铅丝笼沉排坝抢护方法及措施的探讨

　　摘要：本文首先回顾了以往传统的旱工筑坝方法，论述了采用铅丝笼沉排深基础筑坝新工艺施工方法的优点，详细介绍了这种方法的设计与施工工艺， 采用该方法所修工程出险的原因分析，针对该抢护方法在实际使用过程中的问题提出了一些建议。

　　关键词：铅丝笼  沉排坝  抢护方法  措施  探讨

　　1引言

　　以往黄河下游修建河道工程，多采用传统的旱工筑坝，在坝的迎水面人工挖槽，柳石枕或铅丝笼结构裹护，作为新坝基础。当工程靠溜后，坝基在水流的作用下，坍塌下蛰。经过逐年的抢护，加深基础，达到稳定坝体的目的。

　　从80年代中期，河南黄河在下游河道整治工程中利用新结构、新材料、新工艺修建了许多试验性工程。如：中牟九堡险工108坝接长；开封柳园口险工39坝下延及封丘大功控导工程等均采用了土工布铅丝笼沉排深基筑坝新工艺的施工方法，它具有一次性加大根石深度、提高抗冲能力、减少新坝抢险机率等优点。1992年11月至1993年6月开封柳园口39坝1支坝，在横河、斜河大溜顶冲情况下，先后发生大小险情25次，其中四次巨险。这些险情具有发展快、一次坍塌体积大、险情持续时间长的特点。其原因还需对一系列的结构设计及施工技术、抢险问题做近一步的研究。

　　2设计与施工

　　2.1结构设计

　　土工布铅丝笼沉排在水流作用下，排体随着坝前冲刷坑的发展逐步下沉，自行调整坡度，直至达到稳定坡度后，排体则形成防冲斜墙，起到护底、护脚、防止冲刷、保护坝体安全之目的。工程设计标准，坝顶设计高程84.60米，滩面平均高80.60米，基坑设计挖深4~4.5米，底宽11米，铅丝笼长10米，笼高1米。整体结构所用材料，土工布两层（有纺、无纺）秸料，铅丝笼网片，石料、木桩等。

　　2.2施工方法

　　施工条件是在低滩，距大河较近，深基施工。具体工序如下：

　　（1）施工放线，按设计图放线定位。第一步定出坝轴线及坝基临背坡脚线；第二步定出基坑开挖线。

　　（2）用小泥浆泵挖槽，削坡（因流沙土质开挖深度2~2.5米，未达到设计深度）基坑内坡1：1.2，外坡1：3，底宽11米。

　　（3）缝制及铺设土工布，按照基坑底宽，土胎的坡度和高度进行下料和铺设，无纺在下，有纺在上。

　　（4）在土工布上面均匀铺设0.2~0.3米厚的秸料，防止土工布被石块刺破。

　　（5）     铺铅丝笼网片，装填石料，垒边成型，捆扎结实，笼筋绳栓在土胎上口木桩上。然后按设计断面抛石整坡，施工即告完成。

　　3河势与工情

　　近几年来，在小流量、高含沙水流的影响下，河道严重淤积，水流失控，河势变化异常，改变了历史河势变化规律，从新调整流路。自1990年中牟九堡险工108坝接长后，大张庄工程仍然管溜不死，黑岗口河势逐年上提盖坝以上，而柳园口险工溜点下挫。1992年8月大河顶冲29坝，对岸河心滩坍塌后退造湾抗溜急转东南，在39坝1支坝前河势突变，形成横河，主溜线与迎水面的夹角约80~90度之间，主槽不足百米，水流集中，水势凶猛，冲击坝岸，这种河势实属少见。

　　该坝于1992年11月全部靠河，靠溜后至1993年6月，连续出险25次，重大险情四次，相应大河流量900~1500m3/s之间（见表一）。25次险情坍塌累计长700 m（含重叠部分）是1支坝护长的3倍，上述险情的出现，必有其特殊原因。

四次重大险情统计表（表一）

出险 时间	大河流量m3/s	出险 部位	出险尺寸 m			坍塌 体积 m3
93年4月5日	1480	迎水面、大溜顶冲	60	6	6	2160
93年5月5日	808	上跨角、大溜顶冲	30	6	8	1440
93年5月10日	828	迎水面、大溜顶冲	35	5	5	875
93年5月15日	902	迎水面、大溜顶冲	30	7	8	1880

　　4险情分析

　　横河大溜顶冲：由于坝位突出，坝基长时间受大溜的淘刷，坝前则形成了冲刷坑和冲刷槽。按照“阿丁图宁”的细沙河床丁坝局部冲刷公式计算。经计算坝前局部冲刷水深为13.1米。实测水深平均10米左右。局部冲刷深度已超过实测断面水深。而断面坡度成一折线，上段平均1：0.8，沉排以下1：0.5。这两种坡度均小于沉排的稳定坡度1：2和块石的堆积自然坡度1：0.9，所以沉排上面的块石，则自动向坑底滚动，块石在冲刷坑内，对水流产生反作用后。使冲刷坑进一步加深和扩大，加速了上部土体结构的破坏而坍塌生险。

　　由于坝前冲刷水深，已超过沉排下沉深度，在排体下面坡度突然变陡，形成“头重底空”，在重力的作用下，拉断铅丝笼，以强大的下滑力撕裂上部的土工布，拨下坝顶木桩，沿坝口平墩、猛蛰，致1000 m3到2000 m3土石体积同时入水，出现了突变的巨险。

　　铅丝笼沉排是垂直坝身排放，底部用铅丝笼牵引坝顶木桩联接。笼与笼用8号铅丝横向串联一体，则形成了一个水下防冲的整体结构。这种结构不能随着冲刷坑的变化，即时下沉，而排体在纵、横联接力的作用下悬在空间，一旦发现下蛰，造成大险。

　　5工程抢护方法及建议

　　柳园口39坝于93年4月5日下午7时出现一次较大险情，当时迎水面坍塌至丁坝中心，坍塌体积达2160m3。由于当时河势为斜河大溜顶冲，情况十分危急。险情发生后，立即组织当地民工200余人、工程队员30余人，并通知当地村委组织软料及抢险船只，由于当时刮风，软料很难砍伐，至夜里1点多钟各种料物和设备才到齐，开始进行搂厢，由于水深溜急，有时软料下去又被冲走，最后用两只大船，一只改变溜势，一只进行搂厢、捆枕，至夜5点钟由于河势发生变化，才使工程险情稳定下来，如果不是河势发生变化，极有跑坝的可能。经过两天一夜200余人及小翻斗车和架子车100余辆抢险，工程恢复原貌。因此，铅丝笼沉排结构坝易出大险，险情发展快，易早做准备，工程护坝地必需培育抢险料源，根据河势提前把人力、机械、料物准备好，险情一旦发生，旧上及时进行抢护。另外，这种险情易采用机械设备与人工结合进行抢护，才能及时控制险情。

　　随着近几年工程公司成立及机械设备的增加，工程抢险结构发生了很大变化，工程出现险情后，机械、人员、料物能及时到位，在险情没有扩大的情况下及时抢险，真正达到了抢早、抢小的目的。但是，随着经济体制的改革，工程公司大都以承接外部工程而生存，难以保证工程开工时机械及时到位，这就给以后的工程抢险带来了新的问题。因此，一是建议在体制改革后应配备一定数量的抢险机械设备，如装载机、挖掘机及自卸汽车，只有这样，才能保证工程险情抢早、抢小，及时控制险情，确保工程安全。二是按照实际冲刷坑深度及稳定坡度设计铅丝笼沉排宽度，这样才能达到这种新结构坝的设计目的。