摘 要：韓墩總干經(jīng)過長年的運(yùn)行，原有地理環(huán)境條件發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的巨大變化。隨著渠道內(nèi)部泥沙淤積的減輕，清淤數(shù)量及頻次減少，堤壩型式隨之逐漸固化，新時(shí)期出現(xiàn)新情況，難以再用傳統(tǒng)的方法解決。該文通過現(xiàn)狀分析和歷史比較，對(duì)堤壩外坡坍塌毀損問題進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，提出客觀治理設(shè)想，以供借鑒。

關(guān)鍵詞：韓墩總干 外坡失穩(wěn) 治理措施

中圖分類號(hào)：S277.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（a）-0118-01

濱州市韓墩引黃總干堤壩運(yùn)行50余年，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和工程建設(shè)管理方式的改進(jìn)，傳統(tǒng)的水力沖填清淤、堤外占地放土的施工方法已不適用新形勢(shì)的要求?？偢扇尉汛_權(quán)劃界，工副業(yè)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目日益增多，居民點(diǎn)內(nèi)遷擴(kuò)展，兩岸堤壩以外早已不再是單純基本農(nóng)田，使得總干堤腳邊界以外土地難以再臨時(shí)征占放土。尤其隨著西岸壩頂瀝青管理路的建成使用、綠化樹木成林率的提高以及周邊農(nóng)地與干渠壩頂相對(duì)高差的加大，都對(duì)堤壩邊坡的穩(wěn)定構(gòu)成威脅且難以修復(fù)?？偢?0 km長堤邊坡工程的穩(wěn)定狀況，事關(guān)供水事業(yè)的成敗與安全，對(duì)整體工程的安全性、經(jīng)濟(jì)性起重要的制約作用，影響著灌區(qū)工程的投資使用效益。因而，對(duì)此進(jìn)行研究具有廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。

1 原因分析

1.1 壩頂與周邊農(nóng)地高差的影響

總干渠未襯砌之前，兩側(cè)堤壩與周邊農(nóng)地落差極小，外側(cè)邊沿存在廣闊的堤防淤背區(qū)，100 m以內(nèi)農(nóng)地每年冬季都會(huì)被征用做為放淤區(qū)，不存在外邊坡失穩(wěn)問題。然而自渠道襯砌后，內(nèi)邊坡糙率降低，渠內(nèi)水流速增大，加之黃河水含沙量逐年減小，渠內(nèi)淤積減輕，特別是西岸壩型逐漸固定下來。壩坡外堤腳邊界以外歸屬縣區(qū)管理，由于地方上對(duì)于土方的需求逐年增長，周邊農(nóng)田壩坡淤背區(qū)的土方被大量倒賣流失，造成淤背區(qū)缺失，邊坡傾斜面過大。尤其是引黃閘至牛王閘之間14 km渠段平均高差可達(dá)3 m多。灌區(qū)土質(zhì)以粉質(zhì)砂壤土和粉質(zhì)壤土居多，且厚度變化較大，分布不穩(wěn)定，土質(zhì)松散，失水后易坍塌。

土質(zhì)堤壩由于外邊沿的土體存在較大的坡面傾斜，在坡體自身重力以及其他外力的聯(lián)合作用下，導(dǎo)致整個(gè)坡體存在由高到低滑動(dòng)的趨勢(shì)；在坡體土自身強(qiáng)度和一定的工程措施保護(hù)下，產(chǎn)生抵抗坡體下滑的向上力。假設(shè)邊坡土體自身某作用面上的下滑力大于其內(nèi)部阻止滑動(dòng)的抵抗力，土體必將呈現(xiàn)滑動(dòng)，即失穩(wěn)；如果下滑力不及抵抗力，則可認(rèn)為邊坡恒穩(wěn)。邊坡土受力情況比較復(fù)雜，影響外坡穩(wěn)定的因素較多，簡單歸納起來主要有：土體自身的物理力學(xué)性質(zhì)；堤壩型式和外形尺寸；加固措施；工作條件。對(duì)于砂土質(zhì)堤壩而言，夏季雨水的沖刷和滲漏是造成堤防外邊坡坍塌失穩(wěn)損毀的主要因素，土體內(nèi)部較高的含水率改變了壩體組成材料的物理力學(xué)性質(zhì)和工作條件。較高的落差使得壩頂樹木根系難以吸收水分造成根系不發(fā)達(dá)；邊坡傾斜面過大表面草本植物根系不發(fā)達(dá)；所以當(dāng)排水水流較大時(shí)，土體易流失坍毀。水對(duì)土體的影響有：一是使得內(nèi)部剪應(yīng)力增加；再一個(gè)使得土體自身抗剪強(qiáng)度降低。

1.2 總干管理路的影響

瀝青管理路位于西岸壩頂內(nèi)側(cè)，瀝青寬度4 m，灰土寬度5 m，實(shí)際占寬7～8 m，且里高外低未建設(shè)專門排水設(shè)施。路外側(cè)綠化樹木區(qū)寬約7～9 m不等，壩頂總寬度不超16 m。瀝青表面無滲水能力，雨季時(shí)大量路面積水涌向外側(cè)綠化區(qū)，壩體經(jīng)過長時(shí)間浸泡松軟，極容易形成流溝暗隙，管涌后容易坍塌毀損。

水流的沖擊力對(duì)土體穩(wěn)定性也會(huì)有一定影響。根據(jù)土層深度、緊密度的差異，土層越淺顆粒越松散。在地表水流帶動(dòng)下，在壩坡表面流動(dòng)的水不斷沖刷整個(gè)坡面的松散顆粒，繼而形成溝槽、低凹地。在蓄水能力超出可耐受程度時(shí)，不但形成較大向下荷載力，且土體中的孔隙水會(huì)對(duì)壩體產(chǎn)生一定的靜水壓力?？紫端畨毫ψ饔梅较蚺c孔隙面垂直，其大小受水頭影響。水頭越高則靜水壓力越大。靜水壓力對(duì)壩坡土體產(chǎn)生下行的滑動(dòng)推力，當(dāng)孔隙水壓力劇增時(shí)則可能引發(fā)滑坡，壩體穩(wěn)定程度降低。土體滑坡通常是從坡頂水沖槽和裂縫出現(xiàn)后開始的。

1.3 壩頂綠化樹木的影響

壩頂樹木的種類以楊樹為主，此類植物特點(diǎn)是根系發(fā)達(dá)，耐旱耐堿，對(duì)壩坡穩(wěn)定作用顯著。缺點(diǎn)是若栽植間距較小或樹種選擇不當(dāng)，樹頂高度過高或胸徑過細(xì)，加上根系較淺，都極容易造成雨季邊坡土流失時(shí)被狂風(fēng)刮倒連帶周圍樹木，甚至倒而不死，根系下空洞難以發(fā)現(xiàn)影響雨后壩坡填土修復(fù)。

水滲進(jìn)土體使得土體密度增加、剪應(yīng)力增大。水在坡表面排泄受阻將會(huì)加大土體重量，增加坡體下滑力。含水量大會(huì)使土體內(nèi)部聯(lián)結(jié)變?nèi)?、?qiáng)度降低，從而導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度降低。在滲流過程中對(duì)邊緣顆粒施加一個(gè)動(dòng)水壓力，其大小與流動(dòng)水的體積、容重和水力梯度有關(guān)，與水流方向一致，是體積力。結(jié)構(gòu)面填充物受水的浮力作用重量降低，當(dāng)動(dòng)水壓力稍大時(shí)會(huì)帶走填充物顆粒，侵蝕掏空更大范圍的填充物。水流還會(huì)磨平表面粗糙的土顆粒使其變得光滑，從而降低內(nèi)部摩擦系數(shù)，減小邊界抗滑力使得邊坡土體變的不穩(wěn)定。

2 整治措施

可見造成總干外坡坍塌失穩(wěn)的主要因素是水。尤其是流動(dòng)水流對(duì)壩體穩(wěn)定性的危害為甚，從而實(shí)施治水工程將是保證堤壩安全的主要措施，包括壩面及壩體排水。由于瀝青路面橫向比降已定，只能實(shí)行傾向外坡的排水方案。設(shè)置合理數(shù)量的壩面截水溝、外邊溝、排水溝及跌水、急流槽是非常必要的。壩腳處開挖界溝與農(nóng)田排水溝連通，避免臨界農(nóng)田受澇。另外壩體排水設(shè)施有滲溝、盲溝及斜管等。滲溝主要作用是截排路面及地表上的下滲雨水；盲溝主要用于截排或引排路面積水；斜管用于排除盲溝內(nèi)積水，可選擇水平鉆機(jī)或直接開挖壩頂埋置排水管。以上措施均需論證試驗(yàn)，能設(shè)則設(shè)，能省則省，盡量避免對(duì)堤壩的過度擾動(dòng)。同時(shí)，在坡面選擇合適草種，通過植草綠化的方法減少水對(duì)坡面的滲入。

3 結(jié)語

雨水對(duì)壩坡的影響是多方面、多角度的，在考慮防止堤壩外坡失穩(wěn)鞏固壩體時(shí)，首先應(yīng)考慮對(duì)水流的疏導(dǎo)，而不是盲目圍堵。做好地表排水系統(tǒng)和壩體排水系統(tǒng)，使雨水對(duì)壩坡的危害削減到最低限度；其次針對(duì)不同壩型不同部位，區(qū)別采取不同方法加固，組合使用各類措施。本著實(shí)事求是的原則，進(jìn)行綜合試驗(yàn)論證，盡量采取最優(yōu)方法取得最理想的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]胡衛(wèi)兵.廣安高橋水電站水力機(jī)組增容防蝕改造設(shè)計(jì)[D].成都：西華大學(xué)，2006.

[2]孫見波.基于數(shù)值試驗(yàn)的水輪機(jī)改造技術(shù)的研究[D].成都：西華大學(xué)，2006.