河道险工成因及治理方法

1、Xk一论文发表专家一_中国学木期刊网www.qikanwangnet试论河道险工成因及治理方法【摘要】我国北方河道险工的形成原因有多种，其最直接的表现 是堤岸坍塌。本文分析堤岸坍塌的主要原因，并拟定合理的险工治 理方法，进一步提高了河道工程的防洪护岸功能，确保堤防安全。【关键词】河道；险工成因；治理方法1 1.河道险工形成的几种形式河道险工最直接的表现就是堤岸坍塌。根据一般经验，坍塌常伴 随着主流发生，主流靠近哪里，哪里就容易发生坍塌。坍塌主要有 两种类型：一种叫崩塌，大块堤岸连顶带坡塌入水中；一种叫滑脱, 部分堤岸向水内滑动。这两类险情，以崩塌最为严重。坍塌的原因十分复杂，但主要是由于堤岸土

2、体内部的摩擦力和粘 结力抵抗不住土体的白重和加在土体上的其他外力，使土体失去平 衡；或由于土体内部的结构和孔隙发生了破坏和变化，使土体失去 了稳定，因而发生坍塌。使土体失去平衡，造成河道险工，主要有 以下几种原因。1.11.1 水流冲淘。由于水流的冲淘，使堤岸基础发生冲刷或淘空，形成陡峻的浪坎, 堤岸失去了平衡，因而发生坍塌现象。坍塌现象经常发生在以下地 方：(1)(1) 河槽转向处的凹岸。(www.qikanwangnet(2)(2) 大堤顶冲的堤岸。(3)(3) 有丁坝或其他建筑物束窄河槽的地方。-论文发表专家一河道的凹岸主流集中，河槽深、流速快。由于弯曲使水压向凹岸， 并使水流的上层成为

3、下降水流，以极大的流速猛烈地冲刷凹岸和附 近的河底，把冲刷的泥砂携带到凸岸淤成滩。结果使凹岸的坡脚变 陡或淘空，失去了支持力，因而发生坍塌。河流转折的地方，水流顶冲堤岸。水流靠近堤岸时形成折冲水流， 猛烈地冲刷堤岸和河底，在堤岸坡脚下冲成深坑，因而引起坍塌和 滑脱。垂直的丁坝，有时使水沿坝的上游边直冲堤岸。 发生横流时， 有的流向与堤岸接近 9090 ,水流也直冲堤岸或折向上游。由于水流 突然被阻，发生很大的冲击力，时常引起堤岸的崩塌。在有丁坝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；并在丁坝的头部引起涡流和回流，将坝头淘深。若基础 破坏时，也会引起丁坝或附近堤岸的坍塌。1.

4、21.2 堤岸抗剪强度的减弱。堤岸边坡的抗剪强度与土体的内摩擦力和粘结力有关，而内摩擦 力与土的密度有关。土的密度越大，各土粒间的接触点越多，摩擦 力就越大；粘结力是由土粒间吸引力和胶质体粘结的缘故，密度越 大，土壤比较干燥，则其粘结力越大。摩擦力和粘结力大的时候， 边坡就比较稳定。当堤岸被水浸润以后，土的孔隙充满了水，密度减小，内摩擦力也减小；且充满水后，水把各土粒隔离较远，并把土内的胶质体溶 解，土的粘结力也就减小。在饱和的粘土中，粘结力可以完全 消 失，因此堤岸本身浸湿以后，抗剪力急剧降低。1.31.3 土体产生裂隙破坏。堤岸经冻结或融化，时常使土壤的表层变松或发生裂缝；粘性土 壤里的鼠

5、一论文发表专家一中国学木期刊网jjpwww.qikanwangnet水分蒸发后，也经常发生裂缝，筑堤时质量不好，也时常使 堤岸发生裂缝。在雨水渗入或地下水浸泡时，土体就有发生坍塌的 可能性。在土体被河水浸泡并经水流、风浪振荡后，更容易发生坍 塌。1.41.4 水位骤降。河堤经洪水浸泡饱和后，抗剪力减弱；当水位急剧下降时，又失 去水的顶托力，已渗入堤体内的水，又反向流入河内，使坡面易于 滑落；饱和的土壤重量增大更加促使边坡滑脱或坍塌。1.51.5 上提下挫。流径由曲变直，主流靠岸的地方，一般逐渐移向下流；流径由直 变曲，主流靠岸的地方，一般逐渐移向上游。我们称此现象为上提 下挫。主流经常靠岸的地

6、方，一般修护岸工程，不怕水流冲刷；在 流势发生上提下挫时，大流可能脱离护岸而冲刷对岸，形成淘刷或 坍塌。1.61.6 地下水的冲刷。地下水经砂层流入河道内时，若砂质轻细，时常随地下水流出,_一论文发表专家一画中国学木期刊网www.qikanwang,net将堤岸基础淘空，也会引起堤岸的坍塌。这种现象多发生在低水位。2 2.河道险工治理方法对坍塌造成险工的治理方法，从以下两方面来谈。2.12.1 工程种类及作用。河道险工治理分 3 3 类：长丁坝、短丁坝、贴坡护岸。(1)(1) 长丁坝。堤身突出水中，迎挑水流离开堤岸，改变原来流 向，掩护下游堤岸滩沿不受水流冲刷。它属于进攻型防御工程，适 合于河

7、身较宽、滩沿离堤防较近、而对岸沙滩林立的地方。通过其 挑流作用，使主流远离滩沿，流势转折达于对岸，使被保护滩沿逐 渐淤积，对岸沙滩冲刷。丁坝由坝头、坝身、坝根 3 3 部分组成。坝头伸向河槽，坝根与河 岸相联。坝头有圆弧形、斜线形、抛物线形 3 3 种，一般为抛物线形, 因其始于抵抗比较强烈的流势。坝根必须与河岸牢固地连接起来， 其连接通常有两种方式，一是坝根与河岸直接连接，在坝根上下游 河岸作护岸工程；另一种是在河岸开挖基槽，将坝根嵌入槽中。整 个坝体一般用块石砌成，石笼网护面，坝底铺设沉排。长丁坝工程 一般都是由几道丁坝联合运用或结合护岸工程来运用。(2)(2) 短丁坝。其坝身较短，仅能稍

8、为托流外移，维护堤岸滩沿 安全，不使对岸水流性质发生显著变化。它属于进攻型防御工程， 适用于河身较窄且凹岸岸线不规则的地方。其挑流作用不能对对岸一论文发表专家一jggj中国学栖刊网www.qikanwang,nel造成冲击，只是使主流远离滩沿，防护流势淘刷，达到保护滩沿的 目的。由于短丁坝的挑流作用小，且以坝群的形式出现，易形成各 坝同时出险而不易抢护，故一般不能单独应用。一般短丁坝与长丁 坝联合运用，或结合护岸护滩工程运用。(3)(3) 贴坡护岸，直接修于堤身滩沿坡面，主要起挡御风浪、防 止正流和回流的冲刷。属于防守型防御工程。它不像丁坝那样具有 挑流作用，而是通过对坡体的防护和河底基础的保

9、护来达到稳定堤 岸滩沿的目的。平顺式护岸，按照水流对岸坡的作用及气候、施工等条件，可分 为上、中、下 3 3 层，枯水位以下的为下层工事，设计洪水位加波浪 爬高和安全超高以上的为上层工事，两者之间的则为中层工事。下 层工事包括护底护脚，总称护脚。护脚及其材料需能抵御水流的冲 刷，要富有弹性，并易于恢复补充，以适应河床的变形；此外，还 需具有耐水浸泡的性能，便于长期发挥作用。护脚工事通常采用块 石、石笼、沉枕及沉排等为材料或构件。水下沉排一般铺设柴排，近年来，化纤塑料织物部分取代了柴排，因为其具有质轻、强度高、耐磨性强等优点，具有对河床变形的适应性。由于其抗紫外线能力差、易老化，一般为低水位以下

10、工程。中层工事用于保护岸坡，其 范围下白枯水位，上至洪水位以上。洪水期它直接受水流冲刷或波 浪冲击，枯水期或退水期又受渗水的侵蚀，处于时干时湿状态，要 求建筑材料和整治建筑物能抗御水流的冲刷和渗水的侵蚀，并具有 较好的防朽性能，常见的为铁丝石笼和块石护坡。上层工事是指洪 水位加波浪爬高和安全超高以上范围的工事。为防止雨水及地下水 的侵蚀破坏，对上层岸坡要做一定的处理，其中以生物措施处理为 主。2.22.2 工程布局。对于险工治理的整体布局，应于工程修建前，先对下游的河势情 况、历一论文发表专家一jggj中国学栖刊网www.qikanwang,nel年大中小洪水变化和深泓演化综合起来，预估将来的

11、变化趋 势，确定拟建工程的长短、起始位置，并根据地质情况，选择相应 的材料，进行修建。对关键性河湾，必须尽量先控制，考虑河势时 应对大、中、小提挫变化，均有对策，特别要着重中小流量的防御浑河、辽河、绕阳河流域最常用的工程布局大致有 3 3 类。第一类 为长、短丁坝结合，即在拟建工程的上部修建短丁坝，逐渐造成导 流形式，推流外移，再于下游适宜地点，修建较长的坝数道，将流 挑出去。此种布置，无论在直线河段或弯道内，均可沿弧形弯道导 流，逐渐到下游长坝挑出去。此法在修建上比较稳妥，能根据流势 情况逐渐加强，并可于适应的时机，调整变形托流外移。第二类是 孤坝独挑，或修数道长丁坝连续挑流，使流势转折达于

12、对岸。这种 硬挑性质，一般修建于弯道上口，工程必须特别坚固，且坝上应有 工程掩护，以免回流淘刷，发生溃塌，影响工程安全。第三类是丁 坝与护岸结合，即在工程的上部或下部修建丁坝，稳固滩嘴及丁坝02):下游的滩沿，使险工不再继续拓展。2.32.3 治理措施。辽河流域险工的治理措施分冬季施工和夏季施工，冬季施工中如 丁坝工程是将排体在冰面上扎结，排体结构为双层丙烯布上加 0.4m0.4m 厚柳排，根部起向头部抛石，随着抛石量增加，排体下沉，为了增 加排体下沉，先在排一论文发表专家一中国学术期刊同PW体周围凿深 0.35m0.35m、宽 0.3m0.3m 的冰槽，排体下沉 后，按设计断面进行抛石。夏季施工采用软体排与排体结构，用双 层丙烯布上