浅谈混凝土技术在水灾害防护和抢险中的应用.pdf

水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第 3期 浅谈混凝 土技术在水灾害 防护和 抢险 中的应 用 项 正 军 ，段 玉 忠 ( 中国人民武装警察部队 水 电指挥部 ，北京 1 0 0 0 5 5 ) 关 键词 ：混凝 土技 术 ；水 灾害 ；防护抢 险 中图分 类号 ：T V 8 7 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 6 3 0 3 1 引言 水灾害应急处置中一般离不开“ 疏” 和“ 堵 ” 两大 方向技术 ，而在 “ 堵” 方面的常规性技 术所 采用的材 料多为粘土 、块石 、钢筋石笼 、土工膜等 ，此类材料 取材方便 ，适用性相对较广 ，但 由于其稳定性相对较 低 ，因而处置所需断面相应较大 ，造成工程量大 ，而 且防渗效果不佳 ，险情过后 ，还需进行再度加 固或返 工。随着社会的进步 ，人们对快速抢险和提高抢险效 果等方面的要求愈来愈高 ，因此探索一种可进行机械 化 、快速 ，同时又可避免二次加固或修复的抢险技术 和材料 ，降低抢 险成本 ，意义重大。 混凝土由于其坚固、耐用等特点 ，在土木工程中 得到了广泛的应用 ，是应急抢险技术中一个可以考虑 的方向。然而混凝土因生产需要过程 、且具有一定的 凝期和造价高等特点，目前在应急抢险过程 中运用相 对较少 ，多数用于工程防护和后期修复 中。希望通过 本文对混凝土技术在堤 防等 防护 中的应 用技术 的介 绍 ，得 出新的启发 ，使混凝土技术在应急抢险中发挥 其坚固耐用的优点和符合大型机械施工的特点 ，从而 提高抢险效果和质量。 2 混凝土在水灾害防护抢险中的应用技术 2 1 混凝土四面六边透水框架群技术 混凝土四面六边透水框架是一种透水护岸 ，透水 框架 由预制的 6根长度相等的钢筋混凝土框杆相互连 接组成 ，呈正三棱锥体( 见图 1 ) ，将透水框架群布设 在需要防护的堤岸临河侧 ，当水流通过时 ，利用本身 构件来逐渐消减水流的动能 ，减缓流速 ，促使水 中泥 W a t e r Re s o u r c e s a n d Hy d r o p o we r En g i n e e r i n g V o 1 4 4 No 3 沙落淤 ，达到淤滩护岸 目的。利用四面六边透水框架 群护岸能有效地避免实体护岸工程基础容易被淘刷而 影响 自身稳定的问题 。与传统护岸工程技术相 比，四 面六边透水框架适应河床地形变化能力强 ，不需要地 基处理 ，不易下沉 ，自身稳定 ，便于工厂化大批量生 产 ，施工简单且成本低等。与传统的抛石固脚护岸相 比，四面六边透水框架可以解决抛石护岸根石不稳问 题 ，避免抛石固脚年年冲失 、年年补抛 ，能节约大量 石料 ，这对缺少石料 的地区显得尤其重要。据资料显 示 ，单个透水框架护岸效果与 1 m 抛石相 当，一次 性施工费用与抛石固脚护岸大致相 当，但其长期使用 费用明显低于抛石 ，且护岸效果优于抛石。混凝土四 面六边透水框架群护岸技术从 2 O世纪 9 0年代开始 已 分别在长江干堤 、黄河干流等护岸防护工程 中得到应 用 ，并经受住 了多次洪水 的考验 ，护岸效果 十分显 著。 图 1 四面六边透水框架示意 2 2 碾压混凝土技术用于制作防汛用备防石 到 2 0 1 1年 ，我 国 已建 堤 防 总长 达 到 2 9 4 1万 收稿 日期 ：2 0 1 2 1 2 2 7 作者简介 ：项正军 ( 1 9 8 2 一 ) ，男 ，工程师。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 项正军， 等浅谈混凝土技术在水灾害防护和抢险中的应用 k m，水库 8 7万多座 ，每年汛期前 ，需要准备 防汛 物资 ，而其中备防石较为常见。由于一些河流处于平 原地带 ，石料 开采受到 限制 ( 石料为不 可再 生) ，且 运输费用显著提高，同时传统抛石结构 由于体积小 ， 不能满足抗冲要求 ，在水流冲刷下极易走失 ，使坝岸 稳定性明显降低。随着工程机械化水平的提高和混凝 土技术的不断发展 ，从而诞生了大体积混凝土人造备 防石 ，以满足防汛需要。备防石的制作要求满足快速 和经济 ，且要 达到一定强度、耐久 ，通过试验证 明， 强度达到 5 MP a以上就能满足抢险抛投要求 ，考虑碾 压混凝土技术较 常规混凝 土施 工具有快速经 济的特 点 ，即采用碾压混凝土施工工艺进行备 防石的制作 。 碾压混凝土为贫浆混凝土 ，添加了大量粉煤灰( 使用 大量的粉煤灰作为胶结材料 ，既降低材料成本 ，又有 效地使用 了工业 废渣 ) ，前期 在室 内进行 配合 比试 验，确定合理的配合 比，确保满足强度和耐久性 ，施 工过程中按照碾压混凝土坝的施工技术 ，采用小型碾 压设备即可满足备 防石的制作要求 ，完成一个标准备 防石垛( 可根据需要和现场条件确定长宽高 ，约 5 0 m 为宜) ，再采用切缝机进行切割 ，形成符合防汛要求 的备防石。此项技术在位于平原地区的黄河下游段已 得到了应用 见图 2 ) 。 图 2 碾压混凝土技术制作防汛用备防石示意 2 3 水下混凝土在水下防护抢险工程中的应用 采用水下不分散混凝土 、水下沥青混凝土 、土工 模袋混凝土等混凝土施工技术能较好地解决水下防护 和抢险的进度和质量问题。水下不分散混凝土是前西 德 S i b o公司于 1 9 7 4年率先研制成功的，其关键技术 是在普通混凝 土 中添加 了水下不分散外 加剂 ( 絮凝 剂 ) ，使得混凝土本身性能得到改善 ，从而具有在水 中 自由落下也不会使各组成材料分散的能力 ，除具有 水下不分散性好的优点外 ，还具有优 良的流动性和填 充性 ，但也存在流动性损失快的缺点 ，因此在抢险过 程中要求精心组织。水下沥青混凝土早在 2 0世纪六、 七十年代就在钱塘江水下防护和抢险中等到了应用 ， 与普通水下混凝土相 比，其优点是有一定的塑性 ，对 基础少量不均匀沉陷具有一定适应能力，但施工工艺 较复杂 ，造价高，且只适用于水深不大 、基 底基 本 稳定的部 位 ，否 则会 因基 础坍塌 失去支持 而破 坏。 土工模 袋混 凝土 是指 一种 土工 织物 制成 的袋状 产 品 ，利用 供混 凝 土或砂 浆 一次 喷灌 成 型 的柔体 模 板 ，袋内有 吊筋带 、吊筋绳 ，能控 制混凝 土的喷灌 厚度 ，又与混凝土紧密相连 ，起 到软钢筋的增强作 用而形 成 的整体 ，在 水下 防护 工程 中应用 非 常广 泛 ，其主要特点有 ：( 1 ) 一次喷灌成形 ，整体性 好 ， 施工简便 ，速度快 ；( 2 ) 施工 时无需 围堰筑坝 ，可 水上 、水下直接施工 ；( 3 ) 模 袋是柔性 模板 ，能适 应各种复杂地形 ；( 4 ) 土工模 袋能根据各 种设计要 求 ，设置反滤等功能 。 以上仅是混凝土在水灾害防护抢险中的一部分应 用技术 ，这些技术适应于其特定的条件和环境 ，在适 合的条件下 ，已经得到了实践的检验 ，效果 良好。另 外还有堵漏混凝 土、水下灌注混凝土 ( 导管混凝 土) 等技术也曾用于防护和抢修抢建工程上 ，同样发挥 了 应有的功效。 3 混凝土技术在f 财仓 险中应用的适用性 3 1 混凝土在水利水电工程抢修抢建中的应用 由于部分水利水 电枢纽建设 时间较长 ，一些分 部工程因地基的沉 降和水流长期的冲刷容易造成破 坏 ，影响其 使用 ，需 要通过 抢修抢建 恢复其 功 能。 抢修抢建分为干地 和水下两种 ，而在干地上的抢修 抢建与 常规 工程 施工 类 似 ，难 度较 大 的为水 下 抢 修 。某海塘工程 因海水 冲刷和地基沉降 ，土方大量 流失 ，造成坡脚 ( 或称大方脚 ) 挂 空 ，护坡普遍呈下 滑之势 ，险情岌岌可危 。为控制险情仅采用增抛块 石 以暂 时保 护坡 脚 ，但 因条件 限制每 天抛 石量 有 限 ，潮水一 到悉数 卷走 ，根 本起不 到护脚 的作 用。 因此最终采用水下 浇筑 混凝 土的抢 险方法 ，及时进 行水下浇筑混凝土直立 墙 ( 见 图 3 ) ，有效控制 了险 情发展。 一混凝土挡浪墙；一塘身( 土堤) ；一圬工护坡受损开裂； 一混凝土挤压填充；一大方脚塌斜( 严重塘段已坍毁) ； 一原混凝土大方脚位置；一滩地 图 3某海塘工程抢险剖面示意 水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第 3期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 某 拦河 闸 由于河 道 过度 采 砂等 因素 影 响 ，改 变 了水 流 结 构 ，造成前铺 盖发 生 局部 破 坏 塌陷 ，破坏范 围在长 2 5 m、宽 5 0 m 内，面积约 6 0 0 1T I ，铺 盖 塌陷 深 0 6 m，破 坏 区 域 内发 现有不 同程度 的淘洞 现 象。铺 盖为水 闸防渗 的重要 结 构 ，受 淘刷和 冲刷 的闸前 河床 以及 受 破坏 的铺 盖 已严重 损伤 了水 闸 项正军， 等浅谈混凝土技术在水灾害防护和抢险中的应用 图4水下小厚 度混凝土浇筑示意 ( 单位 ：c m) 的防渗系统 ，危及整体 水 闸的安全运行 。最终采用 在防护铺盖端墙上游侧 3 0 m范围铺设土工布 ，再抛 填砂包网袋压载 ；铺盖破坏 区域 的修复采用先铺设土 工膜后再水下浇筑小厚度( 最小厚度为 6 0 c m) 的混凝 土压载的方案 见 图 4 ) ，加 固效 果基本达 到设计要 求 ，满足工程抗渗防冲需要 。 3 。 2混凝土技术在堤防决口抢险中的应用设想 我国一度存在 4万多座病险水库 ，同时不可预见 的超标洪水每年考验着江河堤防的安全 ，一旦 出现决 口等险情 ，运用何种处置技术 ，关系着抢险的成败和 效果 。在堤防决 口前期 ，由于水位差大 、水流急 ，块 石等封堵材料容易被冲走 ，大型封堵材料又不容易获 得 ，因此 ，考虑混凝 土 四面六边 透水框架群 透水性 好 ，水流较大时也不易冲走的特点 ，可以采用透水框 架群代替抛石等用于临时抢 险( 根据堤 防 自身情 况 ， 每年预制部分框架用于防汛) 。在抛投一定数量 的框 架群后 ，使决 口部位形成一道骨架的结构 ，具备了一 定 的稳定性。常规的决 口封堵 ，都为抛填块料为主 ， r 但因块石缝隙较大 ，封堵后仍有较大的渗水 ，在其中 增加粘土进行闭气 ，当渗水仍较大时 ，又容易被渗水 带走 ，因此 ，可以考虑运用水下不分散混凝 土特点 ， 结合碾压混凝土快速施工技术 ，配合混凝土埋石 的工 艺 ，从而有效地提高抢险速度和效果 ，据查询相关资 料 ，此项技术还未得到常规应用 ，在运用前还需进行 相关试验和参数的确定 。 4 结语 水灾害性防护和抢险由于其特殊性 ，是一项单一 性的工程 ，没有一套完全可照搬 的施工组织 和工艺。 本文仅对混凝土在水灾害防护和抢险中应用技术和特 定灾害中应用的适用性进行梳理 ，为类似情况提供一 些参考。总之 ，水灾害防护和抢险中混凝土技术和工 艺是有很大的拓展余地的，有待更深层次的探讨和实 践 ( 责任编辑欧阳越) ， 。 ， 。 。 ， 。 - 。 ， 一 ( 上接 第 6 2页) 的总体要求 ，在事态紧急情况下 ，经过技术会商制定 科学合理方案 ，为这次技术密集型应急抢险奠定 了基 础 。特别在 围堰 高水 位长期浸泡 险情 不断 的危 急时 刻 ，准确判 明险情成 因，制定 了最为快速合理的方案 并立即执行 ，度过抢险最为艰难的时段 。 ( 2 ) 指挥通 畅是抢 险成 功 的保 障。抢 险是 一项 高强度施工作业 ，建立快速 、实 时、畅通 的指挥管 理体系 ，以确保抢险现场各个工作 面的处 置方案得 到正确有效 的执行 。本 次抢 险的重点 是洪 水调控 、 围堰加高加 固、现场随机险情处置 ，由于 指挥信息 的通畅性 ，围绕以上 3个 重点 的处置方案均做 到 了 及时 、正确 、有效 ，为抢险成功奠定 了扎实基础 。 ( 3 ) 快 速响应是 抢 险成 功 的前提。在本次 抢 险 中，迅速启动应急救援预案 ，方案制定迅速 ，部队机 水利水电技术第4 4卷2 0 l 3年第3期 动迅速 ，抢险投入迅速 ，抢在洪峰到来前全面完成了 加高任务 ，对洪峰过程中的各类险情准确判断、迅速 处置 ，从而圆满完成 了抢险任务。 参考文献 ： 1 张利 荣，刘祥恒 基于突发事件爆发时间特性 的应急救援策 略 研究 J 水利水电技 术 ，2 0 1 l ，4 2 ( 9 ) ：1 6 1 9 2 湖北省水 利学会 纪 念 9 8抗 洪 十周年 学术研 讨会 优 秀文集 c 郑州 ：黄河水利 出版社 ，2 0 0 8 3 李志毅 ，李雪东 加大非工程防洪措施力度提 高水库 防洪调度 水平 J 吉林水 利 ，2 0 0 1 ，( 1 2 ) ：2 0 2 1 4 骆辛磊 防汛抢 险技术 的几个 认识 问题 J 水利 水 电科 技进 展 ，1 9 9 9，1 9 ( 4) ：1 0 一 l 2 5 刘祥恒 ，张利荣 彭泽芳 湖圩堤应 急抢 险的主要技术措施 J 水利水电技术 ，2 0 1 1 ，4 2 ( 9 )：4 l 一 4 3 ( 责任编辑郭利娜) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m