浅谈调水调沙期间黄河河道工程出险原因及对策

刘鲁光，刘健

（1.东阿黄河河务局山东东阿252200；

2.聊城安泰黄河水利工程维修养护有限公司山东聊城252000）

【摘要】调水调沙期间是黄河防洪工程接受“考验”的时期，黄河工程容易出现漫溢、坦石坍塌、根石坍塌、而根石坍塌是黄河工程的常见险情，本文探讨了根石坍塌产生的原因及抢险对策，以期能对保护防洪工程安全起到作用。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 根石坍塌；原因；对策

OntheYellowRiverwaterandsedimentregulationworksduringthedangerousconditionofCauseandCountermeasure

LiuLu-guang,LiuJian

(1.DongAYellowRiverEngineeringBureauDongaShandong252200；

2.RepairandmaintenanceoftheYellowRiverWaterConservancyAetnaLiaochengLtdLiaochengShandong252000)

【Abstract】YellowRiverfloodcontrolprojectsduringsedimentregulationistoacceptthe"test"period,theYellowRiverEngineeringpronetooverflow,Tanzaniastonecollapse,rootsrockcollapsed,buttherootofthecollapseisacommondangerYellowstoneworks,thisarticlediscussesthecausesandrootsrockcollapserescuecountermeasuresgenerated,withaviewtoprotectingthesafetyplayaroleinfloodcontrolprojects.

【Keywords】Rootsrockcollapse;Reason;Countermeasures

调水调沙期间，由于洪水流量大，水位高，流速快，河势多变，险工坝岸常发生险情。以2013年为例，调水调沙6月19日开始，7月12日结束，艾山站流量最大3610立方米每秒，在大流量洪水情况下，黄河工程经常发生的险情主要是根石、坦石坍塌。针对黄河河道整治工程根石坍塌严重这一问题，探索一些尽量减少坝体根石坍塌的措施，使根石坍塌险情降低到最低限度，确保防洪工程安全是非常必要的。

1.根石坍塌的原因

水流集中冲刷，将河道整治工程的丁坝、垛、护岸的基础或坡脚淘空，引起坝岸发生裂缝、沉陷或局部坍塌，坝身失稳而出险。

1.1水流的因素。

（1）冲刷坑的形成。在丁坝上下游主溜与回溜的交界面附近，因流速的不连续或流速梯度的急剧变化，产生一系列漩涡，回溜周边流速较大，在丁坝上下跨角部位冲刷。冲刷坑的形成是造成根石坍塌的重要原因。

（2）坝的上跨角受大溜冲刷的机遇多，着溜重，冲刷深。此部位根石易被湍急水流冲刷走，有的落于冲刷坑内，有的被急溜携带顺水而下，脱离坝根失去作用。迎水面、下跨角和回溜区的根石多是塌落在冲刷坑内，远离坝根的少。

（3）弯道环流的影响。由于弯道环流作用，使得凹岸冲刷较重，凸岸淤积，黄河下游大都是受人工建筑物控制的河弯，水流因受离心力作用，对工程冲刷力加强，促进根石坍塌。

（4）横河斜河影响。横河斜河使水流顶冲坝垛，造成根石坍塌，抢险的机遇较多。

1.2工程断面的因素。

（1）根石断面不合理。散抛石大部分堆积在根石上部，形成上宽下窄，头重脚轻的现象，这种情况对坝体稳定极为不利，很容易出现根石坍塌。

（2）根石外坡凹凸不平。外坡不平会造成水流浪花淘刷，增大水流冲刷度，促使河底淘刷，影响根石稳定。

（3）断面坡度陡。护坡坡度越陡水流的冲刷作用越强，冲刷坑越深，造成根石坍塌越严重。

1.3工程布局的因素。

工程布局不合理，坝档过大造成上游坝掩护不了下游坝形成回溜，甚至出现主溜钻挡，甚至窝水兜溜，加剧根石坍塌，冲刷坝尾出现大险。还有个别坝位突出，形成独坝抗大溜，造成水流翻花，淘根刷底，坝前流速增大，水流冲击力超过根石起动流速，被大溜冲走块石，造成根石坍塌，出现大险。

1.4施工方法的因素。

（1）施工改建。在控导加高改建时，把原有的根石基础埋在坝基下，往外从新抛投根石。即使过去已经稳定的根石，也会从新坍塌出险。

（2）加抛根石不到位。在工程受大溜顶冲发生险情时，居高临下在坝顶上投抛散石，会造成大量块石被急流卷走，一部分则堆积在根石上部，也不稳定。这样不但造成浪费，很难有效缓解险情，很可能会增加险情，造成大的坍塌。

（3）基础清理不彻底。旱地施工，在挖根石槽时，没有清理好槽底就抛固根石，泥土石块混合，一旦着溜，根石易走失。

2.根石坍塌部位及方向

根石坍塌的部位与来溜方向、布局均有一定关系，根据整编控导工程探摸根石资料，根石坍塌部位主要是上跨角和坝前头，其次是坝迎水面和下跨角及上下回溜区。因为坝的上跨角和坝前受大溜冲刷的机遇多，着溜重，冲刷深，所谓水深溜急者多表现在这些部位。此部位根石易被湍急水流冲掀而走，有的落于冲刷坑内，有的被急溜携带顺水而下，脱离坝根失去作用。迎水面，下跨角和回溜区的根石多是塌落在冲刷坑内，远离坝根的极少。

3.抢险实例

（1）2013年6月30日9时10分，东阿黄河河务局管理段人员工程巡查发现范坡险工17#坝由于汛期长时间受主溜冲刷，出现根石走失险情，经探摸险情长15米，深度5.3米，体积187.13立方米。12时，县局将险情计划上报至市局防汛办公室。30日13时，市局批复该险情抢护后管理段随即根据批复开始实施抢护。

（2）截止31日11时工程抢护完成。抢护共抛石方190立方米，动用装载机1台3台班，挖掘机1台3台班，投入民技工5名，完成工日14个。抢险完毕后，单庄管理段组织专人留守加强观察。

4.防止根石坍塌的方法及对策

根石坍塌，是险工坝岸出险的主要原因之一。而根石坡度过陡又是造成根石坍塌的主要原因。根石的坡度决定于流速的大小和石块的重量，根石的稳定坡度约为1：1.3-1：1.5，根石坡度愈缓，冲刷坑愈浅，同时冲刷坑距根石坡脚也愈远。应采用较大的块石和采用新的固根技术。

4.1因险而宜，合理抢护。防止根石坍塌的方法，在实际抢险则用铅丝笼压护，铅丝网护，枕护，大块石抛根等方法都有不同程度的作用。枯水位以下经常投入水中的根石无法扣砌，可抛压铅丝笼压盖铅丝网，铅丝网包面，柳石枕围根等。其中铅丝笼压护较好，但是，要把现有坝体根石普遍压护，短期内是不可能的，应在主要坝或迎溜吃重部位上重点进行。柳石枕护适用于围护基脚，用以护坡防冲不够稳定持久，用铅丝网压盖根石虽然用料投资较节省，但网上容易挂草雍水，不够安全，铅丝网包石也有用料多投资大，遇有蛰动还易于破网漏石降低作用。以上方法各有优缺点，如果单项使用不尽适宜时，可根据坝体受溜轻重不同的部位混合使用，如坝下跨角后背水面回溜部位使用大块石护根，上跨角及坝前头迎水面抛笼墩，阻止根石坍塌较远，又可减缓水流上回下冲的能力。以上方法，限于用在根石达到适当深度，基本不再下蛰的坝体上。新修的和根石基础较浅的丁坝不适用。

4.2加强管理，科学抢险。为争取防守主动，各控导工程要加强日常工程管理，及时探摸根石，适时予以补充。从掌握的资料分析，根石断面形态多为上陡，下部较缓，中间凹，即断面中间部分坡度最陡，根石坍塌严重部位位于中常水位以下3-4米处。加固根石应注意以下几点：首先，应根据缺石部位，采取不同的补充根石方法。对于老工程已经有相当根基，应首先稳脚补坡。围护根石底部，应用铅丝笼镇脚，补坡抛根时用大块石，按先远后近，先深后浅，先上游后下游的顺序进行。其次，应抛石到位。在抛石过程中要边抛边探摸，一次到位。最后，是在枯水季节，对水上根石部分要全面进行整修，清理浮石，粗排整平。

4.3加强工程自身安全，提高工程抗冲能力。控导工程修建时应充分考虑小浪底运用后河道演变新形势，加强工程新结构、新工艺、新材料研究，多建不抢险坝或减少抢险结构的坝垛。如大力修建护底沉排坝，增强工程基础，并在修建传统结构坝垛时，利用新材料，旱地要增强防护土工布，使坦石与坝基隔离开，以土工网笼代替柳石枕或铅丝笼；水工进占时先在底勾绳上铺设土工布，采用护底进占，或土工合成材料装土管袋进占形式，既利用了传统工艺操作简便的优势，又能使其结构改进得更合理，能减少坝基土流失，减轻坝前冲刷，节约进占料物。

［文章编号］1006-7619（2014）08-25-518