关于水利工程建设中的防洪抢险技术的应用分析

王育钢

（安徽省芜湖市南陵县柏山渠灌区弋江镇工程管理所，安徽 芜湖 242400）

对于水利工程而言，保障防洪安全是工程建设过程中的基础要求，也是评价水利工程建设水平的重要因素，为确保水利工程施工安全，以及后期工程运行过程中的安全性，就需要在实际建设过程中，结合建设地实际情况，以及工程运行需求，合理采用相应防洪抢险技术。因此，加强对于水利工程建设中防洪抢险技术的应用研究和探讨是十分有必要的。

1 实际工程建设过程中的防洪抢险技术

1.1 淹没排除技术

在实际进行水利工程建设施工的过程中，为保障施工安全，在进行河坝、堤防等位置的施工过程中，常用的挡水围墙即可满足相应防洪需求，但是由于水利工程建设周期相对较长，难以避免会在枯水期突然出现暴雨等情况，导致超设计洪水暴发，甚至漫过围堰，进而引发施工安全问题。对此，为排除淹没施工现场，主要采取的防洪抢险技术措施包括以下三种：第一，紧急关闭上游水库阀门，减少下泄的洪水，以此保障工场安全。第二，提前加高挡水围墙，避免洪水漫过围堰。不过水围堰堰顶安全超高下限值和堰顶级别有一定要求，对于土石围堰而言，其3 级堰顶的超高下限为0.7m；对于混凝土围堰而言，其3 级堰顶超高下限为0.4m，详细数据如表1 所示。此外，为保障防汛安全，土石围堰的堰顶宽度应控制在7～10m 之间，混凝土围堰的堰顶宽度应控制在唉3～6m 之间。第三，将水利工程区域内，除了挡水围墙之外的阻水物全部拆除，以此扩大流量，达到降低水位的目的。除此之外，为保障施工安全，还应提前做好保护措施，使用加固材料对挡水围墙进行加固处理，并在洪水发生之前，做好人员以及相应机械设备的转移。

表1 不过水围堰堰顶安全超高下限（单位：m）

1.2 堤坝滑坡抢险

常见的堤坝滑坡抢险技术主要包括以下几种：

第一，滤水土撑法。主要是通过间隔修土撑的方式进行加固处理，该技术措施常用于背水坡排渗不畅，而且滑坡较为严重，涉及范围较大的情况。在实际应用该技术的过程中，需要先进行清理松土，然后顺坡挖沟，并在沟内填铺砂石、梢料等反滤材料的办法，实际施工措施与渗水抢险过程中使用到导渗沟施工技术相似。挖沟的尺寸、规格等，应结合施工区域实际降水情况等确定。通常情况下，土撑长度为10m 左右，每间隔8～10m 设置一条土撑，并要求土撑顶部应比浸润线高0.5～2.0m 左右，以此保障加固支撑效果。在施工过程中，若发现坡脚位置稳固性较差，还需要使用石块、土袋等进行加固处理，并确保加固高度超过水面0.5～1.0m，以此保障加固效果。

第二，滤水后戗法。该技术措施比较适合用于断面单薄、边坡较为陡峭，而且滤水材料以及取土较为方便的区域。其主要施工技术措施和作用与滤水土撑类似。值得注意的是，该施工技术的应用长度，需要超过滑坡两侧5～10m 左右，若发现土体本身较为稀软，渗透性不好，则可以选用反滤材料进行替代。滤水土撑和滤水后戗结构情况如图1 所示。

图1 滤水土撑和滤水后戗

第三，滤水还坡法。该技术主要是利用反滤结构，通过将堤坝断面进行恢复，以此达到抢护还坡的目的。比较适用于背水坡面、排水不畅，而且滑坡严重的区域。该技术常见的使用方法包括导渗沟滤水还坡、反滤层滤水还坡、透水体滤水还坡，以及沙土还坡等技术措施。当临水面的水位高度较高，而且风浪较大的情况之下，可采用背水坡贴坡的方式进行补强，此时要求坡顶宽度在1m 以上，并且放坡的坡度也应缓于原坡，结构情况如图2 所示。

图2 滤水还坡法结构示意图

1.4 堤坝散浸除险

散浸主要指的是在水位较高的情况之下，堤坝的背水坡以及坡脚等位置，土壤潮湿发软，并且存在渗水情况，也是实际水利工程施工过程中的常见问题。其除险技术主要包括临水截渗、反滤导渗沟、反滤层以及透水后戗法。临水截渗的主要措施就是增加阻水层，以此控制渗水量，进而达到稳定堤坝的效果。在此过程中，应加强对于护壁泥浆密度的控制，对于新配泥浆而言，其密度应保持在1.01～1.05t/m3之间，循环过程中，应将密度控制在1.25～1.30t/m3之间，若施工地层相对较为松软，则可结合实际情况适当增加泥浆密度，并在进行混凝土浇筑施工时，将泥浆密度控制在1.15～1.25t/m3之间，并确保泥浆高度高于水位线0.5m 以上。反滤导渗沟主要是通过在背水坡面挖掘导渗沟，并铺设反滤材料的方式，将渗水通过导渗沟排出。结构情况如图3 所示。在实际施工时，应结合实际情况，控制好导渗沟的大小和间距，通常没5～8m 设置一条导渗沟，沟的深度应控制在0.5～1.0m 之间，宽度应在0.3～0.8m 之间。反滤层法就是通过在渗水坡铺设反滤层，以此促使渗水排出，达到抢险的目的，常用的反滤材料包括砂石、土工织物等，要求砂垫层无杂质，泥沙含量小于5%；碎石粒径应小于50mm，含泥量小于5%。在实际进行反滤层施工的过程中，应确保滤层的孔隙率小于28%，以此进一步保障反滤层技术应用效果。

图3 沙石导滤沟示意图

2 水利工程建设防洪技术的应用研究

2.1 推拉式防洪堤技术应用

2.1.1 总体结构设计。推拉式防洪堤技术的主要结构包括混凝土固定堤段、活动钢闸门以及上下部钢滑轨几个主要部分，其详细结构情况如图4 所示。其中混凝土固定堤段主要为直立挡墙的形式，为保障该挡墙的作用能够得到充分发挥，挡墙之间的间隔应为38m，并在其内部左右两侧各有一个宽度为1m 的空槽，为上下布滑轨的嵌入提供空间。而活动钢闸门，则主要包括面板以及横纵主次梁两个部分，在汛期，通过关闭钢闸门，能够形成封闭挡墙，进而发挥其挡水作用。

图4 推拉式防洪堤结构

2.1.2 混凝土堤段设计。根据水利工程建设实际情况和需求，混凝土固定堤段的高和宽设计为3m 和5m，并在混凝土堤段的左右边缘，分别设置1m 宽的空槽，空槽与混凝土墙能够将堤段划分为五个宽度相等的区域。其中空槽边界与固定堤段的距离应控制在10cm 左右，并在固定堤段的下部凹槽当中设置锁定功能，以此确保在汛期将闸门拉出后，能够从内部固定闸门位置，避免在洪水流动过程中，闸门发生位移情况，引发洪灾。并且要求活动闸门拉出之后，与空槽内部之间的重叠部分达到1m 确保其能够与固定堤段进行有效衔接。最后，在活动闸门拉出之后，要求其内部的闭锁装置能够自动开启，确保能够有效及时稳定住闸门位置，防止横向移动情况的发生，保障防洪安全。

2.1.3 活动钢闸门设计。根据混凝土固定堤坝段的长度，要求活动钢闸门的长度和高度分别为20m 和2.5m，并在综合考虑实际需求以及经济成本之后，确定面板厚度为1cm。此外，还包括主梁和次梁的规格设计。其中主梁应设计为边长为0.2m 的正方形截面，次梁应设计为边长为0.1m 的正方形截面，并且要求主梁设置在活动钢闸门边缘和中间位置，次梁设置在主梁两侧，并保障主次梁之间的间隔控制在0.5m。最后，为降低水流产生的阻力影响，应将钢闸门设置在迎水位置，而横纵梁设计在背水侧。

在进行上下滑轨设计的过程中，滑轨的整体结构形状应为U 型，厚度应为2cm，并且为保障滑动的灵活性以及使用的安全性，滑轨的长宽和高的规格分别为78m、0.3m 以及0.22m。除此之外，为避免钢闸门运行过程中，出现脱轨拆卸等情况，还需要在上部滑轨当中设计宽度为0.05m 的固定结构。下部滑轨的宽度和高度分别为1m和0.8m，此外，还需要在其中设计相应滑轮行走槽，并确保行走槽的尺寸与混凝土固定堤坝保持一致，以此确保钢闸门推拉行走便利、顺畅。此外，还要求在进行下部滑轨安装的过程中，能够与混凝土堤坝当中的空槽位置相对应，确保两个结构之间的空槽能够有效衔接，以此保障闸门能够顺利拉出。

2.1.4 止水结构。结合推拉式防洪堤坝的实际设计需求，以及功能需求，还需要在以下三个位置设置止水结构。第一，两个活动闸门的连接位置，以此避免漏水情况的出现；第二，活动闸门与滑轨之间的连接位置；第三，钢闸门与混凝土堤坝凹槽之间。对此可以采用外贴橡胶止水带以及P 型止水橡胶的方式进行止水处理。

2.2 移动式防洪墙技术应用

2.2.1 材料选择。对于移动式防洪墙技术的应用而言，防洪墙挡板材料的选择直接影响着技术应用效果，根据国内相关设计规范以及国内才材料的参数、性能等进行分析，明确的构建材料的属性情况，如表2 所示。因此，在实际进行选材的过程中，应通过对防洪墙整体结构稳定性、可靠性，以及经济性等多方面因素进行合理选材。

表2 材料力学性能情况

2.2.2 挡板跨度确定。经过计算分析发现，当跨度为2m 时，其在水平方向上出现的最大位移能够达到4.69mm，当跨度为3m 时，其能够达到的最大位移长达5.66mm，当跨度为3.5m 时，能够达到的位移长度为6.03mm，当跨度为4m 时，能够达到的横向位移长度为6.88mm，由此可知，随着防洪墙挡板跨度的不断增加，其位移长度也在不断扩大，而当跨度设计为5m 时，其立柱挠度能够达到0.019m，远远超过了铝合金设计规范相关要求，因此其结构稳定性难以达到相应要求，详细受弯构件容许挠度情况如表3 所示。对此在实际进行挡板跨度设计的过程中，应充分考虑受弯构件容许挠度要求，此外，还需要对跨长对于防洪墙强度的影响进行分析，以此全面确保整体结构的稳定性以及可靠性。

表3 受弯构件容许挠度

2.2.3 立柱高度设计

立柱高度对于防洪墙的影响主要体现在以下两个方面，一方面，为对于挠度的影响。在实际进行分析设计的过程中，通过保持挡板跨度不断，对立柱高度进行变化，进而分析防洪墙挠度情况发现，当立柱高度设置为0.95m 的时候，其防洪墙挠度为1.94mm，当立柱高度设置为1.5m 的时候，其防洪墙挠度为4.78mm，随着立柱高度的不断增加，防洪墙的挠度也在不断提升，当立柱高度达到2m 的时候，其挠度能够达到6.68mm。由此可见，立柱高度的提升不利于防洪墙的稳定性。

另一方面，立柱高度对于防洪墙强度的影响。当挡板跨度值确定的情况下，立柱高度的变化会对防洪墙的强度产生不同程度的影响。当立柱高度为0.97m 时，最大应力为79Mpa，当立柱为1.5m 高时，防洪墙最大应力能够达到105Mpa，经过一系列测算之后发现，随着立柱高度的增强，防洪墙的强度也在不断提升。因此，在实际进行立柱高度设计的过程中，应结合实际情况，通过对防洪墙挠度以及强度的科学控制，合理进行立柱高度的设计，以此保障防洪墙运行使用的安全性、稳定性以及可靠性，保障防洪墙性能能够满足实际工程需求。

3 结论

在实际水利工程建设的过程中，为避免各种淹没、滑坡等安全隐患，需要合理应用相应防洪抢险技术，做好施工期风险排除工作，如超设计洪水淹没排除技术、滑坡崩塌防治技术，滤水土撑法、滤水后戗法等堤坝滑坡抢险技术，以及堤坝散浸除险技术等。此外，为提升水利工程自身防洪水平，应在建设过程中，合理应用相应防洪技术，如推拉式防洪堤技术，以及移动式防洪墙技术等，并对推拉式防洪堤的相应结构设计进行分析研究，还从材料选择、挡板跨度确定以及立柱高度设计三个主要方面介绍了移动式防洪墙技术的应用要点。相信随着对水利工程防洪抢险技术的深入研究和实践应用，水利工程建设水平也将会得到进一步提升。