摘 要 丁壩是航道整治工程中最常見的一種建筑物，受水流沖擊作用，丁壩水毀現(xiàn)象非常嚴(yán)重，穩(wěn)定性能差。本文結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，研究出了一系列適合不同水流條件和地形條件的預(yù)防措施，大大提高了丁壩整治建筑物的整體穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞 丁壩 結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性 預(yù)防措施

一、概述

隨著國家“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的實(shí)施，水運(yùn)業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭。然而對(duì)于長江上游航道急流險(xiǎn)灘多，航道等級(jí)低和通航能力差等特點(diǎn)，需要對(duì)長江上游航道進(jìn)一步加強(qiáng)建設(shè)，并配套建設(shè)相應(yīng)的維護(hù)設(shè)施。

在航道整治和維護(hù)的過程中，丁壩是一種最常用的整治建筑物，但是丁壩在使用過程中，由于受水流動(dòng)力、壩體結(jié)構(gòu)、人類生活生產(chǎn)活動(dòng)及維護(hù)管理等因子的影響，致使丁壩出現(xiàn)水毀現(xiàn)象的頻率很高。

大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，丁壩的壩頭、壩根及壩面等部位在水流作用下?lián)p壞最嚴(yán)重，這使得丁壩整治建筑物的工作性能不能滿足航運(yùn)的要求，使國家蒙受了大量的損失，為了能夠加強(qiáng)丁壩的防沖性能，保證丁壩穩(wěn)定性，進(jìn)行丁壩結(jié)構(gòu)型式和管理措施的研究顯得很有必要。

二、丁壩材料和結(jié)構(gòu)型式預(yù)防措施

散拋石壩體，干砌條石和漿砌條石壩面結(jié)構(gòu)是川江目前主要的航道整治建筑物。丁壩和順壩的頂寬為2～3m，潛壩頂寬為3～5m，迎水邊坡為1：1.5～1：2.0，背水邊坡為1：1.5～1：2.5。川江的河床地質(zhì)較好，一般情況下，這種結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，但在水流流速較大的灘段，這種壩體結(jié)構(gòu)仍將會(huì)出現(xiàn)毀壞。為了進(jìn)一步增強(qiáng)川江航道整治建筑物的穩(wěn)定性和耐久性，減少工程建成后的維護(hù)工作量，維持整治效果，在長江上游瀘渝段及敘瀘段試驗(yàn)性的使用了一些新型材料結(jié)構(gòu)，較好地保持了整治建筑物的穩(wěn)定。

（一）鋼筋砼箱體壩面+砼塊鉸鏈排護(hù)背水坡+拋石壩體（如圖1所示）

壩體由下部拋石壩體和上部鋼筋砼空心箱型壩體及砼塊鉸鏈排護(hù)面三部分組成。壩體下部仍采用散拋塊石，迎水坡坡度為1：1.5，背水坡坡度為1：2。待壩體拋筑至距壩面頂高1m高時(shí)，鋪設(shè)砼塊鉸鏈排進(jìn)行護(hù)坡，然后用鋼筋砼箱體進(jìn)行壓頂，鋼筋砼箱體是中部空、有底的鋼筋砼空心結(jié)構(gòu)體，鋼筋砼箱體的壁厚為150mm。箱體的截面型式為梯形，其尺寸大小為上面寬3m，下面寬5.43m，高度為1m，沿壩軸線方向的長度為1.5m。箱體澆筑完畢后回填砂卵石進(jìn)行壓載，最后現(xiàn)澆150mm厚、強(qiáng)度為C30砼蓋進(jìn)行封頂。砼塊鉸鏈排護(hù)底的上端壓在鋼筋砼箱體下，下端護(hù)到丁壩壩體的坡腳。該結(jié)構(gòu)用于水流對(duì)壩體的作用力度較大，對(duì)壩體強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求較高的灘險(xiǎn)，如水流直接頂沖的楊柳磧?yōu)┥隙巍?/p>

（二）塊石砼壩面+砼塊鉸鏈排護(hù)背水坡+拋石壩體（如圖2所示）

瀘渝段砼塊鉸鏈排是對(duì)壩體迎水坡、背水坡及壩頂均進(jìn)行護(hù)面，但未進(jìn)行壓排易被掀開；另從瀘渝段壩體實(shí)施的情況來看，壩體背水坡塊石易被淘刷。針對(duì)上述現(xiàn)象，將鉸鏈排護(hù)面結(jié)構(gòu)優(yōu)化為只對(duì)背水坡進(jìn)行守護(hù)，即是壩體下部采用塊石結(jié)構(gòu)，在距壩頂高程差0.6m處壩軸線的下游一側(cè)和背水坡鋪砼塊鉸鏈排，然后在之上澆塊石砼壩面壓住砼塊鉸鏈排。這樣，壩體的頂面由塊石砼保護(hù)，整體性較強(qiáng)，背水坡又用砼塊鉸鏈排進(jìn)行袒護(hù)，合理的增加了建筑物整體的穩(wěn)定性和耐久性。

這種結(jié)構(gòu)的壩面塊石砼厚度可在0.3～0.6m間適當(dāng)調(diào)節(jié)，用于水流對(duì)壩面的沖擊力相對(duì)較小，以及不便于在壩面建鋼筋砼箱體的壩體，如吊魚嘴灘的丁壩加高、筲箕背灘的壩體修復(fù)、楊柳磧?yōu)┑南露蔚取?/p>

圖1 壩體結(jié)構(gòu)1斷面圖（單位：mm）

圖2 壩體結(jié)構(gòu)2斷面圖

（三）扭王字塊護(hù)面+拋石壩體 （如圖4所示）

在山區(qū)河流中，整治建筑物的壩頭由于處在水流頂沖的關(guān)鍵部位，毀壞相當(dāng)嚴(yán)重，特別是壩頭水流流態(tài)較亂，采用鉸鏈排等片狀護(hù)面結(jié)構(gòu)易于被水流沖翻，失去保護(hù)功能。因此擬將海港工程中防波堤護(hù)面結(jié)構(gòu)中常用的扭王字塊首次用于長江上游整治建筑物的壩面結(jié)構(gòu)上，丁壩壩體中心采用拋石，在丁壩壩體的表面鋪一層扭王字塊結(jié)構(gòu)體進(jìn)行護(hù)面，扭王字塊體高為1.094m，每塊的重量為0.8t，砼的強(qiáng)度為C30（見圖3）。扭王字塊體可在丁壩壩體的表面隨機(jī)拋放。扭王字塊體主要用在距丁壩壩頭20m長的范圍內(nèi)。

在施工中，采用定點(diǎn)、隨機(jī)安放扭王字塊體的施工工藝，拋放時(shí)的排距和間距均為0.85m，排與排之間應(yīng)錯(cuò)位0.42m。

圖3 扭王字塊立面、側(cè)視、俯視圖

圖4 扭王字塊護(hù)面壩體斷面圖

（四）砼嵌卵石護(hù)面（如圖6所示）

在工程實(shí)踐中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的實(shí)際情況看，金魚磧和筲箕背丁壩段位于卵石輸移帶，對(duì)壩面及迎水坡有較大的磨損，由此，為提高壩面的耐磨能力，增加一種新的壩面結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)：即C30砼壩面嵌入直徑為12-18cm的大卵石，卵石外露2-3cm（圖5），以進(jìn)行壩面的耐磨結(jié)構(gòu)試驗(yàn)。該結(jié)構(gòu)主要是用于卵石輸移帶的壩體表面，增強(qiáng)壩面的卵石耐磨性能。

圖5 壩面嵌入卵石示意圖（單位：cm）

圖6 壩面嵌入卵石剖面示意圖（單位：cm）

三、丁壩維護(hù)管理方面預(yù)防措施

山區(qū)河流，坡陡流急，漂浮物多，破壞力大。因此，建筑物在汛期出現(xiàn)一些局部水毀是難免的，問題在于要及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)維修，這是管理工作的關(guān)鍵。

筆者通過參加幾條河流整治規(guī)劃的實(shí)踐，認(rèn)為對(duì)保證丁壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行管理：①各級(jí)航道機(jī)構(gòu)應(yīng)切實(shí)按照管理范圍的劃分，做好航道維護(hù)工作，加強(qiáng)專業(yè)維護(hù)隊(duì)伍的建設(shè)，優(yōu)化人才結(jié)構(gòu)，提高維護(hù)人員的技術(shù)水平。②要加強(qiáng)航道行政管理，向沿江廣大群眾宣傳保護(hù)整治建筑物的意義，禁止一切有害于航道暢通、破壞整治建筑物的人為活動(dòng)。③航標(biāo)揭示。近年來，隨著長江水運(yùn)的快速發(fā)展，運(yùn)營船舶數(shù)量和噸位不斷增大，整治建筑物時(shí)有被船舶因各種原因造成碰損的情況發(fā)生，長江上游瀘渝段、敘瀘段航道整治工程結(jié)束后，整治建筑物數(shù)量大幅提升，為確保航道暢通以及船舶與整治建筑物的安全，上游通航河段整治建筑物均配以航行標(biāo)志予以揭示，所配航標(biāo)以整治建筑物名稱予以命名和編號(hào)，由各轄區(qū)航道管理處承擔(dān)維護(hù)管理工作。④加大維護(hù)及科研投入經(jīng)費(fèi)。2008年以來，國家將長江黃金水道的建設(shè)和發(fā)展提到了歷史高度，長江航道的建設(shè)和科研投入不斷得到大幅提升，水毀防治與生產(chǎn)任務(wù)和科學(xué)研究得到有效結(jié)合，整治建筑物的水毀防御能力逐年提高。⑤建立工程技術(shù)檔案。針對(duì)長江上游航道整治建筑物的技術(shù)狀況及其維修工程，建立完整的技術(shù)檔案。整治建筑物的技術(shù)狀況應(yīng)包括：建筑物的現(xiàn)有尺寸與工程竣工時(shí)的尺寸有何差異；建筑物附近河床與水流狀況有無特異變化；建筑物的作用和功能能否繼續(xù)發(fā)揮，有無缺陷和隱患等。根據(jù)技術(shù)狀況檢查結(jié)果，按規(guī)范規(guī)定將整治物的技術(shù)狀況進(jìn)行合理分類，確定維修工程的輕重緩急，制定維修計(jì)劃和修理方案。

四、結(jié)論

通過對(duì)長江上游整治建筑物水毀實(shí)例進(jìn)行研究，提出的丁壩材料和結(jié)構(gòu)型式和維護(hù)管理方面預(yù)防措施，在工程應(yīng)用中取得了很好的效果。增強(qiáng)了川江航道整治建筑物的穩(wěn)定性和耐久性，減少工程建成后的維護(hù)工作量。

基金項(xiàng)目：河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（Z2015158）

參考文獻(xiàn)：

[1]佘俊華.川江航道整治建筑物新結(jié)構(gòu)研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2006.

[2]蘇偉，王平義，喻濤，等.不同結(jié)構(gòu)形式丁壩水毀過程分析[J].水運(yùn)工程，2012，（4）：119-124.

[3]應(yīng)強(qiáng)，焦志斌.丁壩水力學(xué)[M].北京：海洋出版社，2004.

[4]吳望一.流體力學(xué)[M].北京：北京大學(xué)出版社，1992.

（作者單位：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)）