趙立杰

（濱州市水利資源開(kāi)發(fā)建設(shè)中心，山東 濱州 256600）

由于黃河下游來(lái)水來(lái)沙過(guò)程的特殊性，導(dǎo)致黃河下游河勢(shì)游蕩多變，黃河下游河勢(shì)的劇烈變化增加了黃河下游河道的治理難度，所以，黃河下游河道整治工程建設(shè)歷來(lái)被治黃工作者高度重視。黃河下游堤防是保證黃、淮、海平原防洪安全的第一道屏障，險(xiǎn)工沿堤防修建，依附于大堤，屬于1級(jí)建筑物。黃河下游險(xiǎn)工段眾多，存在很多問(wèn)題，達(dá)不到2000年水平設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，包括：壩體高度不足；根石坡度陡、深度淺，或無(wú)根石；坦石坡度陡，坦石脫落，坦坡坍塌變形嚴(yán)重，壩面凹凸不平，工程老化嚴(yán)重，壩型不合理，部分險(xiǎn)工采用重力砌石壩結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)多次順坡戴帽加高，坦石頭重腳輕，易出現(xiàn)整體滑塌險(xiǎn)情等。

1 丁壩根石水毀的形式

當(dāng)前黃河險(xiǎn)工段丁壩根石水毀的形式主要分為兩種，沖揭走失和坍塌走失[1]。

坍塌走失即隨著丁壩沖刷坑的逐漸增大，大量根石塌陷到?jīng)_刷坑底的現(xiàn)象；沖揭走失即根石塊在河道水流的作用力下被裹挾沖走，隨水流漂離壩體，失去對(duì)壩體原有的保護(hù)作用，與坍塌走失相比，根石的沖揭走失要更加嚴(yán)重。

2 丁壩根石走失的原因

2.1 水流作用的影響

黃河下游丁壩形式多為下挑式非淹沒(méi)丁壩，水流在經(jīng)過(guò)丁壩時(shí)流速變化劇烈。在水流與壩體接觸作用下，水流的運(yùn)動(dòng)型形式一般分為三類(lèi)：第一類(lèi)即水流在丁壩的挑流作用下順壩體繼續(xù)下泄，也成為順壩溜；第二類(lèi)即水流受壩體阻礙的情況下逆流而上，導(dǎo)致壩前迎水面水位升高，被成為回溜；第三類(lèi)即水流受壩體阻礙后形成的沿壩體垂直方向的下降水流，也被稱(chēng)為搜根溜。當(dāng)順壩溜與搜根溜相遇時(shí)，合并形成螺旋流，螺旋流具有強(qiáng)大的牽引力，也是造成壩前沖坑的主要原因。當(dāng)沖刷坑的深度過(guò)大時(shí)，根石下陷，造成根石走失。

2.2 含沙量的影響

黃河下游段為高含沙量水流，由于含沙量過(guò)大，水沙兩項(xiàng)流變?yōu)榫|(zhì)流。水深增大時(shí)，河床質(zhì)易起動(dòng)，由此造成的高灘深槽，主槽變窄，流速增大，水流裹挾力增大，造成的壩前沖坑也就越大。

2.3 根石布置形式的影響

丁壩根石的斷面布置形式不合理。亂石大部分堆砌在根石的上部，造成“頭重腳輕”的現(xiàn)象；根石邊坡凹凸不平，造成水流翻花淘刷，影響根石穩(wěn)定；根石斷面坡度太陡，受下降水流沖刷增大，極易造成根石的不穩(wěn)定走失。

2.4 拋投方法的影響

加拋根石時(shí)，原有根石被埋于壩基之下，導(dǎo)致原先已經(jīng)穩(wěn)定的根石出現(xiàn)坍塌的風(fēng)險(xiǎn)；拋投方法的不到位也易導(dǎo)致根石的坍塌走失，大溜沖頂下，居高臨下的拋投方式導(dǎo)致大量的根石被水流裹挾沖走浪費(fèi)，同時(shí)可能增大險(xiǎn)情；旱地施工時(shí)，泥土石塊混合的施工條件導(dǎo)致壩體一旦著溜，泥石分離，增大了根石走失的風(fēng)險(xiǎn)。

2.5 拋投料粒徑的影響

拋投石料過(guò)小，當(dāng)壩前流速超過(guò)了塊石的起動(dòng)流速時(shí)，根石容易被沖走，造成根石的走失。

3 根石走失的防治措施與施工建議

3.1 防治措施

1）合理的工程布局。丁壩建設(shè)應(yīng)合理地規(guī)劃布局。首先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的河勢(shì)、地質(zhì)及原有工程等條件選擇合適的壩頭形式；其次對(duì)于壩長(zhǎng)，挑角，壩間距等選擇合適的平面布置形式；另外，應(yīng)對(duì)根石的斷面布置和邊坡形式等進(jìn)行合理的規(guī)劃。

2）加強(qiáng)運(yùn)行管理。應(yīng)制定嚴(yán)格的管理制度，做到防重于搶。汛前應(yīng)定期進(jìn)行丁壩根石的摸探工作，對(duì)于常年靠近主溜的壩段應(yīng)根據(jù)損毀情況主動(dòng)補(bǔ)充根石，做好汛前加固；完善汛期應(yīng)急預(yù)警機(jī)制，亂石壩的出險(xiǎn)往往是因?yàn)楦霈F(xiàn)問(wèn)題，要根據(jù)險(xiǎn)情的做出準(zhǔn)確判斷，及時(shí)上報(bào)，出現(xiàn)問(wèn)題要搶小搶早，防止險(xiǎn)情進(jìn)一步擴(kuò)大。

3）新工藝與常用手段的結(jié)合。目前在根石走失防治領(lǐng)域常用的方法有鉛絲網(wǎng)護(hù)根技術(shù)、混凝土四腳椎體護(hù)根技術(shù)以及土工網(wǎng)護(hù)根技術(shù)。其中土工網(wǎng)和鉛絲網(wǎng)能夠增強(qiáng)根石的整體性，但使用壽命短，抗沖性較差，易變形，并且施工工藝較為復(fù)雜；混凝土四腳椎體護(hù)根技術(shù)自身重心低，穩(wěn)定性好，但單體質(zhì)量太大，拋投困難，入水后的護(hù)根效果難以保證。混凝土四面體透水框架群[2]和土工格柵石籠是近年來(lái)根石防護(hù)技術(shù)的新手段，具有適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性良好、抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際和險(xiǎn)情特點(diǎn)靈活采用適宜的護(hù)根方式。

3.2 施工建議

1）根據(jù)丁壩基礎(chǔ)土質(zhì)的不同采用不同的鎮(zhèn)腳方式。淤泥土底，險(xiǎn)情多表現(xiàn)為前爬，應(yīng)采用鉛絲石籠鎮(zhèn)腳；沙質(zhì)土壤，易出現(xiàn)慢蟄，應(yīng)預(yù)拋大塊石和柳石枕，并用石籠或塊石壓枕，以防止載頭前爬險(xiǎn)情；格子底易出現(xiàn)猛墩猛蟄，應(yīng)大量采用柳石鎮(zhèn)底，上壓石籠或者塊石。

2）根石臺(tái)備塌體坡度施工不宜太陡。一般認(rèn)為，根石邊坡在1∶1.3~1∶1.5時(shí)是穩(wěn)定的。實(shí)際施工時(shí)水下根石的坡度呈下緩（1∶1.5~1∶2），中間過(guò)渡（1∶1.3~1∶1.5），上陡（1∶1~1∶1.2）時(shí)最好。備塌體鉛絲籠與散拋石的比例以7∶3較為適宜[3]。

3）采用機(jī)械岸拋為主，必要時(shí)船拋為輔的根石搶險(xiǎn)加拋方式。機(jī)械化拋石搶險(xiǎn)是當(dāng)前及以后的發(fā)展方向，通常利用裝載機(jī)拋石，裝載機(jī)與挖掘機(jī)拋石結(jié)合的方式。

4）根據(jù)險(xiǎn)情和實(shí)際需要選擇拋頭石料及拋投方式。機(jī)械岸拋散石應(yīng)按照由上而下，先拋小塊石（質(zhì)量在30~75 kg），再拋大塊石（質(zhì)量大于75 kg）；船拋應(yīng)先拋大塊石，再拋小塊石，用以填充大塊石之間的縫隙，并且按照由外向里的順序拋投。缺少大塊石時(shí)，可用鉛絲石籠代替大塊石。

5）根據(jù)出險(xiǎn)部位采用不同的搶護(hù)施工方法。對(duì)于上跨角，此處流速較大，出險(xiǎn)時(shí)根石走失往往較為嚴(yán)重，拋鉛絲籠是最為有效的搶護(hù)方式；對(duì)于下跨角，回流淘刷較為嚴(yán)重，可采用拋柳石枕上壓大塊石或鉛絲籠的搶護(hù)方式。另外，出險(xiǎn)段較短時(shí)，在拋投鉛絲籠時(shí)可采用搶點(diǎn)護(hù)線的搶險(xiǎn)拋投方式，先在急溜下游預(yù)拋一條石籠墩，直至拋出水面，再用大塊石向上游拋填；出險(xiǎn)段較長(zhǎng)時(shí)，可采用間隔（10~15 m）預(yù)拋石籠墩，然后在間隔處拋塊石的搶險(xiǎn)方式，可有效防止根石走失。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合作者多年的治黃工程經(jīng)驗(yàn)，分析了當(dāng)前黃河下游險(xiǎn)工段丁壩根石走失的原因，針對(duì)當(dāng)前黃河丁壩險(xiǎn)情防治和搶險(xiǎn)施工工作給出了一定的防治措施和具體的搶險(xiǎn)施工方法。由于黃河下游來(lái)水來(lái)沙的特殊性，黃河下游河勢(shì)游蕩多變，丁壩的險(xiǎn)情防治措施也不應(yīng)一成不變，應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范丁壩的設(shè)計(jì)和施工，完善運(yùn)行管理手段，豐富處理丁壩險(xiǎn)情的防治措施和搶險(xiǎn)手段，不斷引用新技術(shù)和新設(shè)備維護(hù)好黃河安全。