1、1预设铅丝笼石堆防护丁坝效能分析摘要：坝岸工程是黄河下游防洪的前沿阵地，抢险加固任务十分繁重。为了突出防护重点，提高抢护效能，本文通过预设铅丝笼石堆防护丁坝试验，采用概化分析耐久耗石量，得出丁坝上垮角出险概率和抛石量占 53%以上；在抢险加固中铅丝笼石与散石比例达到 16%时，联坝抛投石量可减少 1/4；在石笼与散石比例达到 1：1 时，抛投石量可减少 1/3以上；在预设笼堆与散抛不规则石笼比例达到 4：1 时，抛投石量将减少3/4 以上。预设铅丝笼堆是减少黄河下游新修坝岸工程出险、提高防护效能的有效措施之一。 关键词：铅丝笼堆；抢护方法；防护重点；抢险加固；坝岸工程；黄河下游坝岸工程 中图分
2、类号：TV 文献标识码：A 受建筑方式、结构、河床质和河势主流等因素影响，需要持续抢险加固几年、甚至几十年，才能从仅适应某流量级以下条件的相对稳定，过度到适应各流量条件下的基本稳定。本文通过对地处河道比降最大、河势游荡剧烈的郑州辖区的控导工程耐久石材耗量统计概化，率定出丁坝出险的主要部位是上垮角。在控导工程抢险加固中，块石笼堆以主动抛投、定位准确、出险次少、工程量小，而拥有明显优势，是黄河下游可以推广的有效防护措施之一。 丁坝险位分布 2据对河道比降最大、游荡剧烈的郑州市辖区的控导工程出险资料统计， 其中上跨角出险次数占总险次的 53.2%，抛石量占 54.6%，是出险最多的部位，其次是迎水面
3、和下跨角。由此说明，丁坝防护的重点部位是受主流顶冲最为严重上跨角，应充分考虑抢险的难度和稳固性所要求的抢护手段和方法。 2 出险原因 黄河下游河道工程由丁坝、垛、护岸组成，坝岸工程主要由土质坝体和石护坡构成，土坝体顶托护坡，石坡抗冲掩护坝体，形成石坡护坝，以坝护湾，以湾导流的依存关系，起到控导河势、保障防洪安全的作用。由于黄河下游河道的特殊性，利用传统柳石结构初始筑坝时，旱工部分一般挖槽深度 23 m，水中进占仅能修筑水底以上部分，一般水深25m，一次难以达到 15 m 左右的稳定深度，所以运用期间必需进行抢险加固。由于护坡的主体材料是块石，习惯上称为根石抢险加固。 黄河下游床沙的组成较细，河
4、床质粒径 D50=0.060.1mm，抗御水流的能力很差。坝岸靠流后，受水流流速、来流角度、挟沙能力和根石坡度、深度等因素影响，坝基易被水流冲刷，在坝垛前形成冲刷坑。当根石深度小于冲刷坑深度时，水流冲击块石发生走失或位移，造成石坡厚度变薄或坡度变陡失衡出险。根据水上石坡的塌落表现，通常把坝岸工程险情判定为根石墩蛰或坍塌两种。出险的主要原因是，河底多沙，根石深度不够，坝基坐落在腐朽埽体上，基础尚未稳定等，遇大溜顶冲或回流淘刷，发生坦根石墩蛰、坍塌险情。为了防止冲刷坑扩大，保护坝体安全，需视险情态势采取对应抢护加固措施。 3铅丝笼堆防护设置 3.1 防护原理 根石是坝垛的基础，也是用料最多的部位，
5、根石断面是在多次抢险过程中形成的，很不规则。抢险加固的根本目的是增加根石的深度和厚度，实现自身与周围环境的平衡。根石用量既取决于冲刷坑的深度，还取决于启动块石的水流速度，根石坡度愈陡，块石愈易启动，也易被水流带走。为了防止根石走失，一般设计要求块石的尺度要大于 27cm，重量大于 25kg。由于黄河下游水沙的复杂性和块石的不均匀性，完全免除根石走失是困难的，所以补充根石具有持久性。为了减少根石走失，最有效的方法是减小块石的个体重量，提高抛投物的集合重量，并将其合理布局，达到提高启动流速，从而稳固根石的作用。 3.2 笼堆设置 坝岸工程通用的抢护方法，是柳石搂厢、柳石混厢和抛块石、铅丝笼、柳石枕
6、等。处置险情的过程，一般是枕厢、块石居险而下，铅丝笼压顶镇脚。根据根石启动走失原理和抢点护根抢护原则，2005 年汛前，对桃花峪控导工程-64 坝，在迎水面每间隔 710m，上跨角每间隔46 m，下跨角每间隔 58 m，按冲刷坑深度 13 m，预先布设成宽 34 m、长 68 m、高 4 m 左右的铅丝笼镇堆，每堆 4001200 m3，以笼堆蛰动前移、抓底护坡，固点阻断方式,防止根石走失，减小出险程度和抛投石量。 4 防护效果 由于采用传统进占方式所用埽料容易腐烂，不具耐久防冲效能，仅4把石料作为铅丝笼防护效能的分析基础。为了便于比较分析，把运行条件相似的丁坝的修筑耗石量按均值概化为同一基准
7、，多出部分按抢险对待，不足部分把抢险用石补充进去，以此概化抢险加固耗石量，并分析笼堆的运用效果。凡是设有铅丝笼堆的丁坝，在修筑期的耗石量最小，平均抢险加固和总耗石量也是最小。所以，丁坝在防护方法上应次序选择笼堆、不规则散笼和散抛石才最为合理。当然，工程出险和加固石量是各种因素综合的结果，但从数值上看，预设笼堆的防护效果还是十分明显的。 结语 试验分析说明，在抢险加固中石笼与散石比例达到 16%时，联坝抛投石量可减少 1/4；在石笼与散石比例达到 1：1 时，抛投石量可减少 1/3以上；在预设笼堆与散抛不规则石笼比例达到 4：1 时，抛投石量将减少3/4 以上。 由于块石笼堆可以主动抛投、定位准确，笼堆之间可以自主控制，阻隔了险情的扩大，出险工程量大幅减小，发生大险甚至垮坝的概率降低，在抗洪和防汛抢险实践中具有明显优势，是黄河下游可以推广的有效防护方法之一。今后应优化铅丝笼堆的布局和与不规则散笼、散石的合理比例搭配，用最小的石量防护坝岸的安全。
