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水利工程堤防裂缝成因及加固的措施
水利工程堤防裂缝成因及加固的措施
摘要:裂缝是水利工程施工中常见的一种问题,严重影响着水工建筑的整体质量。我国水利事业虽然有了很大的发展,但仍存在一些问题,这需要水利工作者在实践工作中改进完善。文章主要对堤防裂缝进行简要的分析。
关键词:水利工程;堤防裂缝;加固
一、裂缝险情的分类和成因
1.1 险情的分类
(1)按裂缝产生的成因可分为不均匀沉陷裂缝、滑坡裂缝、干缩裂缝、冰冻裂缝、振动裂缝。其中,滑坡裂缝是比较危险的。
(2)按裂缝出现的部位可分为表面裂缝、内部裂缝。表面裂缝容易引起人们的注意,可及时处理,而内部裂缝是隐蔽的,不易发现,往往危害更大。
(3)按裂缝走向可分为横向、纵向和龟纹裂缝。其中,横向裂缝比较危险,特别是贯穿性横缝,是渗流的通道,属重大险情。即使不是贯穿性横缝,由于它的存在易缩短渗径,易造成渗透破坏,也属较重要险情。
1.2 裂缝的成因
(1)不均匀沉降。堤防基础土质条件差别大,有局部软土层;或堤身填筑厚度相差悬殊,引起不均匀沉陷,产生裂缝。
(2)施工质量差。堤防施工时上堤土料为粘性土且含水量较大,失水后引起干缩或龟裂,这种裂缝多数为表面裂缝或浅层裂缝,但北方干旱地区的堤防也有较深的干缩裂缝。筑堤时,填筑土料夹有淤土块、冻土块、硬土块,碾压不实,以及新老堤结合面未处理好,遇水浸泡饱和时,易出现各种裂缝,黄河一带甚至出现蛰裂(湿陷裂缝)。堤防与交叉建筑物接合部处理不好,在不均匀沉陷以及渗水作用下,易引起裂缝。
(3)堤身存在隐患。害堤动物如白蚁、獾、狐、鼠等的洞穴,人类活动造成的洞穴如坟墓、藏物洞、军沟战壕等,在渗流作用下,可引起局部沉陷并产生裂缝。
(4)水流作用。背水坡在高水位渗流作用下,由于抗剪强度降低,临水坡水位骤降或堤脚被掏空,常可能引起弧形滑坡裂缝,特别是背水坡堤脚有塘坑、堤脚发软时,容易发生。
(5)振动及其他影响。如地震或附近爆破造成堤防基础或堤身沙土液化,引起裂缝;背水坡碾压不实,暴雨后堤防局部也有可能出现裂缝。
二、裂缝险情的判别和抢护原则
2.1 险情判别
裂缝抢险,首先要进行险情判别,分析其严重程度。先要分析判断产生裂缝的原因,是滑坡性裂缝,还是不均匀沉陷裂缝;是施工质量差造成,还是由振动引起。而后要判明裂缝的走向,是横缝还是纵缝。对于纵缝,应分析判断是否是滑坡或崩岸性裂缝。如果是横缝,要判别探明是否贯穿堤身。如果是局部沉降裂缝,应判别是否伴随有管涌或漏洞。此外,还应判断是深层裂缝还是浅层裂缝,必要时还应辅以隐患探测仪进行探测。
2.2 抢护的原则
根据裂缝判别,如果是滑动或坍塌崩岸性裂缝,应先按处理滑坡或崩岸的方法进行抢护。待滑坡或崩岸稳定后,再处理裂缝,否则达不到预期效果。纵向裂缝如果仅是表面裂缝,可暂不处理,但须注意观察其变化和发展,并封堵缝口,以免雨水侵入,引起裂缝扩展。较宽较深的纵缝,即使不是滑坡性裂缝,也会影响堤防强度,降低其抗洪能力,应及时处理,消除裂缝。横向裂缝是最为危险的裂缝,如果已横贯堤身,在水面以下时水流会冲刷扩宽裂缝,导致非常严重的后果。即使不是贯穿性裂缝,也会因缩短渗径,浸润线抬高,造成堤身土体的渗透破坏。因此,对于横向裂缝,不论是否贯穿堤身,均应迅速处理。窄而浅的龟纹裂缝,一般可不进行处理。较宽较深的龟纹裂缝,可用较干的细土填缝,用水洇实。
三、裂缝险情的抢护
裂缝险情的抢护方法,一般有开挖回填、横墙隔断、封堵缝口等。
3.1 开挖回填
这种方法适用于经过观察和检查已经稳定,缝宽大于1cm,深度超过1m的非滑坡(或坍塌崩岸)性纵向裂缝,施工方法如下。
(1)开挖:沿裂缝开挖一条沟槽,挖到裂缝以下0.3~0.5m深,底宽至少0.5m,边坡的坡度应满足稳定及新旧填土能紧密结合的要求,两侧边坡可开挖成阶梯状,每级台阶高宽控制在20cm左右,以利稳定和新旧填土的结合。沟槽两端应超过裂缝1m。
(2)回填:在开挖回填处理裂缝时,回填土料应和原堤土类相同,含水量相近,并控制含水量在适宜范围内,土料过干时应适当洒水。回填要分层填土夯实,每层厚度约20cm,顶部高出堤面3~5cm,并做成拱弧形,以防雨水入浸。需要强调的是,已经趋于稳定并不伴随有坍塌崩岸、滑坡等险情的裂缝,才能用上述方法进行处理。当发现伴随有坍塌崩岸、滑坡险情的裂缝,应先抢护坍塌、滑坡险情,待脱险并裂缝趋于稳定后,再按上述方法处理裂缝本身。
3.2 横墙隔断
此法适用于横向裂缝,施工方法如下。
(1)沿裂缝方向,每隔3~5m开挖一条与裂缝垂直的沟槽,并重新回填夯实,形成梯形横墙,截断裂缝。墙体底边长度可按2.5~3.0m掌握,墙体厚度以便利施工为
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