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工程管理前沿【2020年第01期】

  • ID:271612
  • 浏览:3577
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-03-24 16:24:05
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

浅析河道整治工程根石走失的原因及抢护 措施

2020-03-24 17:12:24 工程地质学 王海滨,刘房,王海,
资料简介

摘要: 黄河河道整治工程是治理黄河的综合措施之一,黄河下游,以防洪为目的的河道整治工程, 一般包括险工、 控导、护岸 工程,用以保护河岸避免冲刷,稳定河势,归顺流路,确保防洪安全; 其整治建筑物形式主要有坝、垛、护岸,简称坝垛。根石是河道工程的基础,根石一旦走失,将会造成坦石下滑,出现险情,如果不及时抢护,根石、坦石将继续走失坍塌,造成坝垛险情扩大,使工程坝垛的基础失去稳定,而造成坝垛坍塌,失去护滩保堤的作用,威胁沿岸群众生命财产安全;就目前工程坝垛出险形势来看, 根石走失是目前工程出现险情的主要原因 , 减少根石走失,及时抛石护根,是保障工程安全的关键。

浅析河道整治工程根石走失的原因及抢护 措施

王海滨 刘房 王海 燕 郭帅

范县黄河河务局 河南省濮阳市 457500

摘要:黄河河道整治工程是治理黄河的综合措施之一,黄河下游,以防洪为目的的河道整治工程,一般包括险工、控导、护岸工程,用以保护河岸避免冲刷,稳定河势,归顺流路,确保防洪安全;其整治建筑物形式主要有坝、垛、护岸,简称坝垛。根石是河道工程的基础,根石一旦走失,将会造成坦石下滑,出现险情,如果不及时抢护,根石、坦石将继续走失坍塌,造成坝垛险情扩大,使工程坝垛的基础失去稳定,而造成坝垛坍塌,失去护滩保堤的作用,威胁沿岸群众生命财产安全;就目前工程坝垛出险形势来看,根石走失是目前工程出现险情的主要原因,减少根石走失,及时抛石护根,是保障工程安全的关键。

根石走失的形式

坝垛的根石长年在水面以下,水流作用与根石上,使根石发生变化,根石反过来作用于水流,影响水流的结构,二者是一个相互矛盾的统一体,相互依存,相互影响,相互制约,永远处于变化和发展的过程中;坝垛根石在水流的长期冲击作用下,容易发生根石走失,主要形式有两种,一是水流流速大,引起根石向下游移动或走失;二是水流冲刷根石,根石与水流相互作用,产生冲刷坑,使根石失稳,造成石块向冲刷坑内滚动,根石深度加深。

根石走失的部位

坝垛根石走失的部位多发生在水流来溜方向的迎水面,受水流冲刷部位的不同,坝垛的迎水面、上跨角、坝垛前头、下跨角,发生根石走失险情的机率大,有时个别受回溜淘刷较严重的坝垛,其背水面同样发生局部根石走失。

根石走失的主要影响原因

坝垛根石走失是水流与坝垛相互作用造成的,与坝垛靠溜情况,根石深度,抛石石块的大小,有直接关系,坝垛靠主溜,冲刷力强,根石就容易走失;坝垛靠边溜或不靠溜,冲刷力弱,根石就不容易走失。根石走失与坝垛根石的深度及根石断面的坡度也有很大关系,根石深度浅、坡度陡、断面不平顺、石块粒径小,也比较容易出现根石走失。

3.1水流对坝垛的影响

由于河道整治工程一般修建于河道弯曲段的凹岸,在中常洪水时,黄河来水受弯道影响,使水流产生离心力,造成河道水流形式发生变化,当水流作用到坝垛时,与坝垛产生相互作用力,改变水流形态,产生螺旋流,造成根石走失。特别是工程靠大溜顶冲或大边溜时,水流对坝垛的冲刷及淘刷能力比较强,能将护根的石块冲走,使根石的坡度变陡,使坝垛失去稳定性而出现险情。

3.2黄河高含沙量对坝垛的影响

黄河挟带泥沙数量之多,居世界首位。平均每年输入黄河下游的泥沙达16亿吨,年平均含沙量37.8公斤每立方米,一些多沙支流洪峰含沙量高达300~500公斤每立方米,并且60%的水量和80%的泥沙都集中在每年的汛期。黄河含沙量太大,增加了黄河工程坝垛根石抛投、探测、治理等难度,水流中的含沙量对坝垛根石的稳定有直接关系,水流含沙量高,造成主河槽缩窄,流量增大,水流冲刷力增强,容易在坝垛底部形成冲刷坑,发生根石走失。

3.3长期小水流冲刷的影响

黄河河流域年径流量主要由大气降水补给,受大气环流的影响,黄河流域降水量较少,而蒸发能力较强,黄河多年平均天然年径流量580亿立方米左右,仅相当于降水总量的16.3%,产水系数很低,所以黄河水流流量一般较小,而黄河下游多是游荡性河道和弯曲性河道,河流水流量小,河流就容易坐湾,坝垛就容易长时间受小流量水流的冲刷,在坝垛下形成冲刷坑,将护根的石块塌陷或冲走,使根石的坡度变陡,使坝垛失去稳定性,而发生险情,如不及时抢护,将造成小水出大险,危及坝垛的安全。

3.4工程施工方法的影响

在工程坝垛施工时,受水流的影响,分旱地施工,和水中进占施工,旱地施工时,在坝垛基槽挖好后,按照设计要求,在槽内只填散石或预埋铅丝笼,坝垛一旦长时间靠溜,根石容易走失。水中进占施工时,用柳秸料进行进占,再用石方土方回填,在坝垛底部容易留一层或几层柳料层,长时间被水侵泡,容易腐烂,使根石塌陷,发生险情。根石石块小,重量轻,根石不能保持自身稳定,也会发生根石走失现象。在根石加固时,根石抛投不到位,根石断面坡度不合理,所抛根石大部分堆积在底部根石的上部,形成上宽下窄、头重脚轻的现象,这种情况对坝垛稳定极为不利,极易出现根石走失。断面坡度陡,根石坡度越陡,水流的冲刷作用越强,冲刷坑越深,造成根石走失越严重。

3.5坝垛基础与横河、斜河的影响。

黄河工程地质情况复杂多变,坝垛底部的河床地质情况,对坝垛根石稳定性有直接的影响,黄河河床受冲刷淤积条件的限制,各河段河床的组成也不尽相同,河床组成结构的抗剪和抗滑能力不同,对坝垛整体稳定的影响也不同,当坝垛修建到细颗粒粘性土层或弱夹层时,工程完工后,受水流冲刷作用,坝前易产生较大的冲刷坑,造成根石走失。当黄河河势变化时,来溜方向与工程出现较大的夹角,导致水流直冲工程的坝垛成为横河斜河,横河斜河的产生,比较容易在坝垛前出现较大的冲刷坑,造成坝垛的根石、坦石被冲揭剥离,发生根石走失坦石坍塌,危及坝垛安全。

4 根石走失的抢护措施

坝垛发生根石走失后,根据出险情况,一般可采取散抛块石、抛铅丝笼、抛柳石枕、抛土袋等进行处理加固,控制险情扩大,确保坝垛稳定。

 4.1散抛块石。

散抛块石是坝垛出险后,采用较多的一种护根方法。它适用于一般险情的抢护。当坝垛被大溜冲刷,坝脚被掏空,发生根石走失险情,坦石局部坍塌,没有露出土胎坝基时,采用散抛石的方法比较好,此方法采用装载机或挖掘机抛散块石,所抛块石呈散状,使坝垛根部不容易发生墩蛰现象,施工简单,见效快,投资小,能够及时控制险情,防止险情继续扩大;在抛块石护根时,应选用30公斤以上的石块。其缺点是,散抛石体积小,重量轻,容易被水流冲走,对于基础薄弱的坝垛不建议使用。

4.2抛铅丝笼

在河势多变,大溜顶冲,散抛块石容易被冲走,出险位置又缺乏柳梢料物,险情发展较快的坝垛,一般采取抛投铅丝笼;在发生根石走失险情后,应在险情位置下游抛投铅丝笼墩,然后向上游扩展,每10米,抛投一个铅丝笼墩,然后在两个铅丝笼墩之间抛散石,防止散石被水流冲失,此方法能够快速稳定险情,效果较好,铅丝笼韧性好,使用年限长,但使用铅丝笼护根投资较大,所用人工较多,一般在坝的上跨角和迎溜较大、险情较重的部位使用。

4.3捆抛柳石枕

在河势多变,大溜顶冲、根石走失险情发展迅速,坝垛已经漏出土坝基时,采取捆抛柳石枕,它的优点是整体性比散抛块石好,具有一定的柔韧性,材料能够就地取材,防冲刷效果好,捆抛柳石枕入水后能使柳石枕贴近河床,可以快速缓流落淤,防止冲刷,达到快速抢护险的目的;其缺点是操作时间长,抛柳石枕时,容易折断,柳石枕容易腐烂,寿命短,使用柳石枕后,还要加固散石。

4.4 加强观测,及时补抛根石。

为争取主动,防止险情扩大,工程靠河的坝垛应加强观测,及时探摸根石,发现根石坡度陡于1:1时,就应及时补充根石,加大根石坡度,只有经过水流冲刷--抛石加固--再冲刷--再抛石加固,反复进行,逐步加深坝垛根石基础,填补坝垛冲刷坑,阻止根石下滑,直至坝垛达到稳定为止,确保工程运行安全。

作者简介:王海滨:男,1976年8月,高级工程师,主要从事水利工程管理等工作。

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