浅谈井柱桩格宾石笼丁顺坝在叶河下游农三师段防洪护岸中的运用

孙庆平

(喀什农三师勘测设计研究院有限责任公司 844000)

1 概况

叶尔羌河发源于喀喇昆仑山脉，为塔里木河的源流之一。河流全长1179km，叶尔羌河是一条洪水多发性河流，洪枯流量相差悬殊，实测最大洪峰流量6270m3/s，并周期性地伴有冰川湖突发洪水暴发，造成洪水灾害。据统计从1949至今的60多年间，叶河发生洪灾33年，洪灾损失及频繁程度在新疆位居前列，素有三年两次灾之说。

叶尔羌河进入平原区后，河道蜿蜒游荡，汛期洪水旁蚀、冲淘、冲毁河岸，使得长400多km的灌区深受其害。

兵团农三师地处灌区中下游，现有7处重点防洪段，主要在麦盖提东河滩、48团引水龙口至艾力克塔木渠首段，该段河道全长94km。

由于该段河床底为粉细砂，河床多变，汛期主流摆动频繁，河床横断面变化很大，无比较固定的主槽，具有“宽、浅、乱”的特性，是典型的平原游荡型河道。运行多年来，河道整治段主要以稳定河势为主，采用的丁坝为非淹没式下挑透水丁坝和护岸顺坝，通过工程的实施，实施段河势基本得到控制，取得了较好的防洪效果。

2 护岸形式的选择

河道无论采取哪种护岸形式，都是为了防止河水对河床和河岸的冲刷，以稳定河道、保护河岸。由于叶河在该段河床质地为细砂或粉细砂，目前我们主要采用的护岸形式有:格宾石笼丁、顺坝与井柱桩排透水丁坝，格宾石笼结合井柱桩排透水丁、顺坝。以上护岸形式既可用于引水枢纽上下游整治工程，用以导流挑流，保护整治堤段，尤其是弯道堤段避免受洪水冲刷破坏，也可用作河岸、堤防及沿河水利、桥梁等工程的护岸与导流设施，以起约束水流、控制河势、保滩促淤、护岸固堤、稳定河道的作用。多年来在叶河中下游防洪抢险中得到广泛运用，并取得了较好的效果。

如何选择护岸形式首先应分析研究河势变化，拟定治理河段治导线，然后根据河道造床流量、流速，河岸冲深，在统筹兼顾上下游、左右岸防护要求的前提下，合理选择护岸形式。一般水流与河岸夹角较小，河势较顺畅，河岸冲深较小时，可选择格宾石笼丁、顺坝形式，在水流与河岸夹角较大，河岸冲深较大时，选择井柱桩排透水丁坝或格宾石笼结合井柱桩排透水丁、顺坝护岸形式。目前80%采用的是格宾石笼结合井柱桩排透水丁、顺坝护岸形式。

3 丁坝的布置

丁坝是一种间断性的有重点的护岸形式，具有调整水流的作用，在一定条件下常在一些河堤除险加固时采用。在河床宽阔、水浅流缓的河段，常易采用这种护岸形式。

根据河湾水流的特点，丁坝的布置一般遵循“上密、下疏、中适度”的原则，在工程控导位置确定的前提下，以坝头为节点，上下游节点应相互联系，相互依托，形成此迎彼送，顺序衔接的水流，以稳定河势，控制主流，达到防冲落淤，治理险工的目的，发挥丁坝群的整体功能，切忌单坝挑流。

由于农三师防洪河段防洪线长、点多、面广、河道宽浅，同时受资金限制，不能对整个河段进行治理，只能对重点防洪点进行河岸防护，防止水流对河岸淘蚀继续扩大，故采取的是单岸防护措施，对游荡型河段，采取在河道凹岸建控导下挑短丁坝形式，对蜿蜒型河段，在易受冲刷的凹岸建顺坝护岸，保护凹岸，迎托主流，保持现有河势。短丁坝对水流的影响小，挑流能力强，坝前冲刷轻，产生的回流弱，对下游影响小。

4 井柱桩式透水丁、顺坝设计

4.1 井柱桩式透水丁、顺坝结构

井柱桩式透水丁坝的桩呈“一”字形排列，井柱桩底部直达渠床冲刷深度以下，为使井柱桩保持稳定，同时降低工程造价，可以通过以下措施加强桩排的整体稳定性:ⓐ各井柱桩顶部用钢筋混凝土帽梁连接，既可加强整体性，又可在帽梁上设置栏杆，防洪期间兼作工作桥;ⓑ适当加大井柱间距以减少投资。目前采用的井柱直径多为0.8m，井柱长21m(河底以下18m，河底以上3m)，井柱中心距2～2.5m;ⓒ在井柱下游(背水面)河底以上设2m宽格宾石笼，顶部高程控制在帽梁以下水位以上，透水率小于20%，防止洪水对岸边的进一步淘刷;上游(迎水面)河底以下设6～15m宽，1.2～2m厚格宾石笼，以防由于井柱桩根部冲刷桩排失稳。随着井柱桩根部的不断冲刷，这些透水体也将不断下沉，这样就需要每年从上面添加透水体，以保持桩排整体稳定，一般运行3年后趋于稳定。这种设计解决了过去将石笼固定在井柱间，根部遇水流冲刷后，石笼容易形成“托袋”而不能随水流冲刷自然下沉，起不到保护桩排根部防冲刷的作用，容易因上部荷载加大造成桩排失稳的问题。

4.2 透水丁坝的位置与角度

透水丁坝起始位置一般在河道需治理部位上游，丁坝的坝头连线与制导线一致，呈平缓曲线，要相互依托，形成此迎彼送顺序衔接的水流，一般修建丁坝不易太长，挑流角度不易太大，坝长控制在 30 ～50m，L＜0.33βcosα(β:水面宽度，α:丁坝与河岸夹角)。丁坝轴线与下游河岸的夹角控制在30～60°之间，角度越小，丁坝的有效控制长度越短，挑流效果相对较差;角度越大，影响范围加大，但过于阻水会增大水流对丁坝的冲刷，丁坝容易失稳或损毁，所以具体角度应根据现场情况确定。

4.3 透水丁、顺坝的坝高

按照丁、顺坝坝顶高程与水位的关系，分为淹没式和非淹没式，目前，我们一般采用的是非淹没式透水下挑丁坝，坝顶高出设计水位0.5m。此形式水流较平顺，绕流所引起的冲刷弱。

4.4 透水丁坝的间距

透水丁坝群坝间要有适当的间距，间距过小，浪费物料，增加造价;间距过大，起不到此迎彼送的目的，形不成理想的淤积护岸过程，故控制合适的丁坝间距十分重要。实施中丁坝间距计算以上一个丁坝之后形成的扩散水流边线，大致到达下一个丁坝的有效长度LP内(约2/3L)来控制，避免淘刷坝根，一般控制在H=(1.5－2.5)L以内。

4.5 透水丁、顺坝的施工

通过对河道整治段、河岸冲刷情况、上下游河岸现状、流量、流速、河床质地的分析，确定实施设计方案，依据设计方案进行现场施工布置。

丁坝施工在河道枯水期进行，目前灌注桩施工采用的是冲击钻、回旋钻成孔现浇法和振动成管现浇法，主要施工程序为:三通一平→定位放线→施建施工平台→钻孔设备进场→钻孔及排查→清孔→下钢筋笼→安混凝土导管→水下浇筑混凝土→混凝土养护→凿桩头→用干地法接水上桩→人行桥→养护→迎水面格宾石笼→背水面格宾石笼。

5 结语

实践证明，井柱桩式透水丁、顺坝对防止河岸遭冲刷，形成自然落淤，在游荡性河道中治理险工、险段是一种较理想的工程措施。井柱桩式透水丁、顺坝具有施工简单、就地取材、物料好选的特点，易于抢修人员掌握，适用于汛期冲淤变化剧烈的细砂河床，特别是游荡性河流，可在防洪堤坝防护及护岸工程中应用。但在工程建成后必须经过若干次抢修才能稳定。

1 江恩惠，刘燕，李军华，等.河道治理工程及其效用［M］.郑州:黄河水利出版社，2008.

2 刘振飞.水利水电工程设计与施工新技术全书［M］.北京:海潮出版社，2001.