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施工导截流建筑物工程安全风险与对策

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:导流建筑物的施工都是旱地施工,其安全问题跟其他水工建筑物的施工安全问题几乎相同,而截流建筑物形成过程中,由于其受水流影响,具有一定的特殊性。这无论是对填筑料本身还是对戗堤的形成都是不利的,因此,应降低截流施工中的水位差。在没有条件双向进占而采用单向进占情况下,要对另一侧的戗堤或堰头进行裹头等方式进行安全防护。

施工导截流建筑物工程安全风险与对策

导流建筑物的施工都是旱地施工,其安全问题跟其他水工建筑物的施工安全问题几乎相同,而截流建筑物形成过程中,由于其受水流影响,具有一定的特殊性。在截流期间随着龙口的缩窄,出现水深变化、落差增大和流速剧增的现象,产生由于冲刷引起的料物(抛填料及基础河床料)被冲走并导致堤头部位坍塌,由淘刷引起戗堤上下游边坡的垮坍,由渗漏诱发的管涌引起的垮堤现象,致使截流建筑物形成的工期延后或最终质量较差的现象。因此,截流有几个共同的特点如下:

(1)水的流动及水深引起抛投料物位置不准确或水的流动把料物冲到戗堤或围堰堰体的外部,使截流建筑物形不成或形成后位置不对满足不了设计的要求。

(2)由于流速较大对堤头冲击较大引起已经形成的戗堤堤头大规模坍塌以及由于大规模的堤头坍塌而引发的戗堤成而复失的现象发生。

(3)截流时,水流能将基础河床刷深,影响截流建筑物的稳定。

(4)戗堤形成后,戗堤下游坡可能出现的管涌淘刷引起坍塌,并逐渐扩大到堰体的整个横断面方向。

(一)水深对戗堤形成的危害和预防办法

截流施工中水较深是由两种情况产生的:一种是河床由于历史和自然原因,千百年形成的;另一种是由于截流期间随着龙口的缩窄,戗堤或堰体上下游产生了较大的落差加大了水深。不管是哪种原因都对围堰的形成不利,影响抛投料的位置准确性。由于水深抛投料落到基础面的时间延长,料在水的冲击下不易准确定位或是冲出了抛填范围,变成了弃料。对在短时间内迅速完成截流工程不利,因此,可以采取预平抛垫底的方法降低水深,从而达到使抛投料能快速到达基底,并与其他料咬合成一体,成为截流建筑物的一部分,加速截流建筑物的形成。

(二)落差对戗堤形成的危害和预防办法

戗堤上下游有落差后,戗堤本身受到上下游两个方向的水压力不一样了,压差就是使它向水平方向移动的一个推力,降低了它的稳定性。这无论是对填筑料本身还是对戗堤的形成都是不利的,因此,应降低截流施工中的水位差。其方法是根据现场地形、地貌和截流施工的料物情况,采取双戗堤或多戗堤进占,在总落差不变的情况下,适当分散落差,使每一个戗堤上下游之间的落差都处于相对较小的状态。这样,在降低落差的同时,也降低了流速,更有利于填筑施工中抛投物料的稳定,有利于截流建筑物的快速形成而达到截流建筑物安全的目的。

(三)流速对戗堤形成的危害和预防办法

由于流速较大对堤头冲击较大,引起已经形成的戗堤堤头大规模坍塌以及由于大规模的堤头坍塌而引发的戗堤成而复失。削减流速对截流建筑物的危害是通过降低流速来实现的,降低流速的办法有以下两个方面。

1.客观方面降低流速的方法

(1)按照多年水文资料总结出来的规律和当年的准确细致的水文预报,根据规范要求选择水量相对小的10月以后合适时机进行截流施工。

(2)利用本河流上游已经开发的水利工程适当的调配,把截流施工期间的来水量人为的调控到较低水平,为该项施工创造良好的客观条件。

2.主观措施方法(www.xing528.com)

截流施工时采用向上角突出进占或下角突出进占,或者是上下角同时突出型抛投法。上角突出抛投法优点有三个:

(1)大料在上游角上起挑水作用,迫使前沿水流挑开,在戗堤中下游断面造成低速回流区,利于抛投较小的块径。

(2)随着戗堤的向前进占,由于落差增大,渗过大料的间隙流也有一定的动能,而间隙与回流方向相反,部分能量能相互抵消,从而更利于泄流区的迅速形成。

(3)将大料抛在上角,形成块石护层,可以防止上游坡受急流冲蚀。

将大料抛在下角的,叫做下角突出型抛投法,其目的是在于先让大料在下角起阻拦作用,借以阻挡小料流失,便于按设计的位置形成戗堤,如在上下游戗堤的中间断面抛投一般级配料,形成小块径区,可给以后的闭气工作带来便利。有时,为了兼顾上下游坡免于淘刷,更有在上角突出进占的同时,下角也一并突出进占,随后在中间断面抛细料的,这就是上下角同时突出型抛投法。

当水深变深、流速加大时,对堤头和原河床的安全影响很大。原有河床在没有进行束窄施工时,流速较小,水深基本固定,河床基础比较稳定。截流施工时,由于河床的不断束窄,流速逐渐增大,水位落差增加,对基础的冲刷加剧。为防止如砂卵石河床或土质河床等软弱基础在截流时刷深,避免增加截流难度,并可增加河底糙度,使抛投料容易稳定,还可防止戗堤下游坡脚淘刷坍塌,保证施工安全,应先做护底处理。

平堵截流一般不预先护底,但大流量截流应先护底。立堵截流一般需护底。护底施工应因地制宜,南方河道(黄河以南)护底料多用竹笼、柳捆和柴石枕。北方河道,当地缺秸料、竹子和柳枝,护底料常用铅丝笼、钢筋笼和石串。竹笼、柳捆和柴石枕是一种能够自行稳定的笨重体,体积愈大愈好,利于防止急流冲动。护底施工法常用的方法有:行船抛投法、架桥抛投法、冰上沉排法等。无论是哪种方法,首先要做到因地制宜,确保设备和操作人员的生命安全。

立堵截流时,随着龙口束窄,流速和落差急剧增加,冲刷河床覆盖较深,抛投料流失也比平堵多,需要抛投的强度比平堵高。提前一分钟截流成功就减少一分钟该项施工的危险,因为危险是伴随着施工全过程的。因此,工程上通常还采取用宽戗堤进占,安排大型自卸车运输,增高抛投强度,抛投人工大块体,如15~25t的混凝土四面体或异形体、石串、铁丝笼块石、竹笼块石、带锚大块体及采用双向进占。

在没有条件双向进占而采用单向进占情况下,要对另一侧的戗堤或堰头进行裹头等方式进行安全防护。另外,根据当地地质的实际情况,对于原河床覆盖层厚的,也有将龙口位置向左或向右移动的,移动到开挖出来的基岩上,避免了龙口底部的冲刷。

(四)戗堤进占的安全隐患及处理措施

无论是单戗堤进占,还是多戗堤进占施工,戗堤的部分仅是整个围堰型体的一小部分,稳定性和抵抗破坏的能力都较弱,易产生坍塌。因此,堤头进占后,应及时采取堰体材料尾随填筑的措施,能十分有效地防护截流戗堤的侧向坍塌,同时,还为截流戗堤进占提供了较宽的作业平台,对于大江深水截流堤头起到了安全保障作用。

(五)缩短截流工程历时,减少施工危险

施工之前,按照截流工程的重要程度,选做水工模型试验,根据水工模型试验成果及多种计算分析,选择合适的截流技术方案。通过缩短施工时间,取得安全效果。

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