浅谈铅丝笼沉排坝在赵沟控导工程中的应用

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xx控导工程位于xx市xx镇xx村北，距xx市区17km，工程上距花园镇工程10km，下距裴峪工程10km，迎对岸开仪控导工程来溜，送至对岸化工控导工程。

工程始建于1974年，修筑有3垛、1-15坝计16道单位工程，1994-1999年配合小浪底移民工程又相继续建上延1-上延16坝、1、2垛、6-1垛。2007年续建16—18坝。

工程全长4210m，共有丁坝34道，垛4个，裹护长4157m。其中上延4-上延11坝为铅丝笼沉排结构。

该工程的修建特别是铅丝笼沉排坝对控导主流、稳定河势、保障防洪安全发挥了重要作用。

2坝型比较与选择

黄河下游床沙的组成较细，河床质粒径D50=0.06～0.1mm，抗御水流的能力很差。由于河道的这种特殊性，一般而言黄河下游多选用散石沉排、铅丝笼沉排、柳石枕沉排等。

散石沉排实质就是在坑槽内填抛块石加强工程的基础强度和深度。但由于挖槽的宽度根据冲刷坑深度及水流冲刷部位的强弱来决定，单个块石的重量有限，散石沉排体会随着工程前冲刷坑的深度变化而变形，有出险的几率。

利用传统柳石结构初始筑坝时，旱工部分一般挖槽深度2～3m，水中进占仅能修筑水底以上部分，一般水深2～5m，一次难以达到15m左右要求的稳定深度，所以运用期间必需进行抢险加固。

铅丝笼沉排是利用铅丝笼将散石集结为一个整体，增加了个体的体积与重量，减少了洪水来时对单个石块的冲刷致其走失现象。

经比较分析我们采用铅丝笼沉排坝。

3排体设计

铅丝笼沉排排体结构是由反滤布、压载、裹护体护坡组成。设计内容包括结构的选择和稳定性校核。

3.1反滤布

铅丝笼沉排底层采用无纺土工布做反滤布，上层采用编织布以防止铅丝及块石刺破无纺土工布。反滤布既要满足保土性、透水性，又要有一定强度。一般选用300ｇ／ｍ２的无纺土工布做反滤布，造价低且适应性强，得到广泛的应用。

3.2沉排压载

铅丝笼沉排系用铅丝编制结成网格的笼状物体，内填块石，网格的大小以不漏填充的石块为限。xx控导工程铅丝笼沉排坝设计采用１２＃铅丝编制成网格，并在结点处，上下左右用铅丝连接起来，以增加石笼的整体性。

3.3冲刷深度确定

护岸沉排，由于水流侧蚀作用受到了限制，排脚处河床必然冲深，排脚伸出坡脚的尺寸，应满足河床冲至最低高程时排体坡度仍能维持稳定，并很好地保护岸坡。

采用潜坝的水流条件（阿尔图宁公式）计算沉排前冲刷坑深度（△ｈ）：

式中：ν为坝前平均行进流速４4.4ｍ／ｓ；ｍ为沉排终止后的边坡系数，ｍ＝2；α为沉排与水流夹角，α＝45°。

3.4沉排宽度计算

式中：△ｈ为沉排前冲刷坑深度；ｍ为沉排终止后的边坡系数，ｍ＝2。3.5?抗滑稳定分析

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5工程运行

xx段黄河属于微弯河道，整治进行单岸控制，仅在弯道凹岸修建工程，以坝护弯，以弯导流，以避免产生游荡型河道，因此坝体受水流顶冲承受了较大的冲击力，在运行过程中需要有足够的摩擦力、重力与阻力。铅丝笼沉排是将块石堆放在铅丝编织的网笼内使之结为一体形成较大体积的抗冲体，避免了单个块石的走失。同时由于其受到洪水淘刷后排体外沿开始下蛰并逐步沉降，自行调整了坡度，使根石坡度相对平缓，减少了单位压强，避免了工程出险的机率，验证了其控导河势的作用。

表1?xx控导工程出险坝次统计

铅丝笼沉排坝非铅丝笼沉排坝

1994年

0

5

1995年

0

0

1996年

0

13

1997年

0

20

1998年

0

10

1999年

0

6

2000年

0

15

2001年

0

0

2002年

0

9

2003年

0

30

2004年

2

15

2005年

0

0

2006年

0

4

2007年

0

7

根据对xx控导工程1994年以来铅丝笼沉排坝建设运行后的出险情况统计来看，传统HYPERLINK"/Constructure/Index.html"结构丁坝，建成靠河运用过程中不断坍塌出险，依靠连年的抛石抢险来加固，日常查险、抢险、管理任务繁重。而铅丝笼沉排坝的安全稳定性显著。铅丝笼沉排坝是黄河下游的不抢险试验坝之一，它在运用阶段大都在一定程度上起到了少出险、出小险的效果，发挥了较好的工程效益。表2??近年工程险情类别统计

险情类别基础坍塌潰膛漫顶滑动其它

出险坝次

939

7

6

8

4

百分比%

97.4

0.8

0.6

0.8

0.4

由数据显示，由于坝基础坍塌而造成险情的占97.4%，这种险情多发生在汛期大水时有之，非汛期小水时都会出现，所以基础的抗冲力在维持坝体稳定安全时显得尤为重要。铅丝笼沉排坝的基础较之化纤编织袋沉排坝、柳石枕沉排坝、长管袋褥垫沉排坝等的基础有较强的抗冲力，在摩擦系数与整体性方面都优于其它坝型，为坝体稳定提供了较高的安全系数。

表3?2003-2007年控导工程抢险费用统计

铅丝笼沉排坝非铅丝笼沉排坝

xx

2.09万元

53.6万元

裴峪

0

276.34万元

神堤

0

142.57万元

从xx段黄河所辖的三处控导工程中的抢险费用比较来看，铅丝笼沉排坝节省了大量的抢险费用，为河道治理节约了资金，使工程的运行形成良性循环。有鉴于此，近几年的河道工程施工开始采用该结构形式。

6结论与建议

实践证明，铅丝笼沉排坝工程设计简单，