倪志偉，劉釗春，閆朝吉

（1.歷城黃河河務(wù)局，山東濟(jì)南 250108；2.壽光市水利局，山東壽光 262700；

3.山東省水利工程局有限公司，山東濟(jì)南 250014）

放淤固堤并聯(lián)管口出沙施工工藝研究

倪志偉1，劉釗春2，閆朝吉3

（1.歷城黃河河務(wù)局，山東濟(jì)南 250108；2.壽光市水利局，山東壽光 262700；

3.山東省水利工程局有限公司，山東濟(jì)南 250014）

放淤固堤作為黃河下游堤防加固的工程手段，對(duì)加固堤防，改善防洪環(huán)境起到重要作用。但是在實(shí)際施工中圍格堤脫坡、開口一直是影響淤沙施工進(jìn)程的難題，如何通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，采取工程技術(shù)手段來(lái)防止淤沙過(guò)程中圍格堤脫坡、開口對(duì)于堤防加固工程具有重要的意義。

放淤固堤；脫坡；開口；管口并聯(lián)出沙；效益

黃河放淤固堤工程經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展與應(yīng)用，在生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)及生產(chǎn)效益上都取得了顯著的成績(jī)，對(duì)黃河下游加固堤防，改善防洪環(huán)境起到重要作用。

1 放淤固堤淤沙現(xiàn)狀

1.1 圍格堤修筑

放淤固堤淤沙前期準(zhǔn)備工作之一就是修筑圍格堤，圍格堤修筑分為一次性修筑和分期修筑。一次性修筑就是一次性將圍格堤修筑到標(biāo)準(zhǔn)高度的，然后再進(jìn)行淤沙，此方法優(yōu)點(diǎn)是防滲效果好，圍堤不易脫坡，但是施工成本太高；而目前多數(shù)采用的是分期修筑圍格堤法，即：先修筑基礎(chǔ)圍格堤，稱之為一期圍格堤，以此類推，然后進(jìn)行淤沙，將淤至一期圍格堤高度時(shí)，再進(jìn)行二期圍格堤修筑，再進(jìn)行淤沙，依次展開，直至達(dá)到高度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2 淤沙流程

目前在放淤固堤過(guò)程中，出沙口基本上都是放置于大堤一邊，通過(guò)輸沙管道單管出沙，而尾水排水口則置于靠近圍堤一邊，等淤至一定高度后，再利用輸沙管口接塑編布袋進(jìn)行淤平處理。此方法優(yōu)點(diǎn)是不必經(jīng)常性調(diào)整輸沙管道出沙口，減少停機(jī)時(shí)間，保持淤沙的連續(xù)性；缺點(diǎn)是隨著淤沙高度的升高，圍堤所承受的水壓力會(huì)增大，容易導(dǎo)致圍堤脫坡，甚至開口潰堤。

2 并聯(lián)管口出沙

針對(duì)以上放淤固堤方法在淤沙過(guò)程中易造成圍堤脫坡甚至開口的現(xiàn)象，結(jié)合實(shí)際情況，采取并聯(lián)管口出沙進(jìn)行淤沙。

2.1 工作原理

根據(jù)流量相等原理，假設(shè)原單管道出沙流量為Q，單個(gè)并聯(lián)小孔出沙流量為qi，（i=1，2，……，n），n為整數(shù)，則有：

為保證淤沙過(guò)程的平穩(wěn)與持續(xù)性，假設(shè)氣割小孔直徑均相等，設(shè)其直徑、半徑分別為d、r，同時(shí)設(shè)定原來(lái)單管輸沙管內(nèi)直徑、半徑分別為D、R，則根據(jù)公式（1）得出：

根據(jù)淤沙實(shí)際，目前輸沙管道一般采內(nèi)直徑用30～40 cm，氣割小孔采用6～8 cm，假設(shè)輸沙單管運(yùn)行時(shí)滿管輸沙，輸沙管道內(nèi)直徑取30 cm，氣割小孔取6 cm，這樣計(jì)算n=25?？紤]到出沙管道經(jīng)常在半管條件下運(yùn)行，以及輸沙壓力減少的原因，可適當(dāng)減少開孔的個(gè)數(shù)，在實(shí)際運(yùn)行情況中，選擇開孔個(gè)數(shù)為10個(gè)，同時(shí)還可以通過(guò)開關(guān)來(lái)對(duì)小孔出沙口進(jìn)行開閉調(diào)節(jié)。

2.2 施工步驟

1）將尾水排放口置于淤區(qū)寬度中間位置，出沙口置于大堤一邊，然后進(jìn)行淤沙，此時(shí)可直接采用單管出沙。

2）當(dāng)淤沙進(jìn)行到一定程度后，再在圍格堤上安裝輸沙管道，將出沙口置于圍堤一邊，采用并聯(lián)管口出沙進(jìn)行淤沙，這樣就會(huì)在淤區(qū)寬度中間形成一個(gè)低洼地帶，可以充分進(jìn)行尾水排放。

3）最后再將出沙口置于格堤一邊，進(jìn)行最后的淤平處理。

2.3 適用條件

并聯(lián)管口出沙的采用可有效防止圍堤脫坡及開口，因而對(duì)于那些淤沙高程比較大的淤沙工程，采用此方法效果特別明顯。

3 并聯(lián)管口出沙創(chuàng)新點(diǎn)

放淤固堤并聯(lián)管口出沙施工工藝改變了淤沙進(jìn)程以及尾水排放方式，減少了整平工作量，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾方面：

1）淤沙進(jìn)程及尾水排放方式改變。由原來(lái)大堤至圍堤單向淤沙改變?yōu)榇蟮讨羾桃约皣讨链蟮屉p向及格堤至排水口三向開展，由原來(lái)的單管道口出沙增加了多管道口并聯(lián)出沙，由原來(lái)沿著圍堤處通過(guò)排水口排放改為通過(guò)淤區(qū)中間洼地處連接排水口進(jìn)行排放。

2）減少了整平工作量。在淤沙過(guò)程中，通過(guò)隨機(jī)調(diào)節(jié)出沙口位置，可及時(shí)進(jìn)行了淤沙整平，減少了后期整平工作量。詳見表1。

表1 并聯(lián)管口出沙法與原淤沙法比較

4 效果分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

1）成本分析。并聯(lián)管口出沙施工工藝增加的成本主要包括材料成本和人工成本。

材料成本主要包括小管徑輸沙管道購(gòu)置和氣割焊接小孔成本以及軟皮管購(gòu)置成本，合計(jì)共600元。

人工成本主要管道安裝成本，在實(shí)際操作中，可安排6人，一個(gè)工作日，其花費(fèi)約為600～ 800元，考慮到淤沙完成后管道拆卸，按照2倍計(jì)算，合計(jì)為1 200～1 600元。

放淤固堤并聯(lián)管口出沙施工工藝單個(gè)淤沙方（按照要求淤沙寬度為80～100 m，淤沙長(zhǎng)度為100～200 m）需要增加的總成本約為2 000元。

2）直接經(jīng)濟(jì)效益分析。放淤固堤并聯(lián)管口出沙施工工藝最直接的經(jīng)濟(jì)效益就是通過(guò)調(diào)節(jié)淤沙出口位置，減少了后期淤沙整平的工作量，節(jié)省了工程成本支出。

按照目前市場(chǎng)價(jià)格，淤沙整平的單價(jià)為0.5元/m2，因而單就一個(gè)淤沙方（200 m×100 m）可有效節(jié)約成本10 000元，淤沙工程面越大，效益就越明顯。

3）間接經(jīng)濟(jì)效益分析。放淤固堤過(guò)程中圍堤一旦脫坡甚至開口的直接影響就是是導(dǎo)致正常施工停滯，延長(zhǎng)工期，并且需要進(jìn)行開口圍堤重新修做以及排水溝清淤等工作，增加了施工成本；間接影響就是脫坡開口后可能導(dǎo)致淹沒(méi)莊稼良田，離村莊比較近的地方甚至?xí)輾Х课?，危及人民群眾生命安全，?dǎo)致施工賠償，經(jīng)濟(jì)損失巨大。

4.2 社會(huì)效益

放淤固堤并聯(lián)管口出沙的主要的特點(diǎn)之一就是減少了出沙口尾水與圍堤的接觸時(shí)間，減少了水壓力對(duì)圍堤的影響，防止圍堤在淤沙過(guò)程中脫坡及開口，提高了安全系數(shù)，有效維護(hù)周圍人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，具有良好的社會(huì)效益。

4.3 生態(tài)效益

圍堤在水壓力的作用下，如果造成圍堤脫坡后淤沙會(huì)淹蓋住原來(lái)的10 m護(hù)堤地（柳蔭地），淤沙土方如果清理不干凈的話，會(huì)影響以后的樹木種植，造成所種樹木死亡比較嚴(yán)重，成活率下降，護(hù)堤地出現(xiàn)參差不齊的景象，影響生態(tài)整體美觀性和生態(tài)效益。

5 存在的問(wèn)題和改進(jìn)意見

放淤固堤并聯(lián)管口出沙施工工藝在2013—2014年濟(jì)南堤防加固章丘大堤樁號(hào)68+200～70+ 050部分段落中進(jìn)行了實(shí)際實(shí)施，在實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，并及時(shí)進(jìn)行了改進(jìn)處理。

該施工工藝由原來(lái)的單管道口出沙變成多管口并聯(lián)出沙，每個(gè)并聯(lián)孔壓力會(huì)比之前單管輸沙時(shí)變小很多，越到最遠(yuǎn)端出沙口，輸沙壓力越小，在實(shí)際淤沙中造成遠(yuǎn)端并聯(lián)小出沙口堵塞現(xiàn)象，影響淤沙工程正常開展進(jìn)行。針對(duì)堵塞現(xiàn)象，我們采取了處理改進(jìn)方法：一方面要保證泥漿泵具有一定較大的流量，保證出沙的穩(wěn)定性；另一方面在輸沙管道上氣割小孔時(shí)將其打在離管口端0.5 m處左右，這樣即使出現(xiàn)小管口出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象時(shí)也可方便進(jìn)行清理疏通。

6 結(jié)語(yǔ)

放淤固堤并聯(lián)管口出沙施工工藝能減輕出沙后尾水對(duì)圍堤的沖刷，減少尾水與圍堤的接觸時(shí)間，有效解決了放淤固堤中圍堤脫坡甚至開口道問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)隨機(jī)調(diào)節(jié)淤沙出口位置，減少了后期整平工作量，具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益，并在濟(jì)南堤防加固章丘大堤樁號(hào)68+ 200～70+050部分段落中得以實(shí)際驗(yàn)證，效果明顯，在今后的黃河下游堤防加固工程中可繼續(xù)加以推廣。

[1]杜玉海.黃河下游淤背固堤技術(shù)研究與實(shí)踐.黃河水利出版社，2002.

（責(zé)任編輯 遲明春）

F426.91

B

1009-6159（2016）-11-0037-02

倪志偉（1985—），男，工程師