穆棱河永遠(yuǎn)丁字壩護(hù)岸工程設(shè)計(jì)與施工

孟祥秋，劉長(zhǎng)江

(1.富密灌區(qū)水利水?？傉具B珠山分站，黑龍江密山158304;2.密山市柳毛鄉(xiāng)水利水保站，黑龍江密山158300)

1 概況

穆棱河永遠(yuǎn)丁字壩護(hù)岸工程位于雞東縣永安鄉(xiāng)永遠(yuǎn)村渡口屯南170 m，富密灌區(qū)渠首下游2.35 km的穆棱河主河槽北岸上。由于該段穆棱河向北彎曲沖刷河岸，使穆棱河主槽距富密灌區(qū)干渠距離不足20 m，一旦干渠與穆棱河連通，干渠水直接流入穆棱河，灌區(qū)8 333 hm2水田用水將無法保證。為保證富密灌區(qū)用水，1992年密山市水利局修建了穆棱河永遠(yuǎn)丁字壩護(hù)岸工程，將穆棱河主河槽距離保持在50 m以上，以保證富密灌區(qū)干渠的正常輸水。經(jīng)過20多年的運(yùn)行，該河道仍保持穩(wěn)定狀態(tài)，工程效果良好。

2 工程設(shè)計(jì)

穆棱河永遠(yuǎn)丁字壩護(hù)岸工程采用在620 m河岸內(nèi)丁字壩挑流和距干渠較近處180 m回填河岸后護(hù)岸結(jié)合的工程措施，使穆棱河主河槽距離干渠保持在50 m以上。

2.1 平面布置

2.1.1 丁字壩挑角

該工程以使穆棱河主流南移，北岸落淤，保持河岸穩(wěn)定為設(shè)計(jì)目標(biāo)。根據(jù)穆棱河洪水期河水挾砂量大落淤效果較好的特點(diǎn)，采用了上挑、洪水期淹沒式丁字壩，與水流方向夾角95°。其特點(diǎn)是水流漫過丁字壩壩頂后，延與壩軸線呈垂直的方向流向河中心，同時(shí)延壩被水面形成平軸環(huán)流，環(huán)流的底流流向壩根和河岸，將泥砂帶向壩根和岸邊落淤，護(hù)岸效果較好;上挑丁字壩對(duì)壩頭的水流影響較大，沖刷力強(qiáng)，能有效沖刷南岸，達(dá)到主流南移的效果。但上挑式丁字壩對(duì)水流、近岸河床和工程的穩(wěn)定有影響較大，所以采用95°挑角，接近平挑，既照顧了壩襠間的淤積，又減少了丁壩對(duì)水流的影響。

圖1 穆棱河永遠(yuǎn)丁字壩護(hù)岸工程平面布置示意圖

2.1.2 丁字壩長(zhǎng)度

考慮丁字壩挑流沖刷南岸的要求，在上游建兩條55 m (預(yù)留沖刷掉5 m)長(zhǎng)的長(zhǎng)丁字壩，壩長(zhǎng)超過了河寬的1/3，利用長(zhǎng)丁字壩挑流能力強(qiáng)，沖刷速度快的特點(diǎn)，迅速?zèng)_刷南岸，使主流南移。其它9條為20～30米的短壩，短壩對(duì)水流的影響小，挑流能力強(qiáng)，壩前沖刷輕，壩體穩(wěn)定性好。

2.1.3 丁字壩間距

丁字壩修建在彎曲較大的凹岸，采用丁字壩長(zhǎng)度2.0倍的間距，可使下一個(gè)丁字壩的壅水正好達(dá)到上一個(gè)丁字壩，避免上一個(gè)丁字壩出現(xiàn)水面跌落現(xiàn)象，達(dá)到既充分發(fā)揮每個(gè)丁字壩的挑移水流作用，又能減少兩壩之間的空襠不被沖刷;繞過上一個(gè)壩頂之后形成的擴(kuò)散水流邊線大致到達(dá)下一個(gè)丁字壩的有效長(zhǎng)度以內(nèi)，防止淘刷壩根。

2.1.4 斷 面

丁字壩采用采用干砌石砌筑外層包裹鐵絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，壩高1.3～2.5 m，常水露出，洪水淹沒;兩條長(zhǎng)壩頂寬1.5 m，其它短壩頂寬1.1米;兩側(cè)坡比均為1∶1.5，端部坡比1∶3。

3 施工

穆棱河永遠(yuǎn)丁字壩護(hù)岸工程冬季施工。河道冰面寬95 m，冰厚0.70 m，冰面至岸頂最大高度1.9 m;水流主流靠北(右)岸，最大水深1.2 m?？紤]河道有水流動(dòng)，破冰拋石廢料、塊石縫隙難密閉、質(zhì)量難控制和因壩體阻水水流漫上冰面后影響施工等因素，采取冰上砌筑，整體下沉的方法施工。

3.1 開挖冰槽

與在土基上開挖基礎(chǔ)相似，根據(jù)壩體基礎(chǔ)的寬度和長(zhǎng)度在冰上挖出冰槽，深度根據(jù)冰厚、水是否頂托和壩體段面大小確定，本工程冰槽開挖深度為0.4～0.5 m，留0.2～0.3 m冰層。留的冰層薄，砌筑時(shí)易壓塌冰層冒水影響施工和壩體砌筑質(zhì)量;留的冰層過厚，則下沉不均勻，易使砌筑壩體散體。接近開挖深度時(shí)要小心輕刨，避免刨漏冰層冒水。一旦發(fā)現(xiàn)泡漏了冰層，不要把鎬或冰穿拔出，迅速找來(或事先預(yù)備)楊木或柳木等軟木樁釘入冰眼止漏。

3.2 砌 筑

本工程采用干砌石砌筑，外層包裹鐵絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)。鐵絲網(wǎng)網(wǎng)格為0.25×0.25米。砌筑時(shí)在冰槽內(nèi)先鋪鐵絲網(wǎng)，再鋪5～10 cm厚米的稻草，防治水流透過石縫沖刷基礎(chǔ)(現(xiàn)可用無紡布)，然后根據(jù)壩體的設(shè)計(jì)尺寸砌筑壩體。砌筑的壩斷面要根據(jù)事先測(cè)量好的河底的高低設(shè)計(jì)的底寬和高度進(jìn)行變化，河底高的壩斷面底寬小，高度矮;河底低的壩斷面底寬大，高度高，做到丁字壩沉入河底時(shí)壩頂保持平面，不出現(xiàn)高低不平現(xiàn)象。砌筑時(shí)隨時(shí)添加稻草，添加的稻草量以填滿塊石空隙為宜，起到欄截雜物密實(shí)壩體的作用;鐵絲網(wǎng)底面和側(cè)面的縱向、橫向每0.5～1.0 m綁結(jié)一根鐵絲并預(yù)留出一定長(zhǎng)度，待砌筑完成后與頂面和對(duì)應(yīng)側(cè)面鐵絲網(wǎng)鎖緊，增強(qiáng)鐵絲網(wǎng)包裹的整體作用。

3.3 下 沉

丁字壩在冰面上砌筑完成后，要將壩體下沉落到河底。下沉有爆破和人工兩種方法。①爆破法。延冰槽外側(cè)四周打炮眼，間距根據(jù)預(yù)留冰層厚度確定，本工程為3 m，深度為預(yù)留冰層厚的1/2;每眼裝防水處理后的普通民用炸藥1/3－1/4管，用電雷管起爆。本工程長(zhǎng)丁字壩采用爆破法下沉。此法下沉均勻，壩體變形小，下沉效果好，但辦理爆破手續(xù)繁瑣，同時(shí)要加強(qiáng)爆破安全方面的管理。②人工法。從丁字壩的頭部開始，延冰槽兩側(cè)同時(shí)用冰穿將預(yù)留冰層穿透，至前段壩體開始下沉。由于前段壩體下沉懸空，對(duì)未下沉近處預(yù)留冰層的壓力增大，預(yù)留冰層被壓碎，壩體連續(xù)下沉。本工程短丁字壩采用人工法下沉。次法由于下沉過程中，已下沉部分對(duì)未下沉部分的牽拉作用，壩體變形相對(duì)較大。下沉后要對(duì)壩體進(jìn)行全面整修，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對(duì)于壩高較高，在冰面上砌筑難度較大且下沉后壩高超過冰面的，可將冰下部分壩體先下沉，再在下沉后的壩體上砌筑。

4 結(jié)語(yǔ)

山區(qū)河流水位變化較大，按較低頻率水位設(shè)計(jì)修建的丁字壩的高度，在不同頻率水位下，有可能淹沒或不淹沒，會(huì)因?yàn)槎∽謮蔚纳咸艉拖绿魧?dǎo)致防護(hù)效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，為避免因水位變化造成的設(shè)計(jì)與實(shí)際工程防護(hù)效果的差異，建議采用正挑式丁字壩。丁字壩根部要伸入河岸2～3 m，并對(duì)壩根進(jìn)行局部護(hù)岸，防止壩根沖刷。冬季施工的丁字壩在開河后要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)修。石料等建筑材料盡量堆放在岸上，用推土機(jī)在冰面上隨用隨運(yùn)，避免施工時(shí)將冰層弄漏冒水把材料凍結(jié)在冰面，造成搬運(yùn)困難和浪費(fèi)。

［1］密山市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì).穆棱河永遠(yuǎn)護(hù)岸工程設(shè)計(jì)［R］.密山:密山市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì)，1992.