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黃河口生產(chǎn)村護(hù)岸工程插板樁坍塌原因分析
【論文關(guān)鍵詞】生產(chǎn)村護(hù)岸 插板樁 坍塌 黃河口
【論文摘要】生產(chǎn)村護(hù)岸工程位于1976年黃河清水溝流路改道點(diǎn)下首右岸，是勝利油田為制止黃河左岸引水工程相繼脫河于1995年始建的，2002年在7#壩下部修建了長(zhǎng)150米的插板樁護(hù)岸。2004年7月黃河小浪底調(diào)水調(diào)沙期間，受大溜淘刷，插板樁下首坍塌30m。本文就生產(chǎn)村護(hù)岸插板樁的建設(shè)及坍塌原因進(jìn)行了探討。
一、概述
為穩(wěn)定黃河清水溝入海流路，自1986年起先后在崔家河彎下游左岸修建了西河口，八連及右岸的葦改閘控導(dǎo)工程，與已有的揚(yáng)水船，護(hù)林，十八公里控導(dǎo)工程一起，形成了節(jié)點(diǎn)工程，穩(wěn)定了河勢(shì)。1993年汛期，崔家河彎大幅度坍塌，使得葦改閘和揚(yáng)水船工程全部脫河，主溜直沖東大堤下游850m長(zhǎng)范圍的灘岸，坍塌嚴(yán)重。西河口控導(dǎo)工程處主溜右移、下延。若任其發(fā)展，不但西河口工程脫河，而且下游的護(hù)林、八連等工程也將溜勢(shì)發(fā)生變化。為穩(wěn)定該河段河勢(shì)，保護(hù)已有的河道整治成果，1995年在葦改閘工程下游1100m處修做了生產(chǎn)村控導(dǎo)護(hù)岸工程。工程建成后，灘岸的坍塌得到了控制，在中小洪水時(shí)能將主溜平順?biāo)椭廖骱涌诠こ蹋ＷC了西河口引水工程的取水。但工程上游未修工程處，經(jīng)過1995年汛期沖刷，灘岸平均坍塌寬度30余m，并有超工程后路的趨勢(shì)。為此，1996年，又將原工程進(jìn)行上延續(xù)建，上中部的1～4號(hào)魚鱗壩為迎溜導(dǎo)溜段，下部的5～6號(hào)順壩為送溜段,長(zhǎng)度205m。工程頂高程7.5m（黃海標(biāo)高）。黃河“96·8”洪水期間，隨著流勢(shì)的不斷下移，該工程所有壩垛均受主溜頂沖，工程壩頂水深達(dá)0.9～1.0m，壩頂走溜，所有壩垛均出現(xiàn)了蟄陷坍塌現(xiàn)象，5～6號(hào)壩損壞最嚴(yán)重,兩段壩全部坍落于河中,灘岸也塌進(jìn)了10余m。97-98年，勝利油田對(duì)1-6#壩進(jìn)行了重新修建和加固，并把工程頂部高程提高到8.5m。根據(jù)流勢(shì)的變化情況，99年在工程未部修建了插板樁護(hù)岸。
二、插板樁工程簡(jiǎn)介
插板樁用于黃河河道整治是勝利油田的一項(xiàng)專利技術(shù)，自1997年起曾先后在十四公里險(xiǎn)工、丁字路取水口、八連控導(dǎo)、生產(chǎn)村護(hù)岸、清三控導(dǎo)等工程中使用，取得了良好的運(yùn)行效果。
插板樁結(jié)構(gòu)形式為預(yù)制鋼筋混凝土樁板，板內(nèi)預(yù)埋充水管，板底設(shè)噴水管和噴頭，用高壓水泵充水，借助水對(duì)河床泥沙的沖擊力將板樁插入就位。板樁的兩側(cè)一側(cè)設(shè)有凹槽，一側(cè)埋設(shè)滑板，以便相臨板樁緊密地結(jié)合在一起。板樁插入定位后，板縫內(nèi)灌水泥漿。板樁頂部預(yù)留鋼筋，用連梁連接，每30m預(yù)留一道變形縫。生產(chǎn)村護(hù)岸工程插板樁板高12.0m，板厚0.3m，板寬1.0m，連梁斷面尺寸為0.3m×0.3m，連梁頂高程8.5m，插板樁護(hù)岸設(shè)計(jì)長(zhǎng)度225m，實(shí)做長(zhǎng)度150m。
三、插板樁護(hù)岸修做后工程的著溜變化情況
黃河崔家控導(dǎo)工程以下河道溜勢(shì)極不穩(wěn)定，近十幾年來(lái)主溜線不斷左移下延。2004年插板樁護(hù)岸修建后，8月下旬至9月份利津流量100-510m3/s時(shí)，生產(chǎn)村護(hù)岸工程1-6#壩靠主溜，插板樁靠邊溜；10月9日利津流量達(dá)1120m3/s，其后溜勢(shì)逐漸下延，1-6#壩前出灘脫溜，插板樁靠主溜；2000年-2002年6月，由于黃河水量較小，溜勢(shì)緩慢下延，插板樁下首著主溜，其后長(zhǎng)500余米范圍內(nèi)灘地坍塌，最大坍塌寬度260m。2002年7月4日黃河小浪底開始調(diào)水調(diào)沙實(shí)驗(yàn)，7月10日利津流量1770 m3/s時(shí)，生產(chǎn)村護(hù)岸水位達(dá)最高值7.52m，溜勢(shì)稍有上提，插板樁全部著主溜。其后雖然流量不斷加大，7月20日利津流量達(dá)到2510m3/s，但由于河口河道發(fā)生溯源沖刷，泄流能力增大，水位下降了0.2-0.3m，河道內(nèi)溜勢(shì)逐漸左移下延，插板樁下首主溜頂沖，造成坍塌30m。調(diào)水調(diào)沙實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，溜勢(shì)進(jìn)一步下延，插板樁全部出灘脫溜。
四、插板樁坍塌原因分析
（一） 水流集中沖刷，插板樁兩邊形成局部沖刷坑，插板樁失穩(wěn)坍塌。調(diào)水調(diào)沙期間，插板樁下首板前受主溜頂沖，板后受回溜淘刷，形成局部沖刷坑。采用武水《計(jì)算手冊(cè)》水流斜沖防護(hù)岸坡產(chǎn)生的沖刷計(jì)算公式：
Δhp=23tg(σ/2)vj2/g(1+m2)-1/2-30d
式中：Δhp——從河底算起的局部沖深；
σ——水流流向與岸坡交角；
m——防護(hù)物迎水面邊坡系數(shù)；
d——坡角外土壤計(jì)算粒徑；
vj——水流偏斜時(shí)，水流的局部沖刷流速。
計(jì)算的局部沖刷深度為3.3m，相應(yīng)最大沖刷水深為10.3m。插板樁處水位為7.52m，相應(yīng)沖刷坑底高程為-2.78m，而插板樁底高程為-3.8m，埋深僅1m左右，插板樁因整段（30m）失穩(wěn)而坍塌。
（二） 由于資金等方面的原因，該工程沒有按設(shè)計(jì)實(shí)施。插板樁護(hù)岸設(shè)計(jì)長(zhǎng)度225m，實(shí)修150m，少修了75m，對(duì)工程整體挑溜送溜作用的發(fā)揮產(chǎn)生了不利影響；板樁后填土沒填到設(shè)計(jì)高程，保持插板樁穩(wěn)定的錨墩拉桿沒做，使插板樁在水流淘刷沖擊下無(wú)法維持自身的穩(wěn)定。
（三）該工程有勝利油田興建和，但由于1-6#壩脫溜后造成西河口控導(dǎo)油田取水口脫溜，沒有達(dá)到修建的目的，所以插板樁建成后一直處于無(wú)人管理狀態(tài)，不能及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)、維修和加固。
五、幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)
（一）黃河口控導(dǎo)工程的修建，要上下游統(tǒng)一規(guī)劃。如果上游河勢(shì)得不到控制，處于經(jīng)常變化中，那么，下游修做的工程很難發(fā)揮出應(yīng)有的效用。
（二）河口段河勢(shì)變化復(fù)雜，河彎控制性的節(jié)點(diǎn)工程的修建必須把握準(zhǔn)時(shí)機(jī)，以免河勢(shì)向不利的方面轉(zhuǎn)化。
（三）黃河口必須納入國(guó)家統(tǒng)一管理，以解決規(guī)劃、投資、管理諸方面存在的問題。
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