淺談井柱樁格賓石籠丁順壩在葉河下游農(nóng)三師段防洪護(hù)岸中的運(yùn)用

孫慶平

(喀什農(nóng)三師勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 844000)

1 概況

葉爾羌河發(fā)源于喀喇昆侖山脈，為塔里木河的源流之一。河流全長(zhǎng)1179km，葉爾羌河是一條洪水多發(fā)性河流，洪枯流量相差懸殊，實(shí)測(cè)最大洪峰流量6270m3/s，并周期性地伴有冰川湖突發(fā)洪水暴發(fā)，造成洪水災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計(jì)從1949至今的60多年間，葉河發(fā)生洪災(zāi)33年，洪災(zāi)損失及頻繁程度在新疆位居前列，素有三年兩次災(zāi)之說(shuō)。

葉爾羌河進(jìn)入平原區(qū)后，河道蜿蜒游蕩，汛期洪水旁蝕、沖淘、沖毀河岸，使得長(zhǎng)400多km的灌區(qū)深受其害。

兵團(tuán)農(nóng)三師地處灌區(qū)中下游，現(xiàn)有7處重點(diǎn)防洪段，主要在麥蓋提東河灘、48團(tuán)引水龍口至艾力克塔木渠首段，該段河道全長(zhǎng)94km。

由于該段河床底為粉細(xì)砂，河床多變，汛期主流擺動(dòng)頻繁，河床橫斷面變化很大，無(wú)比較固定的主槽，具有“寬、淺、亂”的特性，是典型的平原游蕩型河道。運(yùn)行多年來(lái)，河道整治段主要以穩(wěn)定河勢(shì)為主，采用的丁壩為非淹沒(méi)式下挑透水丁壩和護(hù)岸順壩，通過(guò)工程的實(shí)施，實(shí)施段河勢(shì)基本得到控制，取得了較好的防洪效果。

2 護(hù)岸形式的選擇

河道無(wú)論采取哪種護(hù)岸形式，都是為了防止河水對(duì)河床和河岸的沖刷，以穩(wěn)定河道、保護(hù)河岸。由于葉河在該段河床質(zhì)地為細(xì)砂或粉細(xì)砂，目前我們主要采用的護(hù)岸形式有:格賓石籠丁、順壩與井柱樁排透水丁壩，格賓石籠結(jié)合井柱樁排透水丁、順壩。以上護(hù)岸形式既可用于引水樞紐上下游整治工程，用以導(dǎo)流挑流，保護(hù)整治堤段，尤其是彎道堤段避免受洪水沖刷破壞，也可用作河岸、堤防及沿河水利、橋梁等工程的護(hù)岸與導(dǎo)流設(shè)施，以起約束水流、控制河勢(shì)、保灘促淤、護(hù)岸固堤、穩(wěn)定河道的作用。多年來(lái)在葉河中下游防洪搶險(xiǎn)中得到廣泛運(yùn)用，并取得了較好的效果。

如何選擇護(hù)岸形式首先應(yīng)分析研究河勢(shì)變化，擬定治理河段治導(dǎo)線，然后根據(jù)河道造床流量、流速，河岸沖深，在統(tǒng)籌兼顧上下游、左右岸防護(hù)要求的前提下，合理選擇護(hù)岸形式。一般水流與河岸夾角較小，河勢(shì)較順暢，河岸沖深較小時(shí)，可選擇格賓石籠丁、順壩形式，在水流與河岸夾角較大，河岸沖深較大時(shí)，選擇井柱樁排透水丁壩或格賓石籠結(jié)合井柱樁排透水丁、順壩護(hù)岸形式。目前80%采用的是格賓石籠結(jié)合井柱樁排透水丁、順壩護(hù)岸形式。

3 丁壩的布置

丁壩是一種間斷性的有重點(diǎn)的護(hù)岸形式，具有調(diào)整水流的作用，在一定條件下常在一些河堤除險(xiǎn)加固時(shí)采用。在河床寬闊、水淺流緩的河段，常易采用這種護(hù)岸形式。

根據(jù)河灣水流的特點(diǎn)，丁壩的布置一般遵循“上密、下疏、中適度”的原則，在工程控導(dǎo)位置確定的前提下，以壩頭為節(jié)點(diǎn)，上下游節(jié)點(diǎn)應(yīng)相互聯(lián)系，相互依托，形成此迎彼送，順序銜接的水流，以穩(wěn)定河勢(shì)，控制主流，達(dá)到防沖落淤，治理險(xiǎn)工的目的，發(fā)揮丁壩群的整體功能，切忌單壩挑流。

由于農(nóng)三師防洪河段防洪線長(zhǎng)、點(diǎn)多、面廣、河道寬淺，同時(shí)受資金限制，不能對(duì)整個(gè)河段進(jìn)行治理，只能對(duì)重點(diǎn)防洪點(diǎn)進(jìn)行河岸防護(hù)，防止水流對(duì)河岸淘蝕繼續(xù)擴(kuò)大，故采取的是單岸防護(hù)措施，對(duì)游蕩型河段，采取在河道凹岸建控導(dǎo)下挑短丁壩形式，對(duì)蜿蜒型河段，在易受沖刷的凹岸建順壩護(hù)岸，保護(hù)凹岸，迎托主流，保持現(xiàn)有河勢(shì)。短丁壩對(duì)水流的影響小，挑流能力強(qiáng)，壩前沖刷輕，產(chǎn)生的回流弱，對(duì)下游影響小。

4 井柱樁式透水丁、順壩設(shè)計(jì)

4.1 井柱樁式透水丁、順壩結(jié)構(gòu)

井柱樁式透水丁壩的樁呈“一”字形排列，井柱樁底部直達(dá)渠床沖刷深度以下，為使井柱樁保持穩(wěn)定，同時(shí)降低工程造價(jià)，可以通過(guò)以下措施加強(qiáng)樁排的整體穩(wěn)定性:?各井柱樁頂部用鋼筋混凝土帽梁連接，既可加強(qiáng)整體性，又可在帽梁上設(shè)置欄桿，防洪期間兼作工作橋;?適當(dāng)加大井柱間距以減少投資。目前采用的井柱直徑多為0.8m，井柱長(zhǎng)21m(河底以下18m，河底以上3m)，井柱中心距2～2.5m;?在井柱下游(背水面)河底以上設(shè)2m寬格賓石籠，頂部高程控制在帽梁以下水位以上，透水率小于20%，防止洪水對(duì)岸邊的進(jìn)一步淘刷;上游(迎水面)河底以下設(shè)6～15m寬，1.2～2m厚格賓石籠，以防由于井柱樁根部沖刷樁排失穩(wěn)。隨著井柱樁根部的不斷沖刷，這些透水體也將不斷下沉，這樣就需要每年從上面添加透水體，以保持樁排整體穩(wěn)定，一般運(yùn)行3年后趨于穩(wěn)定。這種設(shè)計(jì)解決了過(guò)去將石籠固定在井柱間，根部遇水流沖刷后，石籠容易形成“托袋”而不能隨水流沖刷自然下沉，起不到保護(hù)樁排根部防沖刷的作用，容易因上部荷載加大造成樁排失穩(wěn)的問(wèn)題。

4.2 透水丁壩的位置與角度

透水丁壩起始位置一般在河道需治理部位上游，丁壩的壩頭連線與制導(dǎo)線一致，呈平緩曲線，要相互依托，形成此迎彼送順序銜接的水流，一般修建丁壩不易太長(zhǎng)，挑流角度不易太大，壩長(zhǎng)控制在 30 ～50m，L＜0.33βcosα(β:水面寬度，α:丁壩與河岸夾角)。丁壩軸線與下游河岸的夾角控制在30～60°之間，角度越小，丁壩的有效控制長(zhǎng)度越短，挑流效果相對(duì)較差;角度越大，影響范圍加大，但過(guò)于阻水會(huì)增大水流對(duì)丁壩的沖刷，丁壩容易失穩(wěn)或損毀，所以具體角度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定。

4.3 透水丁、順壩的壩高

按照丁、順壩壩頂高程與水位的關(guān)系，分為淹沒(méi)式和非淹沒(méi)式，目前，我們一般采用的是非淹沒(méi)式透水下挑丁壩，壩頂高出設(shè)計(jì)水位0.5m。此形式水流較平順，繞流所引起的沖刷弱。

4.4 透水丁壩的間距

透水丁壩群壩間要有適當(dāng)?shù)拈g距，間距過(guò)小，浪費(fèi)物料，增加造價(jià);間距過(guò)大，起不到此迎彼送的目的，形不成理想的淤積護(hù)岸過(guò)程，故控制合適的丁壩間距十分重要。實(shí)施中丁壩間距計(jì)算以上一個(gè)丁壩之后形成的擴(kuò)散水流邊線，大致到達(dá)下一個(gè)丁壩的有效長(zhǎng)度LP內(nèi)(約2/3L)來(lái)控制，避免淘刷壩根，一般控制在H=(1.5－2.5)L以?xún)?nèi)。

4.5 透水丁、順壩的施工

通過(guò)對(duì)河道整治段、河岸沖刷情況、上下游河岸現(xiàn)狀、流量、流速、河床質(zhì)地的分析，確定實(shí)施設(shè)計(jì)方案，依據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工布置。

丁壩施工在河道枯水期進(jìn)行，目前灌注樁施工采用的是沖擊鉆、回旋鉆成孔現(xiàn)澆法和振動(dòng)成管現(xiàn)澆法，主要施工程序?yàn)?三通一平→定位放線→施建施工平臺(tái)→鉆孔設(shè)備進(jìn)場(chǎng)→鉆孔及排查→清孔→下鋼筋籠→安混凝土導(dǎo)管→水下澆筑混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)→鑿樁頭→用干地法接水上樁→人行橋→養(yǎng)護(hù)→迎水面格賓石籠→背水面格賓石籠。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，井柱樁式透水丁、順壩對(duì)防止河岸遭沖刷，形成自然落淤，在游蕩性河道中治理險(xiǎn)工、險(xiǎn)段是一種較理想的工程措施。井柱樁式透水丁、順壩具有施工簡(jiǎn)單、就地取材、物料好選的特點(diǎn)，易于搶修人員掌握，適用于汛期沖淤變化劇烈的細(xì)砂河床，特別是游蕩性河流，可在防洪堤壩防護(hù)及護(hù)岸工程中應(yīng)用。但在工程建成后必須經(jīng)過(guò)若干次搶修才能穩(wěn)定。

1 江恩惠，劉燕，李軍華，等.河道治理工程及其效用［M］.鄭州:黃河水利出版社，2008.

2 劉振飛.水利水電工程設(shè)計(jì)與施工新技術(shù)全書(shū)［M］.北京:海潮出版社，2001.