塔里木河上游沿岸護(hù)岸工程結(jié)構(gòu)形式成敗分析

□齊英寶（新疆阿克蘇地區(qū)水利局）

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塔里木河上游沿岸護(hù)岸工程結(jié)構(gòu)形式成敗分析

□齊英寶（新疆阿克蘇地區(qū)水利局）

摘要：塔里木河河床多變，汛期主流擺動(dòng)頻繁，河床橫斷面變化大，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。隨著塔里木河河段河道兩岸侵蝕坍塌的不斷加劇，已逐步逼近河道兩岸的重要水利工程及交通、輸電線路。文章主要對(duì)塔里木河河段護(hù)岸工程結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)探討，并提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：塔河護(hù)岸工程；結(jié)構(gòu)形式；成敗分析

1　工程概況

塔河是我國(guó)最長(zhǎng)的內(nèi)陸河流，位于天山南麓，自西向東由天山流經(jīng)塔克拉瑪干大沙漠北緣，是典型的平原游蕩型河道。漲水沖刷，落水淤積，相同流量時(shí)的落洪水位低于漲洪水位。漲洪時(shí)河床逐漸刷深過(guò)水能力加大；洪峰過(guò)后，落洪期間，河床回淤，水流歸槽，主流往往易位，發(fā)生劇烈的河床變遷，主流頂沖部位，河岸大量崩塌，河床局部沖刷至最大深度，一般也出現(xiàn)在這一時(shí)間。由于塔里木河河段防塌岸工程線長(zhǎng)、點(diǎn)多、面廣，已建護(hù)岸工程標(biāo)準(zhǔn)低，受經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等條件的制約已無(wú)法全面實(shí)施防洪規(guī)劃，也無(wú)法對(duì)河勢(shì)進(jìn)行全面監(jiān)控，防塌岸基本屬被動(dòng)防范，每年都要投入大量人力物力。一旦發(fā)生級(jí)別洪水，往往只能疲于應(yīng)付、望河興嘆，極大地加重了團(tuán)場(chǎng)和職工群眾的負(fù)擔(dān)。目前，塌岸問(wèn)題已成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展最嚴(yán)重、最緊迫的問(wèn)題。隨著塔里木河河段河道兩岸侵蝕坍塌仍在不斷加劇，已逐步逼近河道兩岸的重要水利工程及交通、輸電線路。特別是自2002年加快城鎮(zhèn)化步伐后，采取措施對(duì)塔里木河阿拉爾段河道實(shí)施防塌岸綜合治理顯得迫在眉睫。

2　現(xiàn)狀防塌岸存在的問(wèn)題

2.1險(xiǎn)工險(xiǎn)段多，防塌岸資金嚴(yán)重不足，防塌岸問(wèn)題日益突出

塔里木河上游段雖已做過(guò)防洪規(guī)劃，但由于點(diǎn)多線長(zhǎng)，險(xiǎn)工險(xiǎn)段多，受財(cái)力所限，由于資金嚴(yán)重不足，以往所建護(hù)岸工程基本上是一種“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的狀況，難以按規(guī)劃的整治工程位置線實(shí)施，未能形成健全的防塌岸體系。同時(shí)，隨著塔河兩岸經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增加、城鎮(zhèn)化水平的提高都對(duì)防塌岸安全提出越來(lái)越高的要求，防塌岸問(wèn)題日益突出。

2.2現(xiàn)有防塌岸工程標(biāo)準(zhǔn)低

現(xiàn)狀受財(cái)力所限，護(hù)岸工程標(biāo)準(zhǔn)低，大多采用拋石順壩護(hù)岸形式，尚未達(dá)到穩(wěn)定情況，防沖性能不夠，為達(dá)到護(hù)岸目的，歷年還需隨沖隨拋，經(jīng)過(guò)幾年汛期沉陷河岸趨于穩(wěn)定后建設(shè)才算完成，維修加固費(fèi)用高。

2.3現(xiàn)狀河岸超高不足

根據(jù)多年的觀測(cè)，主城區(qū)段洪水期岸頂超高基本在20～60 cm之間，遇有大風(fēng)天氣，往往波浪爬上岸頂，加劇了河岸的坍塌，使兩岸受災(zāi)面積大大增加。

2.4現(xiàn)有護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式與城市環(huán)境發(fā)展的要求不相適應(yīng)

現(xiàn)狀采用的護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，外表不美觀，與城市總體規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)、人居、房地產(chǎn)開發(fā)、濱河城市景觀建設(shè)等環(huán)境發(fā)展的要求不相適應(yīng)，需要不斷研究與探索，以采用與之相適應(yīng)的護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式。

3　已有護(hù)岸工程結(jié)構(gòu)形式成敗分析

3.1草土壓梢順壩

20世紀(jì)70年代由于資金有限，修筑了大量的以草土壓梢結(jié)構(gòu)為主的河彎護(hù)岸工程。工程完工后，由于草土壓梢重量輕，抗沖能力又差，順壩在沖刷下沉的過(guò)程中，底部梢料很容易被水流沖走，歷年汛期險(xiǎn)情不斷。每年河道汛期（7、8月份），都要投入大量防塌岸梢料，安排專門人力進(jìn)行守護(hù)?？撤ゴ罅康纳伊蠠o(wú)疑是對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的毀滅性破壞，因此這種護(hù)岸方式是不可取的。

3.2梢排塊石壓梢順壩

20世紀(jì)80年代前后，對(duì)順壩決口部位采用梢排塊石壓梢結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)。同時(shí)對(duì)其余順壩用塊石壓梢全面進(jìn)行加固，并在壩前大量拋投直徑1 m以上的包石梢捆。加固后順壩逐步穩(wěn)定，至今再?zèng)]有出現(xiàn)過(guò)險(xiǎn)情，取得了成功。但同草土壓梢方式一樣，砍伐大量的梢料對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境破壞很大，因此這種護(hù)岸方式也是不可取的。

3.3鋼筋混凝土井柱與草土壓梢相結(jié)合的順壩

20世紀(jì)90年代前后，采用鋼筋混凝土井柱與草土壓梢相結(jié)合的順壩壩型，當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)構(gòu)思，想通過(guò)井柱的定位和導(dǎo)向作用，使導(dǎo)流堤在遭到洪水沖刷時(shí)能夠順著井柱下沉，不致被水流沖走。假如目的能夠達(dá)到的話，只要在汛期組織人力守護(hù)，丁、順壩邊下沉邊加梢填補(bǔ)，一旦包砂漿磚梢捆或壓梢底部達(dá)到最大沖刷深度以后，便會(huì)趨于穩(wěn)定。但是，實(shí)際上事與愿違，這一方案沒(méi)有成功。主要原因是：因?yàn)樵诙螇吻昂哟仓饾u被洪水刷深的過(guò)程中，井柱迎水面和背水面的土壓力差也隨之逐漸增大，當(dāng)土壓力差數(shù)值超出井柱本身的荷載極限以后，井柱便折斷。同時(shí)在草土壓梢順壩下沉的過(guò)程中，丁壩背面的土體向前滑動(dòng)，將梢捆推入河中，被水流沖走，丁壩也就跟著水毀。

3.4井柱樁排透水丁壩

2000年，在總結(jié)塔里木攔河閘1#、2#丁壩失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，在進(jìn)行1#丁壩的修復(fù)設(shè)計(jì)時(shí)，從設(shè)法減小丁壩迎水面和背水面的土壓力差著眼，首次作出“井柱樁排透水丁壩”設(shè)計(jì)。透水丁壩當(dāng)年建成，汛期投入運(yùn)用，取得比較好的效果。井柱樁排透水丁壩的設(shè)計(jì)思路是：①井柱可以伸入河底最大沖刷深度線以下一定深度，樁根不會(huì)被水流淘出；②在兩根井柱樁之間，預(yù)留出一定的間隙，使丁壩在受到?jīng)_刷時(shí)，隨著丁壩迎水面沖刷坑不斷地刷深的同時(shí)，丁壩背面也被沖深，用以減小作用在丁壩背面上的土壓力，使井柱樁不致折斷傾倒；③控制井柱樁之間的間隙不能過(guò)大（一般間隙寬度占20%左右），使丁壩能將大部分水流挑離邊岸，從而達(dá)到護(hù)岸的目的；④丁壩壩根上游面，作一個(gè)拋石錐體，保護(hù)壩根，防止水流抄后路。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，井柱樁排透水丁壩在汛期挑流效果顯著。在主流頂沖的情況下，隨著壩前河底沖深，丁壩背面也同時(shí)出現(xiàn)一條平行丁壩的狹窄V形深槽。見圖1。

圖1　井柱樁排透水丁壩橫斷面圖

3.5拋石丁壩

近些年由于井柱樁排透水丁壩造價(jià)較高，施工時(shí)要事先填筑井臺(tái)，因此在臨近主流的地段施工，必須進(jìn)行導(dǎo)流，施工條件有一定的局限性。曾先后在護(hù)岸工程中，采用了部分拋石丁壩，拋石丁壩主要設(shè)在拋石順壩的尾部，與拋石順壩連為一體聯(lián)合發(fā)揮護(hù)岸作用。隨著時(shí)間的考驗(yàn)，這種形式較為成功。壩長(zhǎng)50 m，與水流交角50°，丁壩間距100 m。見圖2。

圖2　井柱樁透水丁壩結(jié)構(gòu)圖

4　結(jié)　語(yǔ)

通過(guò)塔里木河應(yīng)急護(hù)岸、和田河彎道、攔河閘導(dǎo)流堤的修建、沖毀及搶險(xiǎn)過(guò)程，40多年來(lái)通過(guò)不斷摸索嘗試了多種塔里木河護(hù)岸構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)型式。結(jié)果表明，拋石結(jié)構(gòu)順壩與井柱樁排透水丁壩為塔里木河上較為成功的護(hù)岸型式。護(hù)岸工程的實(shí)施，將極大提高沿河區(qū)域的防塌岸標(biāo)準(zhǔn)，大大減少塌岸造成的損失，使沿河區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生命財(cái)產(chǎn)安全都具有可靠的保證，其社會(huì)效益是顯著的，同時(shí)又對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境、自然條件改善也將起到積極的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

［1］王曉麗.趙興淼.山東省海河流域防洪建設(shè)探討［M］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2010（5）.

［2］趙曉靈.淺談大堤加固的堤基防滲措施［M］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2009（1）.

（責(zé)任編輯：劉青）

中圖分類號(hào)：TV861

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-8853（2016）04-0110-02

作者簡(jiǎn)介：齊英寶（1981-），男，工程師，主要從事水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)管理工作。

收稿日期：2016-01-07