第一章 堤防除險(xiǎn)加固的前期工作
為了搞好堤防的除險(xiǎn)加固，應(yīng)做好幾項(xiàng)前期工作。首先應(yīng)收集掌握除險(xiǎn)加固所需的基本資料，以便為堤防的安全評(píng)價(jià)和除險(xiǎn)加固措施的選擇提供科學(xué)依據(jù)，避免盲目性。在此基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地開展堤防的安全復(fù)核工作，并做出是否險(xiǎn)工險(xiǎn)段以及是否進(jìn)行除險(xiǎn)加固的判斷，最后制定合理的除險(xiǎn)加固辦法，以防患于未然。此外，對(duì)汛期采取的臨時(shí)搶險(xiǎn)措施，必須分別具體情況進(jìn)行善后處理，這也是汛后堤防除險(xiǎn)加固必須做好的一項(xiàng)工作。
第一節(jié) 除險(xiǎn)加固所需的基本資料
為了開展堤防的除險(xiǎn)加固工作，應(yīng)對(duì)已有的工程資料進(jìn)行收集，必要時(shí)應(yīng)有針對(duì)性地進(jìn)行工程地質(zhì)勘察工作。所需資料包括：①工程及水文地質(zhì)資料；②工程監(jiān)測、檢查及隱患探測資料；③堤防建設(shè)和出險(xiǎn)情況的歷史資料。這是進(jìn)行堤防安全復(fù)核的重要依據(jù)，也是進(jìn)行堤防除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)和選擇施工方法的科學(xué)基礎(chǔ)。
一、工程及水文地質(zhì)資料
為了進(jìn)行堤防的安全復(fù)核以及除險(xiǎn)加固工程的設(shè)計(jì)和施工，首先應(yīng)收集有關(guān)的工程及水文地質(zhì)資料，包括工程的級(jí)別、工程的重要性、環(huán)境條件、堤身和堤基等有關(guān)材料的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)、堤身和堤基的地層分布等有關(guān)資料。必要時(shí)還應(yīng)該有針對(duì)性地進(jìn)行工程及水文地質(zhì)的勘察工作，查明主要地質(zhì)問題并獲取有關(guān)資料。所涉及的工程及水文地質(zhì)資料主要有：
（一）土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)
1.土的物理性質(zhì)指標(biāo)
常用的土的物理性質(zhì)指標(biāo)主要有：顆粒組成、比重（Gs）、濕密度（ρ）、干密度（ρd）、含水率（ω）、界限含水率（塑限含水率ωP、液限含水率ωL）、孔隙率n、有效孔隙率ne、飽和度Sr、不均勻系數(shù)Cu等。這些均為堤防安全復(fù)核計(jì)算和除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)時(shí)可能用到的資料。
2.土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)
常用的土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)主要有：滲透系數(shù)（k）、抗?jié)B強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（凝聚力c、內(nèi)摩擦角Ф）、壓縮系數(shù)等。這些指標(biāo)主要用于滲流及滲透穩(wěn)定計(jì)算、抗滑穩(wěn)定分析與沉降計(jì)算中。
（二）土的水理性質(zhì)及水質(zhì)分析
對(duì)黃土和分散性粘土應(yīng)了解其濕陷特性、崩解和濕化特性等。這些特性對(duì)工程有重要意義。
水質(zhì)分析的目的主要是為灌漿材料、防滲墻材料以及減壓井的防化學(xué)淤堵設(shè)計(jì)提供資料。
（三）堤防的工程及水文地質(zhì)剖面
堤防的工程及水文地質(zhì)剖面是進(jìn)行堤防安全復(fù)核和除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)所必需的資料，應(yīng)根據(jù)工程及水文地質(zhì)勘察資料并經(jīng)概化后得到。主要包括堤身和堤基的土層分布、分層厚度，地下水的分布、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及邊界條件等，加上通過試驗(yàn)得到的各土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)就構(gòu)成了完整的工程及水文地質(zhì)剖面圖。根據(jù)我國江河堤防的實(shí)際情況，堤防險(xiǎn)工險(xiǎn)段的堤基結(jié)構(gòu)大體上分為三類。
當(dāng)相鄰兩層滲透系數(shù)之比小于5倍時(shí)，可簡化為一層土，采用加權(quán)平均的滲透系數(shù)作為計(jì)算依據(jù)，這種簡化對(duì)滲流計(jì)算成果影響很小。當(dāng)相鄰兩層土的滲透系數(shù)相差100倍以上時(shí)，弱透水層可視為相對(duì)不透水層。由于巖石地基在堤防中極其少見，根據(jù)江河大堤經(jīng)常遇到的地層結(jié)構(gòu)及水文地質(zhì)特性，堤防地基大體上可分為三種類型。
1.單層透水地基
地基中各土層的滲透系數(shù)相差在5倍以內(nèi)。黃河大堤的大部分堤段都可以概化成這種地基。
2.雙層地基
表層為弱透水的土層，下臥強(qiáng)透水的砂礫層，再下面的地層的滲透系數(shù)比砂礫層小100倍以上。長江干堤的許多堤段屬于此類地基。
3.多層地基
不能概化為單層透水地基或雙層地基的其它地基情況都可概化為多層地基。
二、工程監(jiān)測、檢查及隱患探測資料
堤防工程受自然因素的作用和人為活動(dòng)的影響，工作狀態(tài)和抗洪能力都會(huì)發(fā)生不斷的變化，產(chǎn)生工程缺陷或出現(xiàn)其它問題，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，一旦汛期出現(xiàn)高水位，將產(chǎn)生險(xiǎn)情，往往會(huì)措手不及，造成防汛的被動(dòng)局面。因此，應(yīng)對(duì)重要堤防進(jìn)行監(jiān)測、檢查和隱患探測方面的工作，對(duì)威脅堤防安全度汛的隱患要及時(shí)進(jìn)行處理，確保工程安全渡汛。堤防的監(jiān)測、檢查和隱患探測資料是進(jìn)行堤防安全復(fù)核的重要依據(jù)之一，是除險(xiǎn)加固工作需要收集和掌握的資料。
（一）安全監(jiān)測資料
安全監(jiān)測是通過設(shè)置觀測標(biāo)點(diǎn)和傳感器并進(jìn)行定期觀測，根據(jù)觀測資料對(duì)工程進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的一種方法。
安全監(jiān)測主要包括：沉降及水平位移觀測、滲壓觀測、水下地形觀測、裂縫（滑坡）監(jiān)測等方面的內(nèi)容。
（二）安全檢查資料
堤防安全檢查是對(duì)堤防進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的一個(gè)重要手段，分為堤防外部檢查、和堤身隱患檢查。
1.堤防外部檢查
堤防外部檢查一般分為經(jīng)常性檢查、定期檢查和特殊（臨時(shí)）檢查。經(jīng)常性檢查是指由工程管理人員按照崗位責(zé)任制要求進(jìn)行的工程檢查。定期檢查主要是指由基層管理單位按規(guī)定進(jìn)行的工程全面普查，一般每年汛前、汛后各組織進(jìn)行一次“徒步拉網(wǎng)式”的工程普查。特殊檢查是指當(dāng)工程處于非常運(yùn)用條件下（如特大暴雨、颶風(fēng)、地震、持續(xù)高水位等）進(jìn)行的檢查。
外部檢查的主要內(nèi)容有：堤身雨淋沖溝、陷坑、動(dòng)物洞穴、裂縫、滲漏、滑坡、崩岸。堤基的薄弱環(huán)節(jié)，如取土坑、池塘、坑道、未封堵的鉆孔、違章水井等。堤防穿堤建筑物及與堤身結(jié)合部的變形、裂縫、滲漏、淘空等缺陷。
2.堤身隱患檢查
堤身隱患是削弱堤防抗洪能力，造成汛期搶險(xiǎn)的主要根源。不論是汛前檢查，還是平時(shí)管理中的維修養(yǎng)護(hù)，都應(yīng)將它視為重點(diǎn)。
堤防經(jīng)常發(fā)生的隱患主要有：生物洞穴、植物腐爛形成的空隙，堤內(nèi)暗溝、暗管、廢井、墳?zāi)?，堤身填筑隱患（凍土塊、大塊土、工段接頭、新舊堤結(jié)合面、裂縫）等。
（三）隱患探測資料
堤防安全檢查除沿堤進(jìn)行實(shí)地查看和調(diào)查訪問外，還應(yīng)采取一些必要的探測措施，以及早發(fā)現(xiàn)和消除堤身隱患，達(dá)到確保堤防工程安全的目的。常用的探測方法有：人工或機(jī)械錐探、電法探測。
錐探可以根據(jù)錐頭的進(jìn)入速度（阻力）、聲音等，憑感覺判別是否存在隱患，同時(shí)還可以向錐孔內(nèi)灌入細(xì)沙或泥漿，進(jìn)行驗(yàn)證的同時(shí)也對(duì)隱患進(jìn)行了處理。
電法探測是地球物理勘探的一種方法。它是根據(jù)地下巖土層在電學(xué)性質(zhì)上的差異，借助一定的儀器裝置量測其電學(xué)參數(shù)，通過分析研究巖土電學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律，結(jié)合有關(guān)巖土層資料，推斷地下一定深度范圍內(nèi)的隱患存在情況。表1—1給出了幾種常用的探測儀器及功能。
表1－1 常用的幾種電法探測儀 單位
使用儀器
探測內(nèi)容
中國水利水電科學(xué)研究院
SDC-2型大壩滲漏探測儀
堤壩基礎(chǔ)滲漏探測、灌漿加固效果檢驗(yàn)、堤壩隱患普查、安裝測壓管定位以及其他工程地質(zhì)勘探
黃委會(huì)物探大隊(duì)
SD-1型瞬變電磁儀、淺層地震儀或動(dòng)態(tài)信號(hào)接收分析儀、高密度電阻率連續(xù)電測系統(tǒng)
堤壩軟弱土層、堤身裂縫、堤身洞穴、滲漏等隱患的普查及重點(diǎn)探查
山東黃河河務(wù)局
ZDT-I型智能堤壩隱患探測儀
同上
江西九江市水科所
TTY-1型便攜式智能堤壩隱患探測儀
同上
三、堤防建設(shè)和出險(xiǎn)情況的歷史資料
根據(jù)我國堤防工程的實(shí)際情況，由于工程地質(zhì)勘察資料一般較少，因此，堤防建設(shè)和出險(xiǎn)情況的歷史資料，不但是進(jìn)行堤防安全復(fù)核的重要依據(jù)，也是進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)和施工所必須的資料。
堤防建設(shè)資料包括復(fù)堤、改建、擴(kuò)建、加固等方面的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)資料。
對(duì)歷史險(xiǎn)情應(yīng)重點(diǎn)了解：出險(xiǎn)時(shí)間、出險(xiǎn)類型、出險(xiǎn)位置、出險(xiǎn)范圍、出險(xiǎn)程度、出險(xiǎn)水位及歷時(shí)等有關(guān)資料。
為了搞好堤防的除險(xiǎn)加固，應(yīng)做好幾項(xiàng)前期工作。首先應(yīng)收集掌握除險(xiǎn)加固所需的基本資料，以便為堤防的安全評(píng)價(jià)和除險(xiǎn)加固措施的選擇提供科學(xué)依據(jù)，避免盲目性。在此基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地開展堤防的安全復(fù)核工作，并做出是否險(xiǎn)工險(xiǎn)段以及是否進(jìn)行除險(xiǎn)加固的判斷，最后制定合理的除險(xiǎn)加固辦法，以防患于未然。此外，對(duì)汛期采取的臨時(shí)搶險(xiǎn)措施，必須分別具體情況進(jìn)行善后處理，這也是汛后堤防除險(xiǎn)加固必須做好的一項(xiàng)工作。
第一節(jié) 除險(xiǎn)加固所需的基本資料
為了開展堤防的除險(xiǎn)加固工作，應(yīng)對(duì)已有的工程資料進(jìn)行收集，必要時(shí)應(yīng)有針對(duì)性地進(jìn)行工程地質(zhì)勘察工作。所需資料包括：①工程及水文地質(zhì)資料；②工程監(jiān)測、檢查及隱患探測資料；③堤防建設(shè)和出險(xiǎn)情況的歷史資料。這是進(jìn)行堤防安全復(fù)核的重要依據(jù)，也是進(jìn)行堤防除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)和選擇施工方法的科學(xué)基礎(chǔ)。
一、工程及水文地質(zhì)資料
為了進(jìn)行堤防的安全復(fù)核以及除險(xiǎn)加固工程的設(shè)計(jì)和施工，首先應(yīng)收集有關(guān)的工程及水文地質(zhì)資料，包括工程的級(jí)別、工程的重要性、環(huán)境條件、堤身和堤基等有關(guān)材料的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)、堤身和堤基的地層分布等有關(guān)資料。必要時(shí)還應(yīng)該有針對(duì)性地進(jìn)行工程及水文地質(zhì)的勘察工作，查明主要地質(zhì)問題并獲取有關(guān)資料。所涉及的工程及水文地質(zhì)資料主要有：
（一）土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)
1.土的物理性質(zhì)指標(biāo)
常用的土的物理性質(zhì)指標(biāo)主要有：顆粒組成、比重（Gs）、濕密度（ρ）、干密度（ρd）、含水率（ω）、界限含水率（塑限含水率ωP、液限含水率ωL）、孔隙率n、有效孔隙率ne、飽和度Sr、不均勻系數(shù)Cu等。這些均為堤防安全復(fù)核計(jì)算和除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)時(shí)可能用到的資料。
2.土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)
常用的土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)主要有：滲透系數(shù)（k）、抗?jié)B強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（凝聚力c、內(nèi)摩擦角Ф）、壓縮系數(shù)等。這些指標(biāo)主要用于滲流及滲透穩(wěn)定計(jì)算、抗滑穩(wěn)定分析與沉降計(jì)算中。
（二）土的水理性質(zhì)及水質(zhì)分析
對(duì)黃土和分散性粘土應(yīng)了解其濕陷特性、崩解和濕化特性等。這些特性對(duì)工程有重要意義。
水質(zhì)分析的目的主要是為灌漿材料、防滲墻材料以及減壓井的防化學(xué)淤堵設(shè)計(jì)提供資料。
（三）堤防的工程及水文地質(zhì)剖面
堤防的工程及水文地質(zhì)剖面是進(jìn)行堤防安全復(fù)核和除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)所必需的資料，應(yīng)根據(jù)工程及水文地質(zhì)勘察資料并經(jīng)概化后得到。主要包括堤身和堤基的土層分布、分層厚度，地下水的分布、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及邊界條件等，加上通過試驗(yàn)得到的各土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)就構(gòu)成了完整的工程及水文地質(zhì)剖面圖。根據(jù)我國江河堤防的實(shí)際情況，堤防險(xiǎn)工險(xiǎn)段的堤基結(jié)構(gòu)大體上分為三類。
當(dāng)相鄰兩層滲透系數(shù)之比小于5倍時(shí)，可簡化為一層土，采用加權(quán)平均的滲透系數(shù)作為計(jì)算依據(jù)，這種簡化對(duì)滲流計(jì)算成果影響很小。當(dāng)相鄰兩層土的滲透系數(shù)相差100倍以上時(shí)，弱透水層可視為相對(duì)不透水層。由于巖石地基在堤防中極其少見，根據(jù)江河大堤經(jīng)常遇到的地層結(jié)構(gòu)及水文地質(zhì)特性，堤防地基大體上可分為三種類型。
1.單層透水地基
地基中各土層的滲透系數(shù)相差在5倍以內(nèi)。黃河大堤的大部分堤段都可以概化成這種地基。
2.雙層地基
表層為弱透水的土層，下臥強(qiáng)透水的砂礫層，再下面的地層的滲透系數(shù)比砂礫層小100倍以上。長江干堤的許多堤段屬于此類地基。
3.多層地基
不能概化為單層透水地基或雙層地基的其它地基情況都可概化為多層地基。
二、工程監(jiān)測、檢查及隱患探測資料
堤防工程受自然因素的作用和人為活動(dòng)的影響，工作狀態(tài)和抗洪能力都會(huì)發(fā)生不斷的變化，產(chǎn)生工程缺陷或出現(xiàn)其它問題，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，一旦汛期出現(xiàn)高水位，將產(chǎn)生險(xiǎn)情，往往會(huì)措手不及，造成防汛的被動(dòng)局面。因此，應(yīng)對(duì)重要堤防進(jìn)行監(jiān)測、檢查和隱患探測方面的工作，對(duì)威脅堤防安全度汛的隱患要及時(shí)進(jìn)行處理，確保工程安全渡汛。堤防的監(jiān)測、檢查和隱患探測資料是進(jìn)行堤防安全復(fù)核的重要依據(jù)之一，是除險(xiǎn)加固工作需要收集和掌握的資料。
（一）安全監(jiān)測資料
安全監(jiān)測是通過設(shè)置觀測標(biāo)點(diǎn)和傳感器并進(jìn)行定期觀測，根據(jù)觀測資料對(duì)工程進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的一種方法。
安全監(jiān)測主要包括：沉降及水平位移觀測、滲壓觀測、水下地形觀測、裂縫（滑坡）監(jiān)測等方面的內(nèi)容。
（二）安全檢查資料
堤防安全檢查是對(duì)堤防進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的一個(gè)重要手段，分為堤防外部檢查、和堤身隱患檢查。
1.堤防外部檢查
堤防外部檢查一般分為經(jīng)常性檢查、定期檢查和特殊（臨時(shí)）檢查。經(jīng)常性檢查是指由工程管理人員按照崗位責(zé)任制要求進(jìn)行的工程檢查。定期檢查主要是指由基層管理單位按規(guī)定進(jìn)行的工程全面普查，一般每年汛前、汛后各組織進(jìn)行一次“徒步拉網(wǎng)式”的工程普查。特殊檢查是指當(dāng)工程處于非常運(yùn)用條件下（如特大暴雨、颶風(fēng)、地震、持續(xù)高水位等）進(jìn)行的檢查。
外部檢查的主要內(nèi)容有：堤身雨淋沖溝、陷坑、動(dòng)物洞穴、裂縫、滲漏、滑坡、崩岸。堤基的薄弱環(huán)節(jié)，如取土坑、池塘、坑道、未封堵的鉆孔、違章水井等。堤防穿堤建筑物及與堤身結(jié)合部的變形、裂縫、滲漏、淘空等缺陷。
2.堤身隱患檢查
堤身隱患是削弱堤防抗洪能力，造成汛期搶險(xiǎn)的主要根源。不論是汛前檢查，還是平時(shí)管理中的維修養(yǎng)護(hù)，都應(yīng)將它視為重點(diǎn)。
堤防經(jīng)常發(fā)生的隱患主要有：生物洞穴、植物腐爛形成的空隙，堤內(nèi)暗溝、暗管、廢井、墳?zāi)?，堤身填筑隱患（凍土塊、大塊土、工段接頭、新舊堤結(jié)合面、裂縫）等。
（三）隱患探測資料
堤防安全檢查除沿堤進(jìn)行實(shí)地查看和調(diào)查訪問外，還應(yīng)采取一些必要的探測措施，以及早發(fā)現(xiàn)和消除堤身隱患，達(dá)到確保堤防工程安全的目的。常用的探測方法有：人工或機(jī)械錐探、電法探測。
錐探可以根據(jù)錐頭的進(jìn)入速度（阻力）、聲音等，憑感覺判別是否存在隱患，同時(shí)還可以向錐孔內(nèi)灌入細(xì)沙或泥漿，進(jìn)行驗(yàn)證的同時(shí)也對(duì)隱患進(jìn)行了處理。
電法探測是地球物理勘探的一種方法。它是根據(jù)地下巖土層在電學(xué)性質(zhì)上的差異，借助一定的儀器裝置量測其電學(xué)參數(shù)，通過分析研究巖土電學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律，結(jié)合有關(guān)巖土層資料，推斷地下一定深度范圍內(nèi)的隱患存在情況。表1—1給出了幾種常用的探測儀器及功能。
表1－1 常用的幾種電法探測儀 單位
使用儀器
探測內(nèi)容
中國水利水電科學(xué)研究院
SDC-2型大壩滲漏探測儀
堤壩基礎(chǔ)滲漏探測、灌漿加固效果檢驗(yàn)、堤壩隱患普查、安裝測壓管定位以及其他工程地質(zhì)勘探
黃委會(huì)物探大隊(duì)
SD-1型瞬變電磁儀、淺層地震儀或動(dòng)態(tài)信號(hào)接收分析儀、高密度電阻率連續(xù)電測系統(tǒng)
堤壩軟弱土層、堤身裂縫、堤身洞穴、滲漏等隱患的普查及重點(diǎn)探查
山東黃河河務(wù)局
ZDT-I型智能堤壩隱患探測儀
同上
江西九江市水科所
TTY-1型便攜式智能堤壩隱患探測儀
同上
三、堤防建設(shè)和出險(xiǎn)情況的歷史資料
根據(jù)我國堤防工程的實(shí)際情況，由于工程地質(zhì)勘察資料一般較少，因此，堤防建設(shè)和出險(xiǎn)情況的歷史資料，不但是進(jìn)行堤防安全復(fù)核的重要依據(jù)，也是進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)和施工所必須的資料。
堤防建設(shè)資料包括復(fù)堤、改建、擴(kuò)建、加固等方面的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)資料。
對(duì)歷史險(xiǎn)情應(yīng)重點(diǎn)了解：出險(xiǎn)時(shí)間、出險(xiǎn)類型、出險(xiǎn)位置、出險(xiǎn)范圍、出險(xiǎn)程度、出險(xiǎn)水位及歷時(shí)等有關(guān)資料。