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浅谈调水调沙期间黄河河道工程出险原因及对策

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  • 投稿Cycl
  • 更新时间2015-09-07
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刘鲁光,刘健

(1.东阿黄河河务局山东东阿252200;

2.聊城安泰黄河水利工程维修养护有限公司山东聊城252000)

【摘要】调水调沙期间是黄河防洪工程接受“考验”的时期,黄河工程容易出现漫溢、坦石坍塌、根石坍塌、而根石坍塌是黄河工程的常见险情,本文探讨了根石坍塌产生的原因及抢险对策,以期能对保护防洪工程安全起到作用。

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关键词 根石坍塌;原因;对策

OntheYellowRiverwaterandsedimentregulationworksduringthedangerousconditionofCauseandCountermeasure

LiuLu-guang,LiuJian

(1.DongAYellowRiverEngineeringBureauDongaShandong252200;

2.RepairandmaintenanceoftheYellowRiverWaterConservancyAetnaLiaochengLtdLiaochengShandong252000)

【Abstract】YellowRiverfloodcontrolprojectsduringsedimentregulationistoacceptthe"test"period,theYellowRiverEngineeringpronetooverflow,Tanzaniastonecollapse,rootsrockcollapsed,buttherootofthecollapseisacommondangerYellowstoneworks,thisarticlediscussesthecausesandrootsrockcollapserescuecountermeasuresgenerated,withaviewtoprotectingthesafetyplayaroleinfloodcontrolprojects.

【Keywords】Rootsrockcollapse;Reason;Countermeasures

调水调沙期间,由于洪水流量大,水位高,流速快,河势多变,险工坝岸常发生险情。以2013年为例,调水调沙6月19日开始,7月12日结束,艾山站流量最大3610立方米每秒,在大流量洪水情况下,黄河工程经常发生的险情主要是根石、坦石坍塌。针对黄河河道整治工程根石坍塌严重这一问题,探索一些尽量减少坝体根石坍塌的措施,使根石坍塌险情降低到最低限度,确保防洪工程安全是非常必要的。

1.根石坍塌的原因

水流集中冲刷,将河道整治工程的丁坝、垛、护岸的基础或坡脚淘空,引起坝岸发生裂缝、沉陷或局部坍塌,坝身失稳而出险。

1.1水流的因素。

(1)冲刷坑的形成。在丁坝上下游主溜与回溜的交界面附近,因流速的不连续或流速梯度的急剧变化,产生一系列漩涡,回溜周边流速较大,在丁坝上下跨角部位冲刷。冲刷坑的形成是造成根石坍塌的重要原因。

(2)坝的上跨角受大溜冲刷的机遇多,着溜重,冲刷深。此部位根石易被湍急水流冲刷走,有的落于冲刷坑内,有的被急溜携带顺水而下,脱离坝根失去作用。迎水面、下跨角和回溜区的根石多是塌落在冲刷坑内,远离坝根的少。

(3)弯道环流的影响。由于弯道环流作用,使得凹岸冲刷较重,凸岸淤积,黄河下游大都是受人工建筑物控制的河弯,水流因受离心力作用,对工程冲刷力加强,促进根石坍塌。

(4)横河斜河影响。横河斜河使水流顶冲坝垛,造成根石坍塌,抢险的机遇较多。

1.2工程断面的因素。

(1)根石断面不合理。散抛石大部分堆积在根石上部,形成上宽下窄,头重脚轻的现象,这种情况对坝体稳定极为不利,很容易出现根石坍塌。

(2)根石外坡凹凸不平。外坡不平会造成水流浪花淘刷,增大水流冲刷度,促使河底淘刷,影响根石稳定。

(3)断面坡度陡。护坡坡度越陡水流的冲刷作用越强,冲刷坑越深,造成根石坍塌越严重。

1.3工程布局的因素。

工程布局不合理,坝档过大造成上游坝掩护不了下游坝形成回溜,甚至出现主溜钻挡,甚至窝水兜溜,加剧根石坍塌,冲刷坝尾出现大险。还有个别坝位突出,形成独坝抗大溜,造成水流翻花,淘根刷底,坝前流速增大,水流冲击力超过根石起动流速,被大溜冲走块石,造成根石坍塌,出现大险。

1.4施工方法的因素。

(1)施工改建。在控导加高改建时,把原有的根石基础埋在坝基下,往外从新抛投根石。即使过去已经稳定的根石,也会从新坍塌出险。

(2)加抛根石不到位。在工程受大溜顶冲发生险情时,居高临下在坝顶上投抛散石,会造成大量块石被急流卷走,一部分则堆积在根石上部,也不稳定。这样不但造成浪费,很难有效缓解险情,很可能会增加险情,造成大的坍塌。

(3)基础清理不彻底。旱地施工,在挖根石槽时,没有清理好槽底就抛固根石,泥土石块混合,一旦着溜,根石易走失。

2.根石坍塌部位及方向

根石坍塌的部位与来溜方向、布局均有一定关系,根据整编控导工程探摸根石资料,根石坍塌部位主要是上跨角和坝前头,其次是坝迎水面和下跨角及上下回溜区。因为坝的上跨角和坝前受大溜冲刷的机遇多,着溜重,冲刷深,所谓水深溜急者多表现在这些部位。此部位根石易被湍急水流冲掀而走,有的落于冲刷坑内,有的被急溜携带顺水而下,脱离坝根失去作用。迎水面,下跨角和回溜区的根石多是塌落在冲刷坑内,远离坝根的极少。

3.抢险实例

(1)2013年6月30日9时10分,东阿黄河河务局管理段人员工程巡查发现范坡险工17#坝由于汛期长时间受主溜冲刷,出现根石走失险情,经探摸险情长15米,深度5.3米,体积187.13立方米。12时,县局将险情计划上报至市局防汛办公室。30日13时,市局批复该险情抢护后管理段随即根据批复开始实施抢护。

(2)截止31日11时工程抢护完成。抢护共抛石方190立方米,动用装载机1台3台班,挖掘机1台3台班,投入民技工5名,完成工日14个。抢险完毕后,单庄管理段组织专人留守加强观察。

4.防止根石坍塌的方法及对策

根石坍塌,是险工坝岸出险的主要原因之一。而根石坡度过陡又是造成根石坍塌的主要原因。根石的坡度决定于流速的大小和石块的重量,根石的稳定坡度约为1:1.3-1:1.5,根石坡度愈缓,冲刷坑愈浅,同时冲刷坑距根石坡脚也愈远。应采用较大的块石和采用新的固根技术。

4.1因险而宜,合理抢护。防止根石坍塌的方法,在实际抢险则用铅丝笼压护,铅丝网护,枕护,大块石抛根等方法都有不同程度的作用。枯水位以下经常投入水中的根石无法扣砌,可抛压铅丝笼压盖铅丝网,铅丝网包面,柳石枕围根等。其中铅丝笼压护较好,但是,要把现有坝体根石普遍压护,短期内是不可能的,应在主要坝或迎溜吃重部位上重点进行。柳石枕护适用于围护基脚,用以护坡防冲不够稳定持久,用铅丝网压盖根石虽然用料投资较节省,但网上容易挂草雍水,不够安全,铅丝网包石也有用料多投资大,遇有蛰动还易于破网漏石降低作用。以上方法各有优缺点,如果单项使用不尽适宜时,可根据坝体受溜轻重不同的部位混合使用,如坝下跨角后背水面回溜部位使用大块石护根,上跨角及坝前头迎水面抛笼墩,阻止根石坍塌较远,又可减缓水流上回下冲的能力。以上方法,限于用在根石达到适当深度,基本不再下蛰的坝体上。新修的和根石基础较浅的丁坝不适用。

4.2加强管理,科学抢险。为争取防守主动,各控导工程要加强日常工程管理,及时探摸根石,适时予以补充。从掌握的资料分析,根石断面形态多为上陡,下部较缓,中间凹,即断面中间部分坡度最陡,根石坍塌严重部位位于中常水位以下3-4米处。加固根石应注意以下几点:首先,应根据缺石部位,采取不同的补充根石方法。对于老工程已经有相当根基,应首先稳脚补坡。围护根石底部,应用铅丝笼镇脚,补坡抛根时用大块石,按先远后近,先深后浅,先上游后下游的顺序进行。其次,应抛石到位。在抛石过程中要边抛边探摸,一次到位。最后,是在枯水季节,对水上根石部分要全面进行整修,清理浮石,粗排整平。

4.3加强工程自身安全,提高工程抗冲能力。控导工程修建时应充分考虑小浪底运用后河道演变新形势,加强工程新结构、新工艺、新材料研究,多建不抢险坝或减少抢险结构的坝垛。如大力修建护底沉排坝,增强工程基础,并在修建传统结构坝垛时,利用新材料,旱地要增强防护土工布,使坦石与坝基隔离开,以土工网笼代替柳石枕或铅丝笼;水工进占时先在底勾绳上铺设土工布,采用护底进占,或土工合成材料装土管袋进占形式,既利用了传统工艺操作简便的优势,又能使其结构改进得更合理,能减少坝基土流失,减轻坝前冲刷,节约进占料物。

[文章编号]1006-7619(2014)08-25-518

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