堤防工程防洪堤施工工艺

堤 防 工 程（一）防护堤施工工艺标准 一、防护堤线路的选择 防护堤线路的选择应注意以下几点： (1)防护堤应选择在层次单一，土质坚实的堤坝上，尽量避开易液化的粉细砂地基和淤泥地带，以保证地基的稳定性。当堤坝有可能产生冲刷时，应尽量选择在堤坝稳定边线以外。 (2)防护堤的线路应尽量布置在堤坝地形较高的地方，以减小防护堤的高度，同时线路也应尽量顺直，以缩短防护堤的长度，减小防护堤的工程量。此外还应考虑到能够就地取材，便于施工。 (3)防护堤的线路不应顶冲迎流，同时防护堤的修建也不应使河道过水断面缩窄，影响河道的行洪。 (4)防护堤的线路应尽量少占农田和拆迁民房，并应考虑到汛期防洪抢险的交通要求和对外联系。 (5)防护堤与所防护的城镇边沿之间应有足够宽阔的空地，以便于布置排水设施和防护堤的施工及养护管理。 (6)当防护堤同时作为交通道路时，防护堤转折处的弯曲半径应根据堤高及道路等级要求确定。 (7)防护堤线路的选择最终应根据技术经济比较后确定。 二、 防护堤的类型 防护堤通常都采用土料建造，其类型有均质防护堤，斜墙式防护堤和心墙式防护堤等三种，其中最常采用的是均质土料防护堤。 均质防护堤是由单一的同一种土料修建的，这种型式的防护堤结构简单，施 I 方便，如果筑堤地点附近有足够的适宜土料，则常采用这种类型的防护堤。 斜墙式防护堤的上游面(迎水面)是用透水性较小的土料填筑，以防堤身渗水，称为防斜墙，堤身的其余部分则用透水性较大的土料(如砂、砂砾石、砾卵石等)填筑。 心墙式防护堤的堤身中部是用透水性较小的土料填筑，起到防渗的作用，称为防渗心墙，堤身的其余部分则用透水性较大的土料填筑。 防护堤的类型应根据地形、地质条件，筑堤材料的性质、储量和运距，气候条件和施工条件来进行综合分析和比较，初步选择防护堤的型式，拟定断面轮廓，然后进一步分析比较工程量、造价、工期，根据技术上可靠，经济上合理的原则，最后选定防护堤的类型。 三、筑堤的土料 筑堤土料应该就地取材，便于施工，而且不易受冲刷和产生开裂，同时土料的抗渗性能和密实性能也都比较好。 1均质防护堤 修筑均质防护堤的土料应具有一定的不透水性和可塑性，粘粒含量适宜，土中有机物和水溶性盐类的含量不超过允许的数值。 通常选择渗透系数不大于 1X10-4cm/s，粘粒含量为 10%25%的壤土。粘粒含量过大，施工比较困难；而粘粒含量过小，则防渗性能差，而且抗剪强度小，也容易产生液化。 土的可塑性不仅影响到土料填筑时的碾压效果，而且影响到今后堤身适应变形的能力。对于均质防护堤，一般以塑性指数在 7 以上的轻壤土和中壤土为最好。 土中有机物的含量，按重量计以不超过 5%为宜。水溶性盐类的含量，按重量计以不超过 3%5%为宜。所谓水溶性盐类，通常是指氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙、磷酸钙、磷酸铁和石膏等物质，这些物质易于被水溶滤，溶滤后将增大土的压缩性，降低土的强度。， 我国西北地区的黄土，虽然其天然密度小，湿陷性大，但在适当的填筑含水量和压实密度的情况下，仍为修筑均质土堤的良好材料。 2斜墙和心墙 用作斜墙和心墙的土料，一般要求其渗透系数不大于 1X105/s，土料的塑性指数在 720 之间，粘粒含量在 15%30%。塑性指数在 1017 之间的中壤土和重壤土是填筑斜墙和心墙的较理想的土料。粘粒含量在 40%60%，塑性指数在 1720 的砂质粘土和轻粘土也可使用，但应用非粘性土较好地保护，以免干裂和冰冻。 3石料 用作排水和护坡的石料，除了应有较高的抗水性和耐风性能力外，还应有足够的强度，软化系数不小于 075085，岩石孔隙率不大于 3，吸水率不大于 08，而且不易受水的溶蚀。石块应具有一定重量，一般应不小于 22kN/m3。此外，石料还应具有一定的抗冻性，冻融 25 次以后的饱和抗压强度应不小于(3949)103kPa。 我国黄河大堤所用的土料中，粉质壤土和粉质粘土约占 60%，粉质砂壤土和粉土约占 40%；长江荆江大堤和淮河里运河东堤的筑堤土料绝大部分是粉质壤土，少数是粉质粘土和粉质砂壤土；淮北大堤的筑堤土料大部分是砂壤土，少数是普通壤土和粘土。堤身一般是单一土料的均质断面，土的干容重为 140155kN/m3。在荆江大堤，干容重最大者达 1730kN/m3，最小者为 123kN/m3。 四、防护堤边坡的护坡 为了防止风，风浪、冰、雨水、温度变化和河道中水位变化等因素对防护堤边坡的影响，防护堤的迎水坡和背水坡应进行护坡。 常用的护坡型式有以下几种：(1)草皮护坡。是在防护堤边坡上铺砌厚度为 1015cm 的草皮，并用直径为 2cm，长约 30cm 的小木桩将草皮牢固地钉在边坡上。对于防护堤的背水边坡，在暴雨时为了能排除坝坡上的雨水，常用碎石在边坡上铺成方格形，在方格中铺砌草皮或植草。碎石层的宽度约为 1530，方格的间距为 1520cm，如图 5-3 所示。 (2)植物护坡。在防护堤的迎水坡上，种植能在水中生长的灌木，灌木在边坡上分行种植，每行的间距为 2050cm，每行中各株的间距为 1020cm。植物护坡不仅能防止风浪对防护堤边坡的冲刷，而且在一定程度上还能起到消能的作用。(3)砖护坡。是在防护堤的边坡上先铺筑一层厚度为 1020cm 的砾石垫层，然后在垫层上铺砌一层单层砖，如图 5-4 所示。砖的铺砌可采用平铺，也可以采用侧铺或竖铺，前者用于风浪较小的情况，后者则用于风浪较大的情况。在砖护坡的底部应用木料保护，如图 5-4 所示。 (4)编柳填石护坡。用柳枝编成 07mX09m 或 10ml0m 的方格，在方格中填石，其高度一般不超过 05m，方格的各边与防护堤的轴线成 450角。 (5)石笼护坡。用铅丝编成宽 2m，长 6m，高度为 05m 左右的铅丝笼，放置在防护堤的边坡上，然后在铅丝笼中填以石块，并将铅丝笼封闭，即成石笼护坡。 (6)堆石及砌石护坡。堆石及砌石护坡的厚度决定于河道风浪的情况，通常有下列四种型式： 用厚度为 05075m 的堆石作表层，其下铺设厚度为 0203m 的碎石或砾石垫层。 用厚度为 0304m 的堆石作表层，其下铺设厚度为 02025m 的砾石或碎石垫层。 用厚度为 0405m 的双层砌石作表层，其下铺设厚度为 02025m 的砾石或碎石垫层； 用厚度为 02035m 的单层砌石作表层，其下铺设厚度为 015020m 的砾石或碎石垫层。 对于无粘性土的迎水边坡，在垫层以下应铺设一层厚度为 010020m的砂垫层，此时护坡的颗粒组成应按反滤层的要求铺设。对于粘性土的迎水坡，在垫层下也应加一层砂垫层，其厚度决定于当地的冰冻深度。在堆石或砌石护坡的底部，应设深度为 0610m 的浆砌石或混凝土保护齿墙。 (7)混凝土护坡。通常采用宽度为 1530m，长度为 30m，厚度为015020m，现场浇筑的混凝土板做成，在两块混凝土板的接缝处，设置厚度为 0510cra 的接缝木板。 有时也常采用尺寸为 03mX04m，厚度为 015020m 的六角形预制混凝土板铺设，在混凝土护面的下面，应铺设厚度为 015020m 的砾石或碎石垫层。若筑堤土料为非粘性土，则在砾石及碎石垫层下还应铺设厚度为 012015m 的砂垫层。(8)钢筋混凝土护坡。钢筋混凝土护坡可做成钢筋混凝土板护坡，也可以用钢筋混凝土做成宽度为 1015m，高度为 03m，厚度为 015020m 的正方形梁格，在梁格中填石块，在石块层的下面铺设厚度为 015020m 的砾石或碎石垫层。通常钢筋混凝土格的轴线与防护堤的轴线布置成 450，在钢筋混凝土格梁内，沿梁高的上下面设置直径为 6mm 的两层钢筋。五、堤坝及其地基的渗流破坏 堤坝及其地基在渗流的作用下，土中的细小颗粒常常会随着渗透水流被带出坝体及其地基，使得土的孔隙变大。由于土的孔隙增大，土中较大的颗粒也能够被渗透水流带走，按照这种情况逐渐发展，堤坝坝体或其地基内就逐渐形成一个管状的渗流通道，称为管涌现象。随着管涌的继续发展，坝体或其地基内就会形成空洞，以致造成坝体或其地基的塌陷或坍滑。 在有些情况下，位于坝体及其地基的渗透水流出逸处，在渗透压力作用下，一定范围内的土体会产生移动，这种现象称为流土。 无论是发生管涌现象还是流土现象，最终都会导致堤坝的破坏和失事，所以在堤坝的设计中要采取相应的措施避免这种现象的发生。 (一)管涌和流土的判别 管涌和流土的发生不仅与渗透水流的情况(渗透压力、渗透坡降等)有关，而且也与堤坝坝体及其地基的土的颗粒级配有关，所以对管涌和流土的判别，应从土的颗粒组成和渗流坡降两方面来进行分析。 1细颗粒的含量 根据一些人的研究认为，管涌和流土的发生与土中细颗粒土料充填粗颗粒土料孔隙的程度有关，细料充填粗料孔隙的程度愈充分、愈密实，则土的渗透性就愈小，因而产生管涌的可能性就愈小，而产生流土的可能性就愈大；反之，若细料充填粗料孔隙的程度愈不充分，则土的渗透性就愈大，此时产生管涌的可能性就愈大，而产生流土的可能性就愈小。 2渗透破坏的临界坡降 (1)管涌临界坡降 当渗流的方向为自下而上时，根据土颗粒在渗流作用下的平衡条件，可得非粘性土中产生管涌的临界坡。 (2)流土临界坡降 防护堤背水坡坡脚处，在渗透压力作用下地基土产生流土的临界坡。 (二)防止渗透破坏的措施 由于产生管涌和流土的条件主要是渗流坡降和土的颗粒组成，故防止渗透破坏的措施为： (1)在堤坝内设置防渗体(如粘土斜墙、心墙)，在地基内设置防渗墙、截水墙，以降低渗流坡降。 (2)在可能发生管涌的地段设置反滤排水，在可能发生流土的地段设置反滤盖重。 (三)反滤层设计 1反滤层的要求 反滤层应满足下列要求： (1)被保护的土粒不得随渗水穿越反滤层； (2)允许随渗水被带走的细小颗粒(一般指粒径 d0Imm 的颗粒)，应能自由通过反滤层，而不致被截留在反滤层内，造成反滤层堵塞； (3)在相邻的两层反滤层之间，颗粒较小一层中的土颗粒不得穿越颗粒较大一层的孔隙； (4)反滤层中各层的颗粒在层内不得产生相互移动； (5)反滤层应始终保持良好的透水性、稳定性和耐久性。 (6)反滤层的层数 反滤层一般为 23 层，如被保护土为粘性土，反滤层可采用两层；如被保护土为非粘性土，则反滤层可采用三层。(7)反滤层的层厚 反滤层的最小层厚应满足要求。 2反滤盖重的厚度 为了防止出现流土现象，在渗流出逸处应铺设反滤盖重(图 510)，所谓反滤盖重，既其构造符合反滤层要求的盖重。（二）重力坝施工工艺标准 一、重力坝的类型 重力坝是一种依靠本身重力来维持其稳定性的一种坝型，通常可根据坝体的结构、筑坝的材料和泄水条件来进行分类。 1按坝体结构重力坝按其坝体结构的不同，可分为实体重力坝和宽缝重力坝两类。(1)实体重力坝：坝体断面是一个实体，如图 38(a)所示，因此坝体结构简单，施工方便，是重力坝中最常用的一种坝型。 (2)宽缝重力坝：是沿坝的长度方向每隔一定距离在坝体内设置垂直于坝轴线的宽缝，如图 3-8(b)所示。由于坝体内设置了直达坝基的宽缝，因此可以降低坝基的扬压力，便于坝体混凝土水化热的发散，与实体重力坝相比可以节约 1015的混凝土，但是这种坝的施工比较复杂，模板的用量也比较大。 2按筑坝材料 按筑坝材料的不同，重力坝可分为混凝土重力坝和浆砌石重力坝两类。 混凝土重力坝的坝体全部是用混凝土建造的，便于机械化施工，所以多用于重要的和较高的坝。浆砌石重力坝的坝体多用水泥砂浆砌石筑成，水泥用量较少，砌石技术易于掌握， 可以用人工和简易机械施工，因此这种坝型在中小型水库工程中被广泛采用。 3按泄水条件 按重力坝顶部是否溢流的条件，重力坝可分为非溢流重力坝图 39(a)和溢流重力，坝图 39(b)两类。在一座水库 i 程中，通常将重力坝的一部分(靠堤坝部分)做成非溢流的，而另一部分(河床部分)做成溢流的，此时非溢流部分的坝段称为挡水坝段，溢流部分的坝段称为溢流坝段。 二、重力坝的构造 (一)重力坝的分缝 为了避免重力坝在运用过程中由于温度变化和坝基不均匀沉陷等原因导致坝体产生裂缝，应在重力坝沿坝的长度方向(坝