桃花峪控导工程丁坝根石走失原因和抢护方法比较研究

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1、桃花峪控导工程丁坝根石走失原因和抢护方法比较研究　　摘要：2006年～2011年6年间，黄河荥阳段桃花峪控导工程累计出险达345次之多，多次出现重大险情，经过郑州河务局、荥阳河务局、兄弟单位及当地群众的努力，分析工程出险原因、制定抢护方法、及时完成了各类险情抢护任务，确保了工程及人民群众生命财产安全。本文根据六年间桃花峪控导工程出险险情，系统分析了此工程根石走失及出险原因，并对在抢险中应用的几种抢护方法进行了分析比较，为今后工程抢险提供参考依据。关键词：根石走失现状原因抢护方法分析中图分类号：TV文献标识码：A黄河坝

2、岸工程保护基础的块石俗称“根石”，根石与坝体在水流中互相依托，保持着坝体的稳定，根石走失或大部分被水流冲走或移动，称“根石”走失。控导工程丁坝是由坝身和根石组成的，根石是丁坝的基础，防止根石走失是保证控导工程安全的关键。丁坝根石一旦走失，坝基失稳。1桃花峪控导工程现状及根石走失险情特点7桃花峪控导工程位于荥阳市广武镇境内，鸿沟谷口处。工程上距孟津铁谢88km，下距京广铁桥4km，毗邻邙山提灌站，北岸有沁河注入。工程上迎对岸东安控导工程来溜，下送溜至对岸老田庵控导工程。工程始建于1999年，目前，工程已建成45道丁坝（

3、-6～39坝），护岸300m,工程全长4.81km。-6～14坝工程设防标准为当年当地4000m³/s洪水超高1m，15～39坝工程设防标准为当年当地5000m³/s，洪水超高1m。15～24坝为新结构充沙长管袋褥垫沉排结构坝，其余坝为传统结构坝，裹护段采用乱石粗排结构。丁坝顶宽15m，坝裆间距100m，迎水面裹护段采用散抛石护坡。由于桃花峪控导丁坝根基浅、大部分属于新修丁坝、又属于干滩施工，造成桃花峪工程极易出现险情。据统计，2006年桃花峪丁坝出险97次；2007年出险81次；2008年出险5

4、8次；2009年出险56次；2010年出险36次；2011年出险17次。2根石走失原因2．1水流作用的影响7“根石走失”是水流和坝体互相作用的产物。惯性流体遇坝体受阻后，发生变化，一般可分为三部分：其一是主流沿坝前端下泄；其二是逆流向上形成回溜；其三是水流过坝后离解形成下回溜。上回溜与主流相遇，形成向上的螺旋溜；下回溜与主流相遇，形成另一股螺旋溜。螺旋流对坝坡迎水面产生强裂脉动冲击，使坝岸附近的河床与螺旋溜不能维持平衡，产生横河输沙，导致横向输沙不平衡，河床遭到破坏，在坝根形成不规则的河床冲坑，若根石深度高于冲刷坑时

5、，至使坝垛根石临空下蛰而走失，则大量根石向冲刷坑坍塌，最终造成坝垛出险。2．2根石深度的影响丁坝的稳定主要取决于根石与其上部土压力是否相适应，当根石上部土压力一定时，根石深度、厚度、坡度对丁坝的稳定影响最大，而根石的坡度又取决于根石深度，根石的深度即可认为是坝前冲刷坑的深度。丁坝工程前沿冲刷坑的深度与水流流速、根石坡度、水流及坝岸的夹角以及河床质粒径等因素有关。而每道坝垛工程不同部位的根石深度、坡度又不一样，一般来讲，控导工程根石深度达到15m，坡度达到1：1.3～1：1.5时坝基才能稳定。当根石达不到足以使工程保持

6、稳定的深度，且同一坝的迎水面根石深度不一样具有一定的差值时，一旦坝前冲刷坑低于某一部位根石的深度，局部根石就会出现一定塌陷。由于根石深度不一，易发生连带几个部位发生险情的现象。2．3水流挟沙能力的影响7当水流挟沙能力达到一定程度时，即水流条件下的起动临界粒径大于块石粒径时，在水流的挟带力作用下表层部分块石向下游或坑底滚动；当水流挟沙能力逐渐加大时，又会有块石起动，坝坡上的块石发生向下或侧向的位移，这种现象的连锁反应，将导致坡面或坡脚根石发生位移而局部失稳出险。因此，水流挟沙能力与块石粒径和坡度有直接的关系。实验表明，

7、在相同水流条件下，坡率越小，不被水流冲走所需的块石粒径就越大。2．4其它情况的影响除以上几种情况外，根石数量、大河流量及工程靠河情况也是根石走失的原因。在坝体的某一部位，由于根石数量的分配不均，相邻的上下游根石形成差值时，就会出现蛰动。在洪水演进过程中，洪水水压力对坝具有顶冲作用，当水流强度大于坝垛强度时，就会使坝体基础坍塌而造成险情。反之，在洪水落水时，由于洪水流量大幅度减小，落水速度快，河势多变，小流变得弯曲，主溜一般上提入湾而冲刷工程，也能造成根石滑塌而使工程出险。因此，无论是在大洪水时、落水时，只要受水流冲刷

8、及河床下切的影响，导致根石发生位移，使厚度变薄或坡度变陡，坝体即会失支平衡而发生险情。反之，当大河流量在一个时间段落水时，洪水对工程顶冲作用减弱，由于洪水流量减少，落水速度加快，河势多变，工程大角度迎溜，易形成“横河”、“斜河”顶冲工程使根石走失而发生险情。此外，对某一丁坝而言，坝头着流机遇多，抢险机率多，根石就深。愈靠近坝根，根石越薄弱，根基