03钢木土石组合坝封堵决口技术方案分析报告.doc

-1- 钢木土石组合坝封堵决口技术方案一、该技术产生的背景我国有一万多条江河, 万座水库, 2365 个垸,共有堤防 25 万多公里,从远古的大禹治水,到今天高科技发展时代, 由于洪涝导致堤坊决口,造成重大危害,几乎几年发生一次。我国每年的灾情损失中, 水灾占 40% , 台风占 20% , 干旱占 15% , 地震占 15% 。因此,水灾是我们国家非常关注的自然灾害之一。那么,一旦洪灾形成,封堵决口又成为洪魔斗争的一道难题。虽然,抛投物料、石笼、石串、捆埽、沉船等方法都产生了非常积极的作用,成为我们国家传统的抗洪堵口方法,并沿用至今。但从封堵的效益看,由于物料在动水中稳定性差,加之浮力作用,物料往往一入水就被冲走。所以实际用料是计划用料的 - 倍, 有时则达到 2-3 倍以上,不但造成了巨大浪费, 更重要的是拖延了堵口的有利时机和时间。为此,如何解决动水中抛投物料稳定性差的问题,可以说是国内外抗洪专家最头疼的问题。采用钢木土石组合坝封堵决口技术,是用钢管搭设脚手架的结构原理, 形成了“护固坝头”“钢管组合”“筑头植桩”“袋石回填”“斜撑加固”“设置导流”“挂枝理顺”“快速合拢”的抢险战法。这项技术从方法、材料及实施步骤等方面,较系统的解决了动水中堵口难、时间长、成功率低等问题,使防洪堵口技术得到重大突破。-2- 二、概念、原理及基本结构(一) 概念“钢木土石组合坝”就是将钢管和木桩按一定密度植入决口底部,连接固定成钢木框架,集拢袋装碎石并以土石砌筑护坡,而形成的挡水堤坝。(二)结构钢木土石组合坝的基本结构由钢木框架、填塞物、上下游护坡和防渗体四部分组成。钢木框架就是由直径 5 厘米的钢管沿大坝轴线纵向植入数列竖桩,而后按一定间隔分上下两层进行纵横连接,而后,依托钢框架植入直径约 15-20 厘米的木桩加固而成的框架结构,并在背水面加设斜撑桩;填塞物主要是袋装碎石料或煤块等颗粒状物体,上下游护坡就是用袋装土石按一定的比例砌筑的斜坡;防渗体主要用塑料布、防水土工布和红粘土堆砌而成。(三)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-3- 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。从受力情况看: 一是钢管框架阻水面小,减缓了洪水对框架的冲击力。二是以钢管框架为依托,为打筑木桩等作业创造了条件。(也就是构筑了一个作业平台) 三是钢木框架设计成弧形结构主要是为了提高合拢的成功率。那么为什么要设置拱形坝呢?(是因为河道堤防决口,在决口处往往形成一道或几道较深的冲沟,如果直接跨过决口, 堵口坝在深沟处就难于合拢,因水深流速大。如果向上游一定距离填筑堵口坝,一来因过水断面大,流速就相对决口处要小一些,比较容易合拢;二来堵口坝可避开深沟流速大的弊端, 提高堵口合拢的成功率。于是堵口坝在形式上就形成了向上游弯的拱形,简单说