關于水利工程建設中的防洪搶險技術的應用分析

王育鋼

（安徽省蕪湖市南陵縣柏山渠灌區弋江鎮工程管理所，安徽 蕪湖 242400）

對于水利工程而言，保障防洪安全是工程建設過程中的基礎要求，也是評價水利工程建設水平的重要因素，為確保水利工程施工安全，以及后期工程運行過程中的安全性，就需要在實際建設過程中，結合建設地實際情況，以及工程運行需求，合理采用相應防洪搶險技術。因此，加強對于水利工程建設中防洪搶險技術的應用研究和探討是十分有必要的。

1 實際工程建設過程中的防洪搶險技術

1.1 淹沒排除技術

在實際進行水利工程建設施工的過程中，為保障施工安全，在進行河壩、堤防等位置的施工過程中，常用的擋水圍墻即可滿足相應防洪需求，但是由于水利工程建設周期相對較長，難以避免會在枯水期突然出現暴雨等情況，導致超設計洪水暴發，甚至漫過圍堰，進而引發施工安全問題。對此，為排除淹沒施工現場，主要采取的防洪搶險技術措施包括以下三種：第一，緊急關閉上游水庫閥門，減少下泄的洪水，以此保障工場安全。第二，提前加高擋水圍墻，避免洪水漫過圍堰。不過水圍堰堰頂安全超高下限值和堰頂級別有一定要求，對于土石圍堰而言，其3 級堰頂的超高下限為0.7m；對于混凝土圍堰而言，其3 級堰頂超高下限為0.4m，詳細數據如表1 所示。此外，為保障防汛安全，土石圍堰的堰頂寬度應控制在7～10m 之間，混凝土圍堰的堰頂寬度應控制在唉3～6m 之間。第三，將水利工程區域內，除了擋水圍墻之外的阻水物全部拆除，以此擴大流量，達到降低水位的目的。除此之外，為保障施工安全，還應提前做好保護措施，使用加固材料對擋水圍墻進行加固處理，并在洪水發生之前，做好人員以及相應機械設備的轉移。

表1 不過水圍堰堰頂安全超高下限（單位：m）

1.2 堤壩滑坡搶險

常見的堤壩滑坡搶險技術主要包括以下幾種：

第一，濾水土撐法。主要是通過間隔修土撐的方式進行加固處理，該技術措施常用于背水坡排滲不暢，而且滑坡較為嚴重，涉及范圍較大的情況。在實際應用該技術的過程中，需要先進行清理松土，然后順坡挖溝，并在溝內填鋪砂石、梢料等反濾材料的辦法，實際施工措施與滲水搶險過程中使用到導滲溝施工技術相似。挖溝的尺寸、規格等，應結合施工區域實際降水情況等確定。通常情況下，土撐長度為10m 左右，每間隔8～10m 設置一條土撐，并要求土撐頂部應比浸潤線高0.5～2.0m 左右，以此保障加固支撐效果。在施工過程中，若發現坡腳位置穩固性較差，還需要使用石塊、土袋等進行加固處理，并確保加固高度超過水面0.5～1.0m，以此保障加固效果。

第二，濾水后戧法。該技術措施比較適合用于斷面單薄、邊坡較為陡峭，而且濾水材料以及取土較為方便的區域。其主要施工技術措施和作用與濾水土撐類似。值得注意的是，該施工技術的應用長度，需要超過滑坡兩側5～10m 左右，若發現土體本身較為稀軟，滲透性不好，則可以選用反濾材料進行替代。濾水土撐和濾水后戧結構情況如圖1 所示。

圖1 濾水土撐和濾水后戧

第三，濾水還坡法。該技術主要是利用反濾結構，通過將堤壩斷面進行恢復，以此達到搶護還坡的目的。比較適用于背水坡面、排水不暢，而且滑坡嚴重的區域。該技術常見的使用方法包括導滲溝濾水還坡、反濾層濾水還坡、透水體濾水還坡，以及沙土還坡等技術措施。當臨水面的水位高度較高，而且風浪較大的情況之下，可采用背水坡貼坡的方式進行補強，此時要求坡頂寬度在1m 以上，并且放坡的坡度也應緩于原坡，結構情況如圖2 所示。

圖2 濾水還坡法結構示意圖

1.4 堤壩散浸除險

散浸主要指的是在水位較高的情況之下，堤壩的背水坡以及坡腳等位置，土壤潮濕發軟，并且存在滲水情況，也是實際水利工程施工過程中的常見問題。其除險技術主要包括臨水截滲、反濾導滲溝、反濾層以及透水后戧法。臨水截滲的主要措施就是增加阻水層，以此控制滲水量，進而達到穩定堤壩的效果。在此過程中，應加強對于護壁泥漿密度的控制，對于新配泥漿而言，其密度應保持在1.01～1.05t/m3之間，循環過程中，應將密度控制在1.25～1.30t/m3之間，若施工地層相對較為松軟，則可結合實際情況適當增加泥漿密度，并在進行混凝土澆筑施工時，將泥漿密度控制在1.15～1.25t/m3之間，并確保泥漿高度高于水位線0.5m 以上。反濾導滲溝主要是通過在背水坡面挖掘導滲溝，并鋪設反濾材料的方式，將滲水通過導滲溝排出。結構情況如圖3 所示。在實際施工時，應結合實際情況，控制好導滲溝的大小和間距，通常沒5～8m 設置一條導滲溝，溝的深度應控制在0.5～1.0m 之間，寬度應在0.3～0.8m 之間。反濾層法就是通過在滲水坡鋪設反濾層，以此促使滲水排出，達到搶險的目的，常用的反濾材料包括砂石、土工織物等，要求砂墊層無雜質，泥沙含量小于5%；碎石粒徑應小于50mm，含泥量小于5%。在實際進行反濾層施工的過程中，應確保濾層的孔隙率小于28%，以此進一步保障反濾層技術應用效果。

圖3 沙石導濾溝示意圖

2 水利工程建設防洪技術的應用研究

2.1 推拉式防洪堤技術應用

2.1.1 總體結構設計。推拉式防洪堤技術的主要結構包括混凝土固定堤段、活動鋼閘門以及上下部鋼滑軌幾個主要部分，其詳細結構情況如圖4 所示。其中混凝土固定堤段主要為直立擋墻的形式，為保障該擋墻的作用能夠得到充分發揮，擋墻之間的間隔應為38m，并在其內部左右兩側各有一個寬度為1m 的空槽，為上下布滑軌的嵌入提供空間。而活動鋼閘門，則主要包括面板以及橫縱主次梁兩個部分，在汛期，通過關閉鋼閘門，能夠形成封閉擋墻，進而發揮其擋水作用。

圖4 推拉式防洪堤結構

2.1.2 混凝土堤段設計。根據水利工程建設實際情況和需求，混凝土固定堤段的高和寬設計為3m 和5m，并在混凝土堤段的左右邊緣，分別設置1m 寬的空槽，空槽與混凝土墻能夠將堤段劃分為五個寬度相等的區域。其中空槽邊界與固定堤段的距離應控制在10cm 左右，并在固定堤段的下部凹槽當中設置鎖定功能，以此確保在汛期將閘門拉出后，能夠從內部固定閘門位置，避免在洪水流動過程中，閘門發生位移情況，引發洪災。并且要求活動閘門拉出之后，與空槽內部之間的重疊部分達到1m 確保其能夠與固定堤段進行有效銜接。最后，在活動閘門拉出之后，要求其內部的閉鎖裝置能夠自動開啟，確保能夠有效及時穩定住閘門位置，防止橫向移動情況的發生，保障防洪安全。

2.1.3 活動鋼閘門設計。根據混凝土固定堤壩段的長度，要求活動鋼閘門的長度和高度分別為20m 和2.5m，并在綜合考慮實際需求以及經濟成本之后，確定面板厚度為1cm。此外，還包括主梁和次梁的規格設計。其中主梁應設計為邊長為0.2m 的正方形截面，次梁應設計為邊長為0.1m 的正方形截面，并且要求主梁設置在活動鋼閘門邊緣和中間位置，次梁設置在主梁兩側，并保障主次梁之間的間隔控制在0.5m。最后，為降低水流產生的阻力影響，應將鋼閘門設置在迎水位置，而橫縱梁設計在背水側。

在進行上下滑軌設計的過程中，滑軌的整體結構形狀應為U 型，厚度應為2cm，并且為保障滑動的靈活性以及使用的安全性，滑軌的長寬和高的規格分別為78m、0.3m 以及0.22m。除此之外，為避免鋼閘門運行過程中，出現脫軌拆卸等情況，還需要在上部滑軌當中設計寬度為0.05m 的固定結構。下部滑軌的寬度和高度分別為1m和0.8m，此外，還需要在其中設計相應滑輪行走槽，并確保行走槽的尺寸與混凝土固定堤壩保持一致，以此確保鋼閘門推拉行走便利、順暢。此外，還要求在進行下部滑軌安裝的過程中，能夠與混凝土堤壩當中的空槽位置相對應，確保兩個結構之間的空槽能夠有效銜接，以此保障閘門能夠順利拉出。

2.1.4 止水結構。結合推拉式防洪堤壩的實際設計需求，以及功能需求，還需要在以下三個位置設置止水結構。第一，兩個活動閘門的連接位置，以此避免漏水情況的出現；第二，活動閘門與滑軌之間的連接位置；第三，鋼閘門與混凝土堤壩凹槽之間。對此可以采用外貼橡膠止水帶以及P 型止水橡膠的方式進行止水處理。

2.2 移動式防洪墻技術應用

2.2.1 材料選擇。對于移動式防洪墻技術的應用而言，防洪墻擋板材料的選擇直接影響著技術應用效果，根據國內相關設計規范以及國內才材料的參數、性能等進行分析，明確的構建材料的屬性情況，如表2 所示。因此，在實際進行選材的過程中，應通過對防洪墻整體結構穩定性、可靠性，以及經濟性等多方面因素進行合理選材。

表2 材料力學性能情況

2.2.2 擋板跨度確定。經過計算分析發現，當跨度為2m 時，其在水平方向上出現的最大位移能夠達到4.69mm，當跨度為3m 時，其能夠達到的最大位移長達5.66mm，當跨度為3.5m 時，能夠達到的位移長度為6.03mm，當跨度為4m 時，能夠達到的橫向位移長度為6.88mm，由此可知，隨著防洪墻擋板跨度的不斷增加，其位移長度也在不斷擴大，而當跨度設計為5m 時，其立柱撓度能夠達到0.019m，遠遠超過了鋁合金設計規范相關要求，因此其結構穩定性難以達到相應要求，詳細受彎構件容許撓度情況如表3 所示。對此在實際進行擋板跨度設計的過程中，應充分考慮受彎構件容許撓度要求，此外，還需要對跨長對于防洪墻強度的影響進行分析，以此全面確保整體結構的穩定性以及可靠性。

表3 受彎構件容許撓度

2.2.3 立柱高度設計

立柱高度對于防洪墻的影響主要體現在以下兩個方面，一方面，為對于撓度的影響。在實際進行分析設計的過程中，通過保持擋板跨度不斷，對立柱高度進行變化，進而分析防洪墻撓度情況發現，當立柱高度設置為0.95m 的時候，其防洪墻撓度為1.94mm，當立柱高度設置為1.5m 的時候，其防洪墻撓度為4.78mm，隨著立柱高度的不斷增加，防洪墻的撓度也在不斷提升，當立柱高度達到2m 的時候，其撓度能夠達到6.68mm。由此可見，立柱高度的提升不利于防洪墻的穩定性。

另一方面，立柱高度對于防洪墻強度的影響。當擋板跨度值確定的情況下，立柱高度的變化會對防洪墻的強度產生不同程度的影響。當立柱高度為0.97m 時，最大應力為79Mpa，當立柱為1.5m 高時，防洪墻最大應力能夠達到105Mpa，經過一系列測算之后發現，隨著立柱高度的增強，防洪墻的強度也在不斷提升。因此，在實際進行立柱高度設計的過程中，應結合實際情況，通過對防洪墻撓度以及強度的科學控制，合理進行立柱高度的設計，以此保障防洪墻運行使用的安全性、穩定性以及可靠性，保障防洪墻性能能夠滿足實際工程需求。

3 結論

在實際水利工程建設的過程中，為避免各種淹沒、滑坡等安全隱患，需要合理應用相應防洪搶險技術，做好施工期風險排除工作，如超設計洪水淹沒排除技術、滑坡崩塌防治技術，濾水土撐法、濾水后戧法等堤壩滑坡搶險技術，以及堤壩散浸除險技術等。此外，為提升水利工程自身防洪水平，應在建設過程中，合理應用相應防洪技術，如推拉式防洪堤技術，以及移動式防洪墻技術等，并對推拉式防洪堤的相應結構設計進行分析研究，還從材料選擇、擋板跨度確定以及立柱高度設計三個主要方面介紹了移動式防洪墻技術的應用要點。相信隨著對水利工程防洪搶險技術的深入研究和實踐應用，水利工程建設水平也將會得到進一步提升。