CN107542059B - 一种修复基土流失坝垛的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防汛抢险技术领域，特别涉及一种修复基土流失坝垛的方法，IPC分类号为E02B 3/12。本发明的修复方法，在原有护坦与原有基土的结合部灌注碎石混凝土，将原土石结合部位的空隙填充固结，碎石混凝土与铅丝网固结成一个整体，有效防止常水位对基土的淘刷；在新修护坦和新基土的土石结合部位填充泥沙胶凝材料，形成倒“T”形截渗墙，有效防止大洪水时或连续降雨时对新基土的淘刷；在新旧基土的结合部设置土工格室，提高新旧土体结合部的强度。

Description

一种修复基土流失坝垛的方法

技术领域：

本发明涉及一种用于修复发生了基土流失破坏的坝垛的方法，属于水利工程技术领域，IPC国际专利分类号为E02B 3/12。

背景技术：

江河、水库、海岸的堤防工程，为抗击水流的冲刷，在关键部位都修建有坝垛，坝垛一般由两部分组成，一是作为坝垛主体的土坝基，一般由当地壤土压实填筑而成，二是裹护体，为节约投资，一般由块石干砌而成，裹护在土坝基的外面。裹护体的上部称为护坦或坦石，下部称为护根或根石。裹护体依靠土坝基保持自身稳定，保护土坝基不被水流冲刷。坝垛最易出险的部位是护坦与基土的土石结合处，导致出险的直接原因在于：在常水位的长期浸泡、冲击下，土石结合部的基土会被水流自砌石缝隙中淘走；雨季连续的降雨也会自坝垛顶部顺着土石结合部下泄，将土石结合部的基土自砌石缝隙中冲走。基土的大量流失，导致护坦坍塌、滑动或塌陷溃膛，如果不及时修复，会造成整个坝垛溃塌。

发明内容：

本发明的目的在于，当坝垛发生基土流失时，对坝垛进行修复的方法，本发明所采用的技术方案如下：

一种修复基土流失坝垛的方法，包括以下步骤：

一、拆除被破坏的护坦和基土：将松动或垮塌的护坦拆除，并将坝基上部不符合强度要求的基土挖除，堆放到土场备用。

二、插设铅丝网：探测护坦与坝基土石结合部发生基土流失的深度，并根据探测结果，准备铅丝网，在所述铅丝网的底端间隔固定设置若干个金属筒，并在所述铅丝网的一面覆盖一层土工布；将长杆的底端插入所述金属筒内，用长杆将覆盖有土工布的铅丝网插入原有护坦和原有基土之间，用木桩将铅丝网的顶端固定在原有护坦上。所述土工布应当位于铅丝网朝向原有护坦的一面。

三、灌注碎石混凝土：在所述铅丝网与所述原有基土之间的土石结合部，采用导管法或泵送法进行碎石混凝土的灌注施工，灌注混凝土时，应瞬间在导管口周围形成混凝土圆锥椎体，此后连续不间断地将混凝土灌入椎体内，保持导管始终埋在混凝土内。

所述碎石混凝土的配比为：水泥∶水∶砂∶碎石＝1∶(0.8～1.4)∶(2.3～3.4)∶(2.1～2.6)(重量比)，水泥采用325号硅酸盐水泥，碎石粒径为5mm～15mm，砂料采用细度模数为2.6～2.9的中砂，坍落度22～24cm。

四、铺设分界线土工格室：将原有基土的表面20cm基土刨松，在刨松的基土上面铺设板材高度为75mm的土工格室，然后抛填20cm厚的新基土，压实。

五、浇筑截渗墙水平部分：在所述碎石混凝土和所述分界线土工格室上部浇筑截渗墙水平部分，所述截渗墙水平部分的纵断面为矩形，长90～120cm，高30cm。所述截渗墙水平部分由泥沙胶凝材料凝固成型制成，所述泥沙胶凝材料由70％～85％的沙土、2％～5％的水玻璃、4％～10％的掺合料和10～20％水(重量百分比)混合并搅拌均匀制成，其中，所述掺合料选用炉灰、矿渣或粉煤灰，所述水玻璃的模数为2.6～2.8。

六、填筑新基土：将补充的新壤土及步骤一中堆放备用的基土，分层填筑在所述分界线土工格室上部，分层压实，形成新基土。

七、施工新修护坦：在原有护坦上部砌筑新修护坦，新修护坦与原有护坦都是砌石结构；位于所述截渗墙水平部分以上部位的所述新修护坦，应当占压30cm宽度的所述截渗墙水平部分。

八、浇筑截渗墙垂直部分：在新修护坦与新基土相邻的边界面上挂设层或层土工布，然后，采用与所述截渗墙水平部分相同的泥沙胶凝材料，在新修护坦与新基土之间浇筑截渗墙垂直部分，所述截渗墙垂直部分与所述截渗墙水平部分凝固为一个整体，形成纵断面为倒“T”形的截渗墙。在浇筑过程中，将多个所述过滤管与水平线成300角埋设在所述截渗墙垂直部分中，所述过滤管的材质为直径20cm的PVC管，过滤管的两端开口，在过滤管内填充过滤材料。多个所述过滤管之间的水平距离为0.3～0.6m。

九、顶部设施施工：在所述新基土的顶部铺设板材高度为100mm的土工格室，然后填土，形成顶部土工格室；在所述顶部土工格室上部铺设草皮；在所述新修护坦和所述截渗墙上部浇筑混凝土盖板，在坝岸顶部设置排水沟，用于降雨时的表层排水。

优选地，所述碎石混凝土的配比为：水泥∶水∶砂∶碎石＝1∶0.9∶3.1∶2.4(重量比)。

优选地，在所述碎石混凝土中添加不大于水泥重量3％的氯化钙早强剂。

优选地，所述碎石混凝土的顶部高程高于常水位0.3m～0.5m。

优选地，所述泥沙胶凝材料由72％的沙土、5％的水玻璃、6％的掺合料和17％的水(重量百分比)混合并搅拌均匀制成，所述沙土的粒径为0.05mm以上。

本发明的坝垛修复方法，一线防汛队伍利用现有防汛工料即可快速进行施工，造价低，效果好。其创新点主要体现在如下几个方面：(1)、在原有护坦和原有基土之间灌注碎石混凝土，将原土石结合部位的空隙填充固结，碎石混凝土与铅丝网固结成一个整体，有效防止常水位对基土的淘刷；(2)在新修护坦和新基土形成的新土石结合部位之间填充泥沙胶凝材料，形成倒“T”形截渗墙，在截渗墙中埋设过滤管，可以有效防止大洪水时或连续降雨时对新基土的淘刷；(3)在新旧基土结合部位设置土工格室，既可以大大提高新旧土体结合部的强度，又可以降低新旧土体分界处的横向渗流；(4)在新基土顶部设置土工格室，在土工格室上面铺设草皮，既提高了坝垛顶部的抗冲能力，又提高了草皮的成活率，美化了环境。

附图说明：

图1：采用本发明的方法修复后的坝垛纵剖面图；

图2：本发明的修复方法采用的铅丝网示意图。

图中，1为原有护坦，2为新修护坦，3为碎石混凝土，4为截渗墙，41为截渗墙水平部分，42为截渗墙垂直部分，5为混凝土盖板，6为顶部土工格室，7为草皮，8为原有基土，9为新基土，10为根石台，11为分界线土工格室，12为铅丝网，13为金属筒，14为过滤管，15为土工布。

具体实施方式：

参见图1和图2，对本发明的修复基土流失坝垛的方法，进行详细的说明。在发现坝垛发生基土大量流失，导致护坦坍塌、滑动或塌陷溃膛，或者虽然还未发生护坦坍塌、滑动或塌陷溃膛等险情，但护坦与坝基土石结合部的基土已大量流失，一经发现，就必须尽快修复。具体包括以下步骤：

一、拆除被破坏的护坦和基土：将松动或垮塌的护坦拆除，并将坝基上部不符合强度要求的基土挖除，堆放到土场备用。

二、插设铅丝网12：探测护坦与坝基土石结合部发生基土流失的深度，并根据探测结果，准备铅丝网12，在所述铅丝网12的底端间隔固定设置若干个金属筒13，并在所述铅丝网12的一面覆盖一层土工布15；选用若干根长杆，将长杆的底端插入所述金属筒13内，用长杆将覆盖有土工布15的铅丝网12插入原有护坦1和原有基土8之间，插到底之后，用木桩将铅丝网12的顶端固定在原有护坦1上。所述土工布15应当位于铅丝网12朝向原有护坦1的一面。长杆可以采用长竹竿、长木杆，也可以采用能够接长的多节金属杆。

三、灌注碎石混凝土3：在所述铅丝网12与所述原有基土8之间的土石结合部灌注碎石混凝土3。可以采用导管法或泵送法进行碎石混凝土3的灌注施工，浇筑碎石混凝土3时，应瞬间在导管口周围形成混凝土圆锥椎体，此后连续不间断地将混凝土灌入椎体内，保持导管始终埋在混凝土内。

所述碎石混凝土3的配比为：水泥∶水∶砂∶碎石＝1∶(0.8～1.4)∶(2.3～3.4)∶(2.1～2.6)(重量比)，水泥采用325号硅酸盐水泥，碎石粒径为5mm～15mm，砂料采用细度模数为2.6～2.9的中砂，坍落度22～24cm。

经试验验证，所述碎石混凝土3优选配比为：水泥∶水∶砂∶碎石＝1∶0.9∶3.1∶2.4(重量比)，采用该优选配比的碎石混凝土，在满足抗渗性和设计强度的前提下，流动性好，易于连续浇筑，适合水下混凝土灌注，而且早期强度高，混凝土三天抗压强度即达到其设计强度的80％(3天抗压强度为48千克/平方厘米，28天抗压强度为60千克/平方厘米)，而且不影响后续施工。如果对工期要求更紧，例如在汛前抢修或入冬前抢修时，可以在混凝土中添加氯化钙早强剂，其添加量不大于水泥重量的3％。

步骤二中将铅丝网12的顶端固定在原有护坦1上，在铅丝网12与原有基土8之间就是所述碎石混凝土3的灌注空间。铅丝网12与土工布15的作用有两个：一是在灌注碎石混凝土3时，防止混凝土大量流入原有护坦1的缝隙内；二是碎石混凝土3灌注施工时，由于土工布15固定在铅丝网12朝向原有护坦1的一面，在混凝土灌注的压力下，土工布15被混凝土压入原有护坦1的砌石缝隙内，铅丝网12被碎石混凝土3的表层所覆盖，提高了碎石混凝土3的整体性及强度。

为了更好地保护基土不被淘蚀，在施工条件许可的前提下，所述碎石混凝土3的顶部高程高于常水位0.3m～0.5m。

四、铺设分界线土工格室11：将原有基土8的表面20cm基土刨松，在刨松的基土上面铺设板材高度为75mm的土工格室，然后抛填20cm厚的新基土9，压实。

五、浇筑截渗墙水平部分41：在所述碎石混凝土3和所述分界线土工格室11上部浇筑截渗墙水平部分41，所述截渗墙水平部分41的纵断面为矩形，长90～120cm，高30cm。所述截渗墙水平部分41由泥沙胶凝材料凝固成型制成，所述泥沙胶凝材料由70％～85％的沙土、2％～5％的水玻璃、4％～10％的掺合料和10～20％水(重量百分比)混合并搅拌均匀制成，其中，所述掺合料选用炉灰、矿渣或粉煤灰，所述水玻璃的模数为2.6～2.8。

六、填筑新基土9：将补充的新壤土及步骤一中堆放备用的基土，分层填筑在所述分界线土工格室11上部，分层压实，形成新基土9。在新旧基土的分界线处埋设土工格室，可以大大提高新旧土体结合处的强度，同时降低新旧土体分界处的横向渗流。

七、施工新修护坦2：在原有护坦1上部砌筑新修护坦2，新修护坦2与原有护坦1都是砌石结构；位于所述截渗墙水平部分41以上部位的所述新修护坦2，应当占压30cm宽度的所述截渗墙水平部分41，也就是说，该部分新修护坦2的底部宽度比其下部的护坦的顶部宽度大0.3m(如图1所示)。

八、浇筑截渗墙垂直部分42：在步骤六填筑新基土9时，应当根据设计图和计算，使所述新基土9的外部边界与步骤七的新修护坦2预留30cm的间隔距离，也就是说，在步骤六的新基土9和步骤七的新修护坦2施工完成后，新基土9与新修护坦2之间应当保持30cm的间隔。在新修护坦2临近新基土9的边界面上挂设1层或2层土工布，然后，采用与所述截渗墙水平部分41相同的泥沙胶凝材料，在新修护坦2与新基土9之间浇筑截渗墙垂直部分42。所述截渗墙垂直部分42与所述截渗墙水平部分41凝固为一个整体，形成纵断面为倒“T”形的截渗墙4。在浇筑过程中，将多个所述过滤管14与水平线成30°角埋设在所述截渗墙垂直部分42中，所述过滤管14的材质为直径20cm的PVC管，过滤管14的两端开口，在过滤管14内填充过滤材料，可以选用现有的各种过滤材料，如碎石、过滤棉、土工布等。多个所述过滤管14之间的水平距离为0.3～0.6m。

在浇筑前，应当将位于新修护坦2与新基土9之间的所述截渗墙水平部分41清理干净，并适当凿毛，使截渗墙水平部分41与截渗墙垂直部分42紧密凝结为一个整体。倒“T”形的截渗墙4，增大了坝岸顶部渗水的绕流半径，降雨导致的基土少量渗水，会从过滤管14排放出去，而不会导致进一步下渗到下层基土。

所述截渗墙4采用泥沙胶凝材料，能够满足坝岸修复后的抗渗及耐压强度要求，同时，由于北方土质多是沙土，就近取料，可以节约大量投资和时间。

九、顶部设施施工：在所述新基土9的顶部铺设板材高度为100mm的土工格室，然后填土，形成顶部土工格室6；在所述顶部土工格室6上部铺设草皮7；在所述新修护坦2和所述截渗墙4上部浇筑混凝土盖板5，在坝岸顶部设置排水沟，用于降雨时的表层排水。

本发明的坝垛修复方法，施工完成后各个部分构成一个有机的整体结构，可以在坝垛出现淘刷破坏后，由一线防汛队伍进行施工，无需大型施工机械，且所需物料都是防汛仓库常备防汛物料，施工快速，造价低，可以广泛应用于河流、水库、湖泊的坝垛修复。

Claims (5)

1.一种修复基土流失坝垛的方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、拆除被破坏的护坦和基土：将松动或垮塌的护坦拆除，并将坝基上部不符合强度要求的基土挖除，堆放到土场备用；

二、插设铅丝网(12)：探测护坦与坝基土石结合部发生基土流失的深度，并根据探测结果，准备铅丝网(12)，在所述铅丝网(12)的底端间隔固定设置若干个金属筒(13)，并在所述铅丝网(12)的一面覆盖一层土工布(15)；将长杆的底端插入所述金属筒(13)内，用长杆将覆盖有土工布(15)的铅丝网(12)插入原有护坦(1)和原有基土(8)之间，用木桩将铅丝网(12)的顶端固定在原有护坦(1)上；所述土工布(15)应当位于铅丝网(12)朝向原有护坦(1)的一面；

三、灌注碎石混凝土(3)：在所述铅丝网(12)与所述原有基土(8)之间的土石结合部，采用导管法或泵送法进行碎石混凝土(3)的灌注施工，灌注混凝土时，应瞬间在导管口周围形成混凝土圆锥椎体，此后连续不间断地将混凝土灌入椎体内，保持导管始终埋在混凝土内；

所述碎石混凝土(3)的配比为：水泥∶水∶砂∶碎石＝1∶(0.8～1.4)∶(2.3～3.4)∶(2.1～2.6)(重量比)，水泥采用325号硅酸盐水泥，碎石粒径为5mm～15mm，砂料采用细度模数为2.6～2.9的中砂，坍落度22～24cm；

四、铺设分界线土工格室(11)：将原有基土(8)的表面20cm基土刨松，在刨松的基土上面铺设板材高度为75mm的土工格室，然后抛填20cm厚的新基土(9)，压实；

五、浇筑截渗墙水平部分(41)：在所述碎石混凝土(3)和所述分界线土工格室(11)上部浇筑截渗墙水平部分(41)，所述截渗墙水平部分(41)的纵断面为矩形，长90～120cm，高30cm；所述截渗墙水平部分(41)由泥沙胶凝材料凝固成型制成，所述泥沙胶凝材料由70％～85％的沙土、2％～5％的水玻璃、4％～10％的掺合料和10～20％水(重量百分比)混合并搅拌均匀制成，其中，所述掺合料选用炉灰、矿渣或粉煤灰，所述水玻璃的模数为2.6～2.8；

六、填筑新基土(9)：将补充的新壤土及步骤一中堆放备用的基土，分层填筑在所述分界线土工格室(11)上部，分层压实，形成新基土(9)；

七、施工新修护坦(2)：在原有护坦(1)上部砌筑新修护坦(2)，新修护坦(2)与原有护坦(1)都是砌石结构；位于所述截渗墙水平部分(41)以上部位的所述新修护坦(2)，应当占压30cm宽度的所述截渗墙水平部分(41)；

八、浇筑截渗墙垂直部分(42)：在新修护坦(2)与新基土(9)相邻的边界面上挂设1层或2层土工布，然后，采用与所述截渗墙水平部分(41)相同的泥沙胶凝材料，在新修护坦(2)与新基土(9)之间浇筑截渗墙垂直部分(42)，所述截渗墙垂直部分(42)与所述截渗墙水平部分(41)凝固为一个整体，形成纵断面为倒“T”形的截渗墙(4)；在浇筑过程中，将多个过滤管(14)与水平线成30°角埋设在所述截渗墙垂直部分(42)中，所述过滤管(14)的材质为直径20cm的PVC管，过滤管(14)的两端开口，在过滤管(14)内填充过滤材料；多个所述过滤管(14)之间的水平距离为0.3～0.6m；

九、顶部设施施工：在所述新基土(9)的顶部铺设板材高度为100mm的顶部土工格室(6)，然后填土；在所述顶部土工格室(6)上部铺设草皮(7)；在所述新修护坦(2)和所述截渗墙(4)上部浇筑混凝土盖板(5)，在坝岸顶部设置排水沟，用于降雨时的表层排水。

2.根据权利要求1所述的修复基土流失坝垛的方法，其特征在于：所述碎石混凝土(3)的配比为：水泥∶水∶砂∶碎石＝1∶0.9∶3.1∶2.4(重量比)。

3.根据权利要求1或2所述的修复基土流失坝垛的方法，其特征在于：在所述碎石混凝土(3)中添加不大于水泥重量3％的氯化钙早强剂。

4.根据权利要求1或2所述的修复基土流失坝垛的方法，其特征在于：所述碎石混凝土(3)的顶部高程高于常水位0.3m～0.5m。

5.根据权利要求1或2所述的修复基土流失坝垛的方法，其特征在于：所述泥沙胶凝材料由72％的沙土、5％的水玻璃、6％的掺合料和17％的水(重量百分比)混合并搅拌均匀制成，所述沙土的粒径为0.05mm以上。