一种基于锚阵生根-振冲植桩的堤防溃口堤头裹护方法

本发明属于堤防溃口堤头裹护，涉及一种基于锚阵生根-振冲植桩的堤防溃口堤头裹护方法。

背景技术：

1、我国作为一个江河纵横的国家，已建成33.06万公里河流堤防。这些河流堤防在水源配置、抵御洪灾等多个领域发挥了重要作用。然而，堤防溃决一直严重威胁着防洪安全，随着近年来气候变化造成的极端暴雨洪涝灾害频发，更加剧了堤防溃决风险。堤防一旦溃口，将对下游人民生命财产造成灾难性的损失，政治和经济影响巨大。因此，及时对堤防溃口实施堵复工作，尽量减小灾害损失具有重要意义。其中，对溃口堤头进行快速裹护与稳定加固是实施堤防溃口封堵的首要任务。即运用封堵材料对溃口口门两边的断堤头进行快速裹护，防止断堤头扩展，并为后续的进占、合龙与闭气提供一个稳固的施工场地。

2、现有的堤防溃口堤头裹护方案，存在的主要问题在于：

3、大部分堤防溃口发生在汛期，堤防两侧都是水，从而导致交通不利、施工场地狭窄、封堵材料筹集运输困难。同时，现有的堤防溃口裹护技术(如搂厢技术、丁坝防护技术等)在极端溃口条件下存在难以“落底生根”、采用的设备器材组装时间较长、施工缓慢等问题。因此，无法对溃口堤头进行快速且有效的裹护，遏制口门发展。

4、河南黄河勘测规划设计研究院有限公司提出一种基于阻拦自闭的江河快速抢堵方法，该方法将铅丝笼进行串联，向笼内装填砂石，随后投入溃口中，在堤防溃口形成铅丝网砂石笼裹头防护体，遏制堤防溃口口门进一步扩展，减小后续进占、合龙与闭气的难度。然而，铅丝网砂石笼难以在高流速、大纵深溃口条件下保持稳定。

5、综上所述，单一的溃口堤头裹护技术无法满足高流速、大纵深条件下的溃口堤头裹护需求。因此，如何借助现代技术和装备，充分利用堤防溃口区域可用的封堵材料，快速组装抛投封堵材料，并保证封堵材料在溃口水流中的稳定性，是溃口堤头裹护亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有溃口堤头裹护技术无法快速且有效地裹护堤防溃口堤头的问题，提供一种基于锚阵生根-振冲植桩的堤防溃口堤头裹护方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种基于锚阵生根-振冲植桩的堤防溃口堤头裹护方法，包括以下步骤：

4、(1)削坡打尖：削低溃口两侧堤顶，扩大堤头施工平台，减小堤顶与溃口水位的高差，便于裹护体与堤头紧密结合，防止发生溃膛险情。

5、(2)修筑大网兜防护体：制作大网兜，在下堤头和上堤头的临河侧和背河侧分别修筑大网兜防护体，防止正流和回流对堤防的淘刷，同时进一步拓宽施工平台。

6、(3)发射火箭锚、滑投钢网石笼：通过火箭锚发射器，从溃口堤头两侧发射带索火箭锚，火箭锚按照预先设定位置进行锚定，将锚索拴系于岸边固定桩，利用安装在锚索上的挂钩将钢网石笼滑投至溃口预设位置，随后向钢网石笼的空隙处抛入大块石，形成与溃口水平面向上游侧呈30～45°角的防冲矶头，作为阻水体；

7、(4)植入钢管桩，抛投土工袋并推入钢网石笼：通过振冲植桩设备在步骤(3)阻水体的背河侧植入钢管桩，通过将螺纹钢插入钢管桩端部的圆孔，对钢管桩进行搭接，并用螺母固定，在钢管桩内侧投入土工袋，随后将串联至一定长度的钢网石笼推入溃口中；

8、(5)在堤防溃口两侧同时抛投大网兜、石料、土料：依托已经完成的封堵体、向溃口两侧同时抛投大网兜、石料、土料，形成以火箭锚、钢管桩为基础的溃口堤头裹护体。

9、进一步地，所述的大网兜采用直径2cm的高强度丙纶、绵纶绳制成，网眼25cm2，进口用较粗的高强度丙纶、绵纶绳做网框，内装块石。

10、进一步地，所述的锚索长度和直径根据火箭锚预先设定的锚定位置和溃口水力条件进行确定，材料为特毅纶或钢丝，拴系锚索的固定桩呈梅花状布置。

11、进一步地，所述的钢管桩直径为30cm～40cm，长度为15m～20m，排距1.5m，桩距2m，桩与桩之间通过精轧螺纹钢连接，并在精轧螺纹钢的两端通过螺母进行固定。

12、进一步地，所述的钢网石笼通过铅丝环扣将钢丝网片龙骨缝合而成。

13、进一步地，所述的溃口堤头裹护体高于水面1m～2m，同时下堤头的裹护范围会大于上堤头的裹护范围。。

14、本发明的有益效果如下：

15、(1)针对传统溃口堤头裹护技术存在无法快速“生根”、整体性和稳定性较差等问题。本发明以火箭锚、振冲植桩技术为基础，联合钢网石笼、大网兜、块石等传统封堵技术，有效克服了上述缺陷，至少具有以下有益效果：

16、钢网石笼网片具有便于生产携带，现场封装快捷迅速的优点，同时，将火箭锚发射至溃口预定位置，利用锚索滑投钢网石笼，通过火箭锚为钢网石笼提供锚固力，使得钢网石笼能够稳固于河床上，快速形成以钢网石笼为基础的抗冲体，能有效地减小水流对断堤头的冲刷，稳固断堤头，并为后续的封堵材料抛投入水创造有利条件；钢管桩之间通过螺纹钢相互支撑和拉扯，保证了钢管桩的整体性和稳定性，在钢管桩的内侧抛入土工袋，土工袋受到钢管桩的约束，增加了自身在水流中的抗冲能力，保证不被水流冲走或冲垮，且以钢管桩为基础形成的封堵体也能对钢网石笼起到支撑作用。本发明将火箭锚、振冲植桩技术和钢网石笼、大网兜、土工袋等传统封堵技术有机结合，增加了封堵材料的整体性和稳定性，能够较好地保证封堵体立足于堤防溃口水流中(即实现本发明所述的锚阵生根、振冲植桩)。

17、(2)针对传统现有堤防溃口堤头裹护技术另一个缺陷是：为了封堵材料在溃口水流中稳固立足，往往使用大型机械设备，然而，一些大型机械设备存在组装速度慢、不能快速抛投封堵材料的缺点，导致溃口堤头裹护效率低下。本发明采用的火箭锚和振冲植桩设备，能够迅速抵达抢险现场并进行快速组装，同时，运用的封堵材料(如钢网石笼、大网兜、土工袋等)具有易于就地取材、能够快速封装和抛投等优点，从而实现堤防溃口堤头快速裹护的目的。

技术特征：

1.一种基于锚阵生根-振冲植桩的堤防溃口堤头裹护方法，其特征在于，所述方法首先，在溃口上游侧发射带索火箭锚(12)，通过锚索(4)滑投钢网石笼(6)，并将大块石(7)抛投至钢网石笼(6)空隙处，形成以钢网石笼(6)为主的阻水体，消减水流对堤头的冲击力；其次，在阻水体背河侧植入钢管桩(9)，依托钢管桩(9)抛投土工袋(11)，再次，将串联的钢网石笼(6)推入溃口中，构成以火箭锚(12)、钢管桩(9)为基础的封堵体；最后，抛投大网兜(3)、石料、土料(8)，实现堤防溃口堤头快速裹护。

2.根据权利要求1所述的一种基于锚阵生根-振冲植桩的堤防溃口堤头裹护方法，其特征在于，具体步骤如下：

3.根据权利要求1所述的一种基于锚阵生根-振冲植桩的堤防溃口堤头裹护方法，其特征在于，所述大网兜(3)采用直径2cm的高强度丙纶、绵纶绳制成，网眼25cm2，进口采用高强度丙纶、绵纶绳做网框，内装块石。

4.根据权利要求1所述的一种基于锚阵生根-振冲植桩的堤防溃口堤头裹护方法，其特征在于，所述的锚索(4)长度和直径根据火箭锚(12)预先设定的锚定位置和溃口水力条件进行确定，材料为特毅纶或钢丝。

5.根据权利要求1所述的一种基于锚阵生根-振冲植桩的堤防溃口堤头裹护方法，其特征在于，所述的钢管桩(9)直径为30cm～40cm，长度为15m～20m，排距1.5m，桩距2m，所述的钢管桩(9)植入水底后，钢管桩(9)上部圆孔(13)的高度高于水面。

6.根据权利要求1所述的一种基于锚阵生根-振冲植桩的堤防溃口堤头裹护方法，其特征在于，所述的堤防溃口堤头裹护体高于水面1m～2m，同时下堤头(1)的裹护范围大于上堤头(2)的裹护范围。

技术总结一种基于锚阵生根‑振冲植桩的堤防溃口堤头裹护方法，属于水利工程领域。利用火箭锚和钢管桩在水流中埋设迅速、易于“生根”的特点，首先，在溃口上游侧发射带索火箭锚，通过锚索滑投钢网石笼，并将大块石抛投至钢网石笼空隙处，形成以钢网石笼为主的阻水体；其次，在阻水体背河侧植入钢管桩，依托钢管桩抛投土工袋，随后，将串联的钢网石笼推入溃口中，构成以火箭锚、钢管桩为基础的封堵体；最后，抛投大网兜、石料、土料，实现堤防溃口堤头快速裹护。本发明将火箭锚、振冲植桩技术和传统封堵技术有机结合，增加封堵材料的整体性和稳定性，能够保证封堵体立足于堤防溃口水流中；能够解决传统封堵材料难以在堤防溃口“稳定生根”的难题，实现堤防溃口堤头快速裹护的目的。技术研发人员：徐斌,王翔宇,庞锐,周扬受保护的技术使用者：大连理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29