河道險工成因及治理方法

1、了中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)P試論河道險工成因及治理方法【摘要】我國北方河道險工的形成原因有多種，其最直接的表現(xiàn)是堤岸坍塌。本文分析堤岸坍塌的主要原因，并擬定合理的險工治理方法，進一步提高了河道工程的防洪護岸功能，確保堤防安全?！娟P(guān)鍵詞】河道；險工成因；治理方法1 .河道險工形成的幾種形式河道險工最直接的表現(xiàn)就是堤岸坍塌。根據(jù)一般經(jīng)驗，坍塌常伴隨著主流發(fā)生，主流靠近哪里，哪里就容易發(fā)生坍塌。坍塌主要有兩種類型：一種叫崩塌，大塊堤岸連頂帶坡塌入水中；一種叫滑脫,部分堤岸向水內(nèi)滑動。這兩類險情，以崩塌最為嚴(yán)重。坍塌的原因十分復(fù)雜，但主要是由于堤岸土體內(nèi)部的摩擦力和粘結(jié)力抵抗不住土體的自重和加在土體上的其他外力

2、，使土體失去平衡；或由于土體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和孔隙發(fā)生了破壞和變化，使土體失去了穩(wěn)定，因而發(fā)生坍塌。使土體失去平衡，造成河道險工，主要有以下幾種原因。1.1 水流沖淘。由于水流的沖淘，使堤岸基礎(chǔ)發(fā)生沖刷或淘空，形成陡峻的浪坎,堤岸失去了平衡，因而發(fā)生坍塌現(xiàn)象。坍塌現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生在以下地方：(1)河梢轉(zhuǎn)向處的凹岸。一論文發(fā)表審家一:口學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)(2)大堤頂沖的堤岸。(3)有丁壩或其他建筑物束窄河梢的地方。河道的凹岸主流集中，河梢深、流速快。由于彎曲使水壓向凹岸，并使水流的上層成為下降水流，以極大的流速猛烈地沖刷凹岸和附近的河底，把沖刷的泥砂攜帶到凸岸淤成灘。結(jié)果使凹岸的坡腳變陡或淘空，失去了支持力，因而

3、發(fā)生坍塌。河流轉(zhuǎn)折的地方，水流頂沖堤岸。水流靠近堤岸時形成折沖水流，猛烈地沖刷堤岸和河底，在堤岸坡腳下沖成深坑，因而引起坍塌和滑脫。垂直的丁壩，有時使水沿壩的上游邊直沖堤岸。發(fā)生橫流時，有的流向與堤岸接近90。，水流也直沖堤岸或折向上游。由于水流突然被阻，發(fā)生很大的沖擊力，時常引起堤岸的崩塌。在有丁壩或其他建筑物束窄河道的地方，水位抬高，流速加大，河底刷深；并在丁壩的頭部引起渦流和回流，將壩頭淘深。若基礎(chǔ)破壞時，也會引起丁壩或附近堤岸的坍塌。1.2 堤岸抗剪強度的減弱。堤岸邊坡的抗剪強度與土體的內(nèi)摩擦力和粘結(jié)力有關(guān)，而內(nèi)摩擦力與土的密度有關(guān)。土的密度越大，各土粒間的接觸點越多，摩擦力就越大；粘

4、結(jié)力是由土粒間吸引力和膠質(zhì)體粘結(jié)的緣故，密度越大，土壤比較干燥，則其粘結(jié)力越大。摩擦力和粘結(jié)力大的時候，邊坡就比較穩(wěn)定。當(dāng)?shù)贪侗凰櫼院螅恋目紫冻錆M了水，密度減小，內(nèi)摩擦力P也減??；且充滿水后，水把各土粒隔離較遠，并把土內(nèi)的膠質(zhì)體溶解，土的粘結(jié)力也就減小。在飽和的粘土中，粘結(jié)力可以完全消失，因此堤岸本身浸濕以后，抗剪力急劇降低。1.3 土體產(chǎn)生裂隙破壞。堤岸經(jīng)凍結(jié)或融化，時常使土壤的表層變松或發(fā)生裂縫；粘性土壤里的水分蒸發(fā)后，也經(jīng)常發(fā)生裂縫，筑堤時質(zhì)量不好，也時常使堤岸發(fā)生裂縫。在雨水滲入或地下水浸泡時，土體就有發(fā)生坍塌的可能性。在土體被河水浸泡并經(jīng)水流、風(fēng)浪振蕩后，更容易發(fā)生坍塌。1.4

5、 水位驟降。河堤經(jīng)洪水浸泡飽和后，抗剪力減弱；當(dāng)水位急劇下降時，又失去水的頂托力，已滲入堤體內(nèi)的水，又反向流入河內(nèi)，使坡面易于滑落；飽和的土壤重量增大更加促使邊坡滑脫或坍塌。1.5 上提下挫。流徑由曲變直，主流靠岸的地方，一般逐漸移向下流；流徑由直變曲，主流靠岸的地方，一般逐漸移向上游。我們稱此現(xiàn)象為上提下挫。主流經(jīng)常靠岸的地方，一般修護岸工程，不怕水流沖刷；在流勢發(fā)生上提下挫時，大流可能脫離護岸而沖刷對岸，形成淘刷或坍塌。1.6 地下水的沖刷。地下水經(jīng)砂層流入河道內(nèi)時，若砂質(zhì)輕細，時常隨地下水流出,麗中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)www.qikanwang,net將堤岸基礎(chǔ)淘空，也會引起堤岸的坍塌。這種現(xiàn)象

6、多發(fā)生在低水位。2 .河道險工治理方法對坍塌造成險工的治理方法，從以下兩方面來談。2.1 工程種類及作用。河道險工治理分3類：長丁壩、短丁壩、貼坡護岸。(1)長丁壩。堤身突出水中，迎挑水流離開堤岸，改變原來流向，掩護下游堤岸灘沿不受水流沖刷。它屬于進攻型防御工程，適合于河身較寬、灘沿離堤防較近、而對岸沙灘林立的地方。通過其挑流作用，使主流遠離灘沿，流勢轉(zhuǎn)折達于對岸，使被保護灘沿逐漸淤積，對岸沙灘沖刷。丁壩由壩頭、壩身、壩根3部分組成。壩頭伸向河梢，壩根與河岸相聯(lián)。壩頭有圓弧形、斜線形、拋物線形3種，一般為拋物線形,因其始于抵抗比較強烈的流勢。壩根必須與河岸牢固地連接起來，其連接通常有兩種方式，

7、一是壩根與河岸直接連接，在壩根上下游河岸作護岸工程；另一種是在河岸開挖基梢，將壩根嵌入梢中。整個壩體一般用塊石砌成，石籠網(wǎng)護面，壩底鋪設(shè)沉排。長丁壩工程一般都是由幾道丁壩聯(lián)合運用或結(jié)合護岸工程來運用。(2)短丁壩。其壩身較短，僅能稍為托流外移，維護堤岸灘沿安全，不使對岸水流性質(zhì)發(fā)生顯著變化。它屬于進攻型防御工程，適用于河身較窄且凹岸岸線不規(guī)則的地方。其挑流作用不能對對岸造成沖擊，只是使主流遠離灘沿，防護流勢淘刷，達到保護灘沿的目的。由于短丁壩的挑流作用小，且以壩群的形式出現(xiàn)，易形成各壩同時出險而不易搶護，故一般不能單獨應(yīng)用。一般短丁壩與長丁壩聯(lián)合運用，或結(jié)合護岸護灘工程運用。(3)貼坡護岸，直

8、接修于堤身灘沿坡面，主要起擋御風(fēng)浪、防止正流和回流的沖刷。屬于防守型防御工程。它不像丁壩那樣具有挑流作用，而是通過對坡體的防護和河底基礎(chǔ)的保護來達到穩(wěn)定堤岸灘沿的目的。平順式護岸，按照水流對岸坡的作用及氣候、施工等條件，可分為上、中、下3層，枯水位以下的為下層工事，設(shè)計洪水位加波浪爬高和安全超高以上的為上層工事，兩者之間的則為中層工事。下層工事包括護底護腳，總稱護腳。護腳及其材料需能抵御水流的沖刷，要富有彈性，并易于恢復(fù)補充，以適應(yīng)河床的變形；此外，還需具有耐水浸泡的性能，便于長期發(fā)揮作用。護腳工事通常采用塊石、石籠、沉枕及沉排等為材料或構(gòu)件。水下沉排一般鋪設(shè)柴排，近年來，化纖塑料織物部分取代

9、了柴排，因為其具有質(zhì)輕、強度高、耐磨性強等優(yōu)點，具有對河床變形的適應(yīng)性。由于其抗紫外線能力差、易老化，一般為低水位以下工程。中層工事用于保護岸坡，其范圍下自枯水位，上至洪水位以上。洪水期它直接受水流沖刷或波浪沖擊，枯水期或退水期又受滲水的侵蝕，處于時干時濕狀態(tài)，要求建筑材料和整治建筑物能抗御水流的沖刷和滲水的侵蝕，并具有較好的防朽性能，常見的為鐵絲石籠和塊石護坡。上層工事是指洪水位加波浪爬高和安全超高以上范圍的工事。為防止雨水及地下水的侵蝕破壞，對上層岸坡要做一定的處理，其中以生物措施處理為主。2.2 工程布局。對于險工治理的整體布局，應(yīng)于工程修建前，先對下游的河勢情況、歷年大中小洪水變化和深

10、泓演化綜合起來，預(yù)估將來的變化趨勢，確定擬建工程的長短、起始位置，并根據(jù)地質(zhì)情況，選擇相應(yīng)的材料，進行修建。對關(guān)鍵性河灣，必須盡量先控制，考慮河勢時應(yīng)對大、中、小提挫變化，均有對策，特別要著重中小流量的防御渾河、遼河、繞陽河流域最常用的工程布局大致有3類。第一類為長、短丁壩結(jié)合，即在擬建工程的上部修建短丁壩，逐漸造成導(dǎo)流形式，推流外移，再于下游適宜地點，修建較長的壩數(shù)道，將流挑出去。此種布置，無論在直線河段或彎道內(nèi)，均可沿弧形彎道導(dǎo)流，逐漸到下游長壩挑出去。此法在修建上比較穩(wěn)妥，能根據(jù)流勢情況逐漸加強，并可于適應(yīng)的時機，調(diào)整變形托流外移。第二類是孤壩獨挑，或修數(shù)道長丁壩連續(xù)挑流，使流勢轉(zhuǎn)折達于

11、對岸。這種硬挑性質(zhì)，一般修建于彎道上口，工程必須特別堅固，且壩上應(yīng)有工程掩護，以免回流淘刷，發(fā)生潰塌，影響工程安全。第三類是丁壩與護岸結(jié)合，即在工程的上部或下部修建丁壩，穩(wěn)固灘嘴及丁壩中國學(xué)木期刊網(wǎng)fwww.qikanwangnet下游的灘沿，使險工不再繼續(xù)拓展。2.3 治理措施。遼河流域險工的治理措施分冬季施工和夏季施工，冬季施工中如丁壩工程是將排體在冰面上扎結(jié)，排體結(jié)構(gòu)為雙層丙烯布上加0.4m厚柳排，根部起向頭部拋石，隨著拋石量增加，排體下沉，為了增加排體下沉，先在排體周圍鑿深0.35m、寬0.3m的冰梢，排體下沉后，按設(shè)計斷面進行拋石。夏季施工采用軟體排與排體結(jié)構(gòu)，用雙層丙烯布上加尼龍繩網(wǎng)格，用絞磨