馬頰河馬橋險(xiǎn)工丁壩建設(shè)及運(yùn)行效果

肖津璇，劉 磊，馬振斌

（1.德州市陵城區(qū)水利局，山東 德州 253500；2.德州市陵城區(qū)財(cái)政局，山東 德州 253500）

馬橋險(xiǎn)工位于馬頰河左岸，陵城區(qū)與樂(lè)陵市接壤處的陵城區(qū)一側(cè)，閻家村與馬橋村之間，樁號(hào)55+000 至58+000 的一段河流彎道，堤頂寬20~25 m，單堤河長(zhǎng)450 m，該段河道設(shè)計(jì)河底寬61 m，邊坡 1∶3，兩堤間距 260 m 上至臨邑縣境郭橋節(jié)制閘3.1 km，下至樂(lè)陵市境內(nèi)孟家節(jié)制閘13.4 km，上游范橋斷面排澇流量每秒511 m3，水深5.5 m，行洪流量每秒780 m3，水深7 m。

馬頰河行洪排澇基本在七、八、九3 個(gè)月，由于高位河水在運(yùn)動(dòng)時(shí)，縱向水流不斷的頂沖位于凹岸的馬橋險(xiǎn)工，使其岸邊坍塌，坍塌泥土被橫向環(huán)流帶到凸岸，加之橫向環(huán)流造成的橫向輸沙不平衡，這樣就造成凹岸不斷淘深、坍塌，灘地岸線后退，凸岸邊灘向縱橫兩個(gè)方向延伸，更加大了水流折沖凹岸角度，使其河相、水流形態(tài)等都發(fā)生了明顯的變化，形成了險(xiǎn)工。從古至今歷朝歷代，雖然多次對(duì)馬橋險(xiǎn)工進(jìn)行整治，但是只限于小規(guī)模的修補(bǔ)，只能加高培厚大堤治標(biāo)，而不能制止水流沖刷而治本，到上個(gè)世紀(jì)七十年代初，原有的左岸灘地已被沖刷坍塌殆盡，嚴(yán)重處已深至內(nèi)堤腳，整治馬橋險(xiǎn)工已是迫在眉睫。

1 丁壩建設(shè)

上世紀(jì)七十年代初陵城區(qū)水利局決定對(duì)馬橋險(xiǎn)工用工程措施進(jìn)行整治，通過(guò)對(duì)干砌石護(hù)坡、漿砌石護(hù)岸、挑流丁壩護(hù)岸等幾種方案，在投資、整治效果、施工可行性等方面進(jìn)行比較分析，借鑒黃河險(xiǎn)工治理經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用挑流丁壩護(hù)岸不僅具有投資省、效果好、施工簡(jiǎn)便、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有調(diào)整水流、改變河床形態(tài)的作用。

1974 年春季采購(gòu)300 m3塊石，組織150 名民工，集中拋入險(xiǎn)工最凹處處，即現(xiàn)在的5、6 號(hào)丁壩位置，長(zhǎng)度為3 m，高度2 m，壘砌成兩座外形不規(guī)則的堆石壩，在當(dāng)年行洪中發(fā)現(xiàn)這種堆石壩確實(shí)起到改變水流形態(tài)，減緩沖刷的作用，汛后凹岸已有明顯落淤。1976 年，拋石1 000 m3，將5、6 號(hào)丁壩加長(zhǎng)至6 m；1981 年投資購(gòu)買(mǎi)塊石 1 500 m3，增建 4、7 號(hào)丁壩；1983 年再次拋石1 500 m3，分別對(duì)已建成的 4、5、6、7 號(hào)堆石壩進(jìn)行了加長(zhǎng)。

盡管堆石壩的作用是顯而易見(jiàn)的，但通過(guò)10年的建設(shè)、運(yùn)行，也發(fā)現(xiàn)這種丁壩有著不可克服的弱點(diǎn)：

1）堆石壩是由人工將毛石拋入水中，靠自身重力堆積而成，其外形、幾何尺寸及方向很難準(zhǔn)確掌握，不利于按照設(shè)計(jì)的角度改變水流方向。

2）當(dāng)時(shí)灘地以下已被水流掏空5 m 多深，要將壩頂筑至灘地以上高程，且伸向河中一定距離，壩底寬就要20~30 m 寬，建一座堆石壩需要毛石近萬(wàn)方，工程量巨大。

3）壩面毛石自然裸露，受水流沖刷、人為破壞造成石塊滾落，都易使壩體遭到破壞。

簽于堆石壩存在的多種弊端，陵城區(qū)水利局總結(jié)前段堆石壩施工的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，于1985 年開(kāi)始將堆石壩改建為粘土心墻丁石壩，這種丁壩具有省工、省料的特點(diǎn)，當(dāng)年就在原壩基礎(chǔ)上改建了 4、5、6、7 號(hào) 4 條丁壩，新建了 2、3 號(hào)丁壩，共建成丁壩6 條。1987 年陵城區(qū)水利局在原有的丁壩的上、下游又增建了 1、8、9 號(hào) 3 條丁壩，并且將原有的6 條丁壩進(jìn)行了維修加長(zhǎng)，至此馬橋險(xiǎn)工建成了具有9 條丁石壩的完整丁壩群。

丁石壩建設(shè)的主要內(nèi)容是確定壩體結(jié)構(gòu)，整治線寬度、壩長(zhǎng)、壩間距、壩與河岸的夾角（即與主流線的夾角）壩的高程和位置。

1）壩體結(jié)構(gòu)：馬橋險(xiǎn)工丁壩的主體是分層碾壓夯實(shí)的粘土心墻、心墻表面鋪設(shè)20 cm 的分篩爐渣代替砂石作為反濾層，在反濾層上砌30 cm厚的干砌石。

2）馬橋險(xiǎn)工丁壩主要技術(shù)參數(shù)

（1）整治線：按上下游原有灘地河口線相連，保持河道原有流向弧度，實(shí)測(cè)長(zhǎng)度310 m。

項(xiàng)目 整治線長(zhǎng)度/m壩有效長(zhǎng)度/m壩總長(zhǎng)/m 丁壩夾角 壩間距/m壩頂高程/m 壩側(cè)坡比 反濾層厚度/m干砌石厚度/m 壩數(shù)/條參數(shù) 310 8～15 14～19 34～45 30 12.50 1∶1.5～1∶1 0.2 0.3 9

（2）丁壩總長(zhǎng)和有效長(zhǎng)度：按壩頭與整治線齊，壩尾插入灘地沖刷線，與原狀土緊密結(jié)合原則，確定丁壩有效長(zhǎng)度，壩頭垂直于水流方向以1∶1.5 放坡，坡底腳與壩尾之間的長(zhǎng)度即為丁壩總長(zhǎng)。馬橋丁壩1～9 號(hào)壩有效長(zhǎng)度分別為10 m、10 m、12 m、14 m、15 m、11 m、10 m、9 m、8 m。

3）壩間距：按前期丁壩運(yùn)行實(shí)踐，經(jīng)多年觀測(cè)分析，確定30 m 的壩間距較為合理。

4）丁壩夾角：考慮險(xiǎn)工段彎道弧度變化，丁壩與整治線之間順?biāo)鞣较虻膴A角，設(shè)計(jì)為由上游的 34°逐漸過(guò)渡到45°。

2 運(yùn)行效果

丁壩建成后改變了原有的水流形態(tài)，亦即改變了原來(lái)的水沙運(yùn)動(dòng)方向?？v向水流被丁壩折沖，被迫改變流向，按設(shè)計(jì)角度流向?qū)Π?，部分?jǐn)U散水流繞過(guò)壩頭后又受到了下一個(gè)丁壩的折沖，直至最后一條丁壩將水流平順?biāo)腿胫髁?。由于河底逐步趨于平順，橫向輸沙也逐步趨于平衡，加上引黃帶來(lái)泥沙長(zhǎng)期的淤積，使得丁壩間被逐年淤高。同時(shí)導(dǎo)致河道主流線逐年右移，從1985 年7 月與2019 年9 月實(shí)測(cè)的橫斷面進(jìn)行同斷面比較，可以清楚的看出這種變化。

在0+206 斷面中右灘被水流沖刷坍塌最為嚴(yán)重，寬度是1.5 m，只占右岸灘地總寬度的1%，故左岸丁壩的建成對(duì)右岸堤防不構(gòu)成威脅。

最大淤高 1.00 1.40 2.50 2.00 1.73年均淤高 0.13 0.18 0.31 0.25 0.22主流線右移/m項(xiàng)目 0+000 0+034 0+077 0+206 平均值壩間淤高/m寬度 0 10.0 18.0 13.5 10.4年均寬度 0 1.3 2.3 1.7 1.3

自1987 年丁石壩建設(shè)完成。只在2006 年和2012 年兩次對(duì)壩表面脫落砌石修補(bǔ)、勾縫維修，而壩基已為落淤包圍，且有逐年增厚之勢(shì)，已無(wú)沖刷之險(xiǎn)，即節(jié)約了建設(shè)資金，又解除了政府防汛值守后顧之憂。通過(guò)以上對(duì)馬橋險(xiǎn)工段測(cè)量結(jié)果的對(duì)比分析和30 多年的運(yùn)行實(shí)踐，證明馬橋險(xiǎn)工丁石壩治理方案合理、經(jīng)濟(jì)、適用，建設(shè)是成功的，已經(jīng)達(dá)到了護(hù)岸改流確保河道堤防安全，根治險(xiǎn)工隱患的要求。

3 經(jīng)驗(yàn)與建議

1）由于河道險(xiǎn)工整治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，馬橋丁壩建設(shè)年代較早，當(dāng)時(shí)尚無(wú)系統(tǒng)的理論資料作支撐，只是結(jié)合一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整治。

2）在基礎(chǔ)處理方面，隨著施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，采用樁基，漿砌石、混凝土整體基礎(chǔ)，水面以下以現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡，壩體更為牢固，使用年限可以更長(zhǎng)，還可以減少后期維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

3）使用干砌石護(hù)坡時(shí)，反濾層采用土工布加沙、石分層，其效果要優(yōu)于分篩爐灰渣。

4）用粘土作為心墻，須嚴(yán)格保證粘土質(zhì)量，輾軋夯實(shí)后密度要達(dá)到1.5 g/cm3以上，確保壩體在水流浸泡、沖刷下的穩(wěn)定性。