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钢木土石组合坝封堵决口技术
发表日期:2010年04月25日     浏览次数:1170      字体显示

    了解钢木士石组合坝封堵决口技术的概念、原理、基本结构,掌握作业方法和步骤。紧紧围绕部队平时可能担负的防汛救灾任务。研究探索科技抗洪等非战争训练内容的方法和路子,提高工程兵部(分)队科技抗洪抢险的能力。

    原理:按一定规律,设计的钢木土石组合坝内的钢木框架是这种坝体的骨架。钢木框架在动水中是一种准稳定结构,它具有一种特殊的控制力,这种力能将随机抛投到动水中的,属于散体的袋装土石料集拢起来,并能提高这些散体在水下的稳定性,而它自身将随抛投物增多并达到坝顶时,其稳定状态就由准稳定变成真正意义的稳定,这就是钢木土石组合坝的原理。运用这个原理,可以根据决口处的水力学、工程地质、随机边坡等方面的资料,设计钢木土石组合坝用于封堵决口。一般采用弧形钢木框架集拢土石料,运用土工织物作防渗体,从而形成具有综合抗力和防渗能力的防护堤坝。

    作业方法、步骤及作业编组:

    (一)作业方法

    该技术作业方法共分为四步:

    第一步:护固坝头

    第二步:框架进占

    第三步:导流合拢

    第四步:防渗固坝

    第一步:护固坝头(俗称裹头)

    我们应根据原坝体的基础与坚固程度以及现有的材料,合理确定加固形式。

    通常分三步进行

     一是 围绕坝头密集打筑一排木桩,二是木桩之间用8号铁丝连接固定;三是在木桩排内填塞袋装石料。(使决口两端坝头形成较坚固的保护外壳,以控制决口不在扩大,为框架进占创造有条件)

如果坝体土质较坚硬及材料又缺乏的情况下,也可直接用钢管护固坝头,其作业方法与木桩作业时相同。

    第二步:框架进占

    框架进占共分五个步骤进行

    1、设置框架基础:首先在决口两端各纵向设置两根标杆,以确定坝体轴线方向,尔后确定列数,植桩开数应根据坝体宽度而定,通常按列与列之间2—2.5米设置。然后从原坝头10—15米处开始设置框架基础.(大家注意框架基础长度是根据水位差,土质、流速及抛投物的密度而确定的可根据情况有效延长)作业时按照先清理场地,后将钢管按前后间隔1.5—2米,左右间隔2—2.5米打入坝体,入土深度1.5米以上(越深越好),顶部露出0.4—0.5米左右.然后,纵、横分别用数根钢管连接成网状结构,并在网状框架内填塞袋装石料,既加固了框架基础,又方便作业实施。

    2、设置钢框架基础完成后,我们按三列桩设计为例,作业手将6根钢管按前后间隔1米,左右间隔2—2.5米植入河底,入土深度过1—1.5米,水面余留部分作为护拦,形成框架轮廓。然后,用10根钢管作为连接杆件,分别用卡扣围绕立体钢桩,水平横向、纵向分前后和上下、左右两层进行连接,形成框架。当完成两个以上框架时,要设置一个X型或八字形的系材,以稳固框架结构。然后在设置好的框架上每层铺设少量木板或竹排,形成上下作业平台,便于人员作业。

    3、木桩打筑

    首端钢管框架完成后即设置木桩,其方法是将木桩一端加工成锥形,沿钢管框架上游边缘线植入第一排木桩,桩距0.2米;沿钢框架中心线紧贴钢桩植入第二排木桩,桩距0.5米;沿钢管框架下游内沿植入第三排木桩,桩距0.8米;木桩入土深度均不小于1-1.5米。

    4、连接固定

    即用8号铁丝将打筑好的木桩分上下两道,连接固定在钢管框架上。使之形成整体,以增强框架的综合抗力,防止集拢于框架内的石料代流失,如木桩不能满足时也可以加密钢桩。

    5、填塞护坡。

    就是将预先装好的或石子的编织草袋或麻袋运至坝头(石子袋要装满,要扎紧或叠好,使其达到技术标准),在设置好的钢木框架内由下至上两袋扎口对内均匀错缝填塞,填塞高度约两米时,下游和上游同时展开护坡。护坡的比例要根据决口的宽度、江河底部的土质、流量及原堤坝的坚固程度等综合因素确定,边坡设计是坝体闭气防渗的结构要求,如果采用土工布作防渗层,防渗体的边坡应满足安全防渗的要求,其边坡最少应为1:4-1:6,上游护坡设计是由防渗材料在水下的稳定性而确定的,当填塞进占到3-6米时,应在原坝体与新筑坝体结合部用袋装石料进行错缝加固,坡度宽不小于4-8米,加固距离应延伸至原坝体10-20米。(这是新老坝体结合部的安全渗径要求,搭接长度是根据土质和水位差的安全渗径而确定,为确保安全,通常为12倍水位差以上,1米水位差搭接长度是12米,说句白话像焊接钢材对接就不如抱接牢固。)

    第三步导流合拢

    合拢是堵口的关键环节,其直接关系到堵口的成败。因此,应严密组织,科学筹划,其作业顺序:

    1、设置导流排

    导流排有多种,常用的有四种,木桩排,钢排桩,水泥桩排,沉船等四种方法,但在封堵决口要求时间短,时效性很强的情况下,根据条件采用木桩排和沉船比较适宜,因此是一种临时性导流措施:

    当合拢口宽15-20米时,为确保合拢的成功率,在上距坝头15-30米处与坝体约成30度角时,设置一道导流排,长度视口门宽度而定。(考虑导流排的稳定和达到调水流的目的)导流排用木桩密集设置,间隔为0.5-1米,然后用铁丝固定,加挂树枝或草袋等,也可用沉船的方法,以达到分散冲向口门的流量,减轻合拢口的压力之目的。

    2、设置围堰:在水深,流速大时,条件具备,允许时也可以在决口的上游20-30米处与原坝体成弧形沉放载重船,然后在船的间隙处抛投土石料设置围堰,九江就是采取设置围堰的措施以达到减轻封堵决口的难度。

    3、加密设置斜撑桩

    加密设置斜撑桩有两种情况:

    一是为稳固新坝体,保证合拢顺利进行,在合拢处15-20米的中间部位斜撑桩间距由2米变为1米。

    二是新坝体高度如超过6米时,斜撑桩每间隔1米设置一根,应在直墙中间部位增设第二根斜撑桩,在九江决口新筑坝体高12米,近似于四层楼房,从下游往上看,心里确实有一种险的感觉,如12米高的坝体倒塌,上下游近千名官兵就像包饺子一样,被洪水冲走。所以中间增设了第二层斜撑桩就是为了确保直墙的稳定性,(如上游有物体可利用时,如沉船,防浪林等,可设置接杆或拉绳,也可采取抛锚的方法设置拉绳,以达到上拉下顶之合力稳固框架)

    4、首先快速连通钢木框架,以增强钢木框架的整体抗力。

    5、分层加快填塞速度

    合拢前,在口门上游挂树枝,插竹排理顺口门沙的流向,并在两端适当位置提前备足填料,缩短传递距离,合拢时,两端同时快速分野填料直至合拢。

    第四步:防渗固坝

    对钢木土石组合坝进行上、下游护坡后,在其上游护坡中间位置铺两层土工布,中间夹一层塑料布,作为新筑坝的防渗层。防渗层两端应延伸到决口外原坝体8-10米的范围,并用袋装土石料压坡面和坡脚。压坡脚时,决口处不小于4米,其他不小于2米。在条件许可的情况下,如上游设置了围堰,也可以直接用散装红粘土填塞,达到闭气的目的(九江决口上游就采用散装红粘土闭气)。

    ( 二) 作业编组

    运用此项技术作业通常编成五个作业组。

    (1)框架组:每端由1名指挥员和8名作业手组成。负责设置钢管框架及支撑杆件。

    (2)木桩组:每端由1名指挥员和24名作业手组成,负责木桩的加工和植入。

    (3)连接固定组:每端由1名指挥员和6名作业手组成,负责木桩与钢管框架的连接固定。

    (4)填塞砌墙组:根据地方大小,由1名指挥员和若干名作业手组成。负责向钢木框架内堵塞石子袋及上、下游护坡。

    (5)、防渗组:由1名指挥员和若干名作业手组成,负责在迎水面护坡覆盖土工布,再用袋装土石料或红粘土防渗固坝。

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