通常发生在砂砾石地层中。管涌可能发生在渗流出口，也可能发生在土体内部。由于颗粒移动中的堵塞作用，可能会有管涌中断现象发生，有的是暂时性中断，而后继续发生，有的是永久性中 断，即发生了自愈情况。还有一种情况，由于土体中细颗粒填料较少，它的带出不影响土体骨架颗粒的稳定，当细颗粒被带完后，只出清水，不出浑水，管涌终止。3.接触冲刷 渗流沿着两种不同介质的接触面流动并带走细颗粒的现象称为接触冲刷。如穿堤建筑物与堤身的结合面和裂缝的渗透破坏等。接触冲刷发生在堤身和堤基的内部，但其颗粒仍旧是从渗流出口处带出。接触冲刷不断发展会形成漏水通道，而引起堤防溃决。4.接触流土 渗流垂直于两种不同介质的接触面运动，并把一层土的颗粒带入另一土层的现象称为接触流土。这种现象一般发生在颗粒粗细相差较大的两种土层的接触带，如反滤层的机械淤堵等。土土 类类土颗粒组成特点土颗粒组成特点渗透变形形式渗透变形形式正常级配砂砾石Cu10流土10Cu20管涌缺少中间颗粒的砂砾石Pz30流土注：Cu为土的不均匀系数，Cu=d60/d10；Pz为小於颗粒级配曲线上断裂点A的粒径含量；d60为过筛重量占60%的颗粒直径，d10为过筛重量占10%的颗粒直径。对粘性土，只有流土、接触冲刷或接触流土三种破坏形式，不可能产生管涌破坏。对无粘性土，则四种破坏形式均可发生。对无粘性土，管涌和流土的判别可以按照表31进行。二漏洞险情的探测二漏洞险情的探测 (1)水面观察。漏洞形成初期，进水口水面有时难以看到漩涡。可以在水面上撤一些漂浮物，如纸屑、碎草或泡沫塑料碎屑，若发现这些漂浮物在水面打漩或集中在一处，即表明此处水下有进水口。(2)潜水探漏。漏洞进水口如水深流急，水面看不到漩涡，则需要潜水探摸。探摸方法：一是手摸脚踩，二是用一端扎有布条的杆子探测，如遇漏洞，洞口水流吸引力可将布条吸入，移动困 难。(3)投放颜料观察水色。适宜水流相对小的堤段。在可能出现漏洞且为水浅流缓的堤段分段分期分别撤放石灰或其他易溶于水的带色颜料，如高锰酸钾等，记录每 次投放时间、地点，并设专人在背水坡漏洞出水口处观察，如发现出洞口水流颜色改变，并记录时间，即可判断漏洞进水口的大体位置和水流流速大小。然后改变颜 料颜色，进一步缩小投放范围，即可较准确地找出漏洞进水口。(4)电法探测。如条件允许可在漏洞险情堤段采用电法探测仪进行探查，以查明漏水通道，判明埋深及走向。3.漏洞险情的抢护方法 塞堵法 塞堵漏洞进口是最有效最常用的方法，尤其是在地形起伏