防洪减灾应急构件及措施研究★

谢一飞 牟 钊 谢明硕 宋月歆

(石家庄铁道大学土木工程学院，河北石家庄 050043)

由于我国的地质和气候特点，因此每年均会由于降水而导致洪涝灾害、滑坡泥石流等地质灾害和路基垮塌等工程病害。

目前相应的应急抢险多以人工堆砌材料为主，不但抗灾害能力差且效率低下，不能快速设置和拆除;部分采用金属构件的防汛设施造价高、适应软弱地基能力差而限制了其使用。因此为确保人民群众生命财产安全，减少洪涝等灾害诱发的损失，则需要研究造价低、便于储运、效率高、便于拆除或转作长期设施要求等应急抢险设施［1］。

1 相关背景

我国地域广阔，北接至寒温带，南至热带，具有多种气温带，东临太平洋，西部深入亚欧大陆腹地，东部与西部地区干湿差异明显，并且我国地势高低起伏差异巨大，地形复杂多变，更加剧了我国的气候的复杂性。

我国受地理位置、地形起伏与气温带的影响，使我国大部分地域呈大陆性季风气候，受其影响我国大部分地域的气温年较差与降水的季节差异和年际差异比世界同纬度地区偏大。夏季，全国高温炎热，并且比全球同纬度的很多地域气温偏高(高原、高山除外)。由于受到海陆热力性质差异与季风的影响，使我国雨热同期，东部大部分地区降水量多。大陆性气候强，温差大，降雨年际差异大。

我国地处欧亚大陆东南缘与印度板块和太平洋板块交汇，地壳运动活跃，经过了漫长的地质演化过程，地势起伏巨大，且地质构造复杂，西南地区的青藏高原被称为世界屋脊，拥有全球海拔最高点的珠穆朗玛峰，同时全球海拔最低点马里亚纳海沟也十分靠近中国大陆。同时又因中国大陆受到环太平洋地震带和地中海喜马拉雅地震带影响，地震等地质灾害频发［2］。

复杂的气候条件加之复杂的地质环境，使我国地质灾害频发，损失巨大。相关资料表明，区域性的大、暴雨和久雨常常会引发大量滑坡，据估计仅在20世纪80年代，我国西南、西北地区发生一次性直接经济损失在千万元以上的灾难性崩塌事件就有十余起，伤亡多人，直接经济损失近亿元。泥石流是指在地形险峻的山区或其他沟谷深壑且拥有大量疏松堆积物，由于大量雨雪浸润或其他自然灾害激发的山体滑坡并携带有大量泥沙和石块的特殊洪流。突然性，流速快，流量大，体积容量大和破坏力强等是泥石流的主要特点。泥石流发生时经常会对公路、铁路、桥梁等交通设施造成破坏中断交通，大型泥石流甚至可以冲毁工厂、城镇和农田水利工程，是山区主要的自然灾害之一。同时泥石流的发生也与崩塌滑坡有很大关系［3］。

2 应用现状

2.1 传统措施

传统措施对大型机械依赖度低，可在缺少大型机械或辅助机械的情况下进行应急抢险施工。传统措施一般采用护脚抗冲、减载加帮等办法预防抢护堤坝临水坡因水流冲刷或水位骤降，引发的堤坝坡面或坡脚崩塌、滑脱的问题。通常采用抛投土袋、柳石枕、块石、胶泥柳枕等物体进行防护［4］。在堤坝或建筑物坍塌严重时，可用“三爪木排土袋”(在三根绑成三角架形的木桩上绑横木组成平台，再在平台上放几十个用绳索连成一体的土袋，沿堤坡推入坍塌部位);还可用兜网土袋(在一个尼龙大网兜内放十几或几十个土袋)集中抛投。

2.2 石笼应用

抗洪抢险中也经常用到石笼。主要为格宾石笼和钢筋石笼［5］。以开放式钢筋石笼在拉萨河城区中段防洪工程中的应用为例，首先按照钢筋石笼制作和安放施工图纸对堤防进行放线，确定每一个钢筋石笼的位置，对每个位置的水下地形均进行测量，包括地形的挖深和平整。然后按照河底的实际情况清理，以便钢筋石笼的平稳安放，清理完成后开始焊接钢筋石笼(钢筋石笼的尺寸、钢筋长度和石笼的架构根据清理后的地形确定)。钢筋石笼焊接制作完成后，因需要准确平稳安放钢筋石笼，故采用汽车起重机吊运人工绳索牵拉协助的方式进行安放。石笼安放完成后，用石料将钢筋石笼填平。

2.3 防洪墙

防洪墙因具有应用范围广、安装和拆卸快速、可堆叠利于收藏、较强的抗水压能力等优点使其在洪灾抢险中的应用范围不断扩大［6］。以移动防洪墙为例，通常，装配式移动防洪墙由以下部分组成:叠梁板、立柱、支撑、止水橡胶、压紧装置、基础及预埋件。多设置于大型港口码头、江河堤坝上、铁路隧道口、高速公路涵洞口、人防洞口等处，用于汛期来临时防汛御洪。防洪墙由防洪挡板组合安装构成，利用立柱下压杠杆迫紧装置将防洪挡板压紧，同时利用洪水对防洪挡板横向侧压冲击力将防洪墙各处防水胶条压紧，以防止其向外渗水，降低防洪效果。

2.4 分析

上述措施在抗洪防灾、减少地质灾害过程中均发挥了积极作用，但同时均存在需改进之处。常规的抛投土袋、块石、柳石枕、胶泥柳枕等在无大型机械设备时仍能发挥作用，但存在抢险施工速度慢，易被洪水冲蚀等不足，很难达到预期目的，浪费大量人力物力，影响抢灾进度。防洪墙虽然在阻隔洪水上作用明显，但不适用于抢修因洪水坍塌损毁的道路等，而且制作防洪墙需用到钢材等，成本高，不易搬运。抗洪抢险时，经常发生洪水冲毁道路的情况，大型机械很难及时到达施工常规的石笼等运输困难，且施工时需要大型机械辅助，不适宜现场泥泞等交通不便的情况。

3 土工合成材料应用

土工合成材料的出现有近百年的历史了，已经发展为诸多种类的产品，其中在水利工程中典型的早期应用有:1957年荷兰首先在护岸工程中应用了尼龙纤维有纺织物制成的充砂管袋等。我国的土工合成材料产业起步较晚、但是发展迅速，在20世纪60年代我国即在水利设施防渗工程中应用土工膜，自20世纪70年代起即将土工织物用于河道等工程;尤其是在1998年的长江、松花江和嫩江流域特大洪灾期间，土工合成材料在防汛抢险、维修加固、后期治理等工程中发挥了显著作用。近年来随着土工合成材料研究、设计及应用水平的提高，以及其种类、功能的拓展，其在工程领域的应用范围、用量不断扩大，并发挥出了优越的经济和工程效益［7］。土工合成材料按照其种类的不同，可主要发挥反滤、排水、防渗、防护、加筋等功能。可基于土工合成材料的基本特性，研究和制作可用于防汛抢险、防灾减灾的相应产品。如采用土工格栅、土工格室、编织袋等对传统的石笼设施进行改进，则可实现可折叠，便于加工制造、储存运输、便于使用，可使用于较差地基条件下的复合式抢险加固结构。

4 结语

本文针对我国的气候及地质特点，对洪涝、泥石流等地质灾害的应急抢险措施进行了分析总结，并结合土工合成材料特性提出了新的思路，可供相关研究应用参考，具备较好的推广价值。

致谢:本论文是在石家庄铁道大学土木学院吕鹏副教授、王贺博士指导下完成的，特此致谢。