塔里木河上游沿岸护岸工程结构形式成败分析

□齐英宝（新疆阿克苏地区水利局）



塔里木河上游沿岸护岸工程结构形式成败分析

□齐英宝（新疆阿克苏地区水利局）

摘要：塔里木河河床多变，汛期主流摆动频繁，河床横断面变化大，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。随着塔里木河河段河道两岸侵蚀坍塌的不断加剧，已逐步逼近河道两岸的重要水利工程及交通、输电线路。文章主要对塔里木河河段护岸工程结构形式进行优化设计探讨，并提出优化设计方案。

关键词：塔河护岸工程；结构形式；成败分析

1　工程概况

塔河是我国最长的内陆河流，位于天山南麓，自西向东由天山流经塔克拉玛干大沙漠北缘，是典型的平原游荡型河道。涨水冲刷，落水淤积，相同流量时的落洪水位低于涨洪水位。涨洪时河床逐渐刷深过水能力加大；洪峰过后，落洪期间，河床回淤，水流归槽，主流往往易位，发生剧烈的河床变迁，主流顶冲部位，河岸大量崩塌，河床局部冲刷至最大深度，一般也出现在这一时间。由于塔里木河河段防塌岸工程线长、点多、面广，已建护岸工程标准低，受经济、技术等条件的制约已无法全面实施防洪规划，也无法对河势进行全面监控，防塌岸基本属被动防范，每年都要投入大量人力物力。一旦发生级别洪水，往往只能疲于应付、望河兴叹，极大地加重了团场和职工群众的负担。目前，塌岸问题已成为制约当地经济社会发展最严重、最紧迫的问题。随着塔里木河河段河道两岸侵蚀坍塌仍在不断加剧，已逐步逼近河道两岸的重要水利工程及交通、输电线路。特别是自2002年加快城镇化步伐后，采取措施对塔里木河阿拉尔段河道实施防塌岸综合治理显得迫在眉睫。

2　现状防塌岸存在的问题

2.1险工险段多，防塌岸资金严重不足，防塌岸问题日益突出

塔里木河上游段虽已做过防洪规划，但由于点多线长，险工险段多，受财力所限，由于资金严重不足，以往所建护岸工程基本上是一种“头痛医头，脚痛医脚”的状况，难以按规划的整治工程位置线实施，未能形成健全的防塌岸体系。同时，随着塔河两岸经济发展和人口增加、城镇化水平的提高都对防塌岸安全提出越来越高的要求，防塌岸问题日益突出。

2.2现有防塌岸工程标准低

现状受财力所限，护岸工程标准低，大多采用抛石顺坝护岸形式，尚未达到稳定情况，防冲性能不够，为达到护岸目的，历年还需随冲随抛，经过几年汛期沉陷河岸趋于稳定后建设才算完成，维修加固费用高。

2.3现状河岸超高不足

根据多年的观测，主城区段洪水期岸顶超高基本在20～60 cm之间，遇有大风天气，往往波浪爬上岸顶，加剧了河岸的坍塌，使两岸受灾面积大大增加。

2.4现有护岸结构形式与城市环境发展的要求不相适应

现状采用的护岸结构形式建设标准低，外表不美观，与城市总体规划、经济、人居、房地产开发、滨河城市景观建设等环境发展的要求不相适应，需要不断研究与探索，以采用与之相适应的护岸结构形式。

3　已有护岸工程结构形式成败分析

3.1草土压梢顺坝

20世纪70年代由于资金有限，修筑了大量的以草土压梢结构为主的河弯护岸工程。工程完工后，由于草土压梢重量轻，抗冲能力又差，顺坝在冲刷下沉的过程中，底部梢料很容易被水流冲走，历年汛期险情不断。每年河道汛期（7、8月份），都要投入大量防塌岸梢料，安排专门人力进行守护。砍伐大量的梢料无疑是对周围生态环境的毁灭性破坏，因此这种护岸方式是不可取的。

3.2梢排块石压梢顺坝

20世纪80年代前后，对顺坝决口部位采用梢排块石压梢结构进行修复。同时对其余顺坝用块石压梢全面进行加固，并在坝前大量抛投直径1 m以上的包石梢捆。加固后顺坝逐步稳定，至今再没有出现过险情，取得了成功。但同草土压梢方式一样，砍伐大量的梢料对周围生态环境破坏很大，因此这种护岸方式也是不可取的。

3.3钢筋混凝土井柱与草土压梢相结合的顺坝

20世纪90年代前后，采用钢筋混凝土井柱与草土压梢相结合的顺坝坝型，当时的设计构思，想通过井柱的定位和导向作用，使导流堤在遭到洪水冲刷时能够顺着井柱下沉，不致被水流冲走。假如目的能够达到的话，只要在汛期组织人力守护，丁、顺坝边下沉边加梢填补，一旦包砂浆砖梢捆或压梢底部达到最大冲刷深度以后，便会趋于稳定。但是，实际上事与愿违，这一方案没有成功。主要原因是：因为在丁坝坝前河床逐渐被洪水刷深的过程中，井柱迎水面和背水面的土压力差也随之逐渐增大，当土压力差数值超出井柱本身的荷载极限以后，井柱便折断。同时在草土压梢顺坝下沉的过程中，丁坝背面的土体向前滑动，将梢捆推入河中，被水流冲走，丁坝也就跟着水毁。

3.4井柱桩排透水丁坝

2000年，在总结塔里木拦河闸1#、2#丁坝失败教训的基础上，在进行1#丁坝的修复设计时，从设法减小丁坝迎水面和背水面的土压力差着眼，首次作出“井柱桩排透水丁坝”设计。透水丁坝当年建成，汛期投入运用，取得比较好的效果。井柱桩排透水丁坝的设计思路是：①井柱可以伸入河底最大冲刷深度线以下一定深度，桩根不会被水流淘出；②在两根井柱桩之间，预留出一定的间隙，使丁坝在受到冲刷时，随着丁坝迎水面冲刷坑不断地刷深的同时，丁坝背面也被冲深，用以减小作用在丁坝背面上的土压力，使井柱桩不致折断倾倒；③控制井柱桩之间的间隙不能过大（一般间隙宽度占20%左右），使丁坝能将大部分水流挑离边岸，从而达到护岸的目的；④丁坝坝根上游面，作一个抛石锥体，保护坝根，防止水流抄后路。根据现场观测，井柱桩排透水丁坝在汛期挑流效果显著。在主流顶冲的情况下，随着坝前河底冲深，丁坝背面也同时出现一条平行丁坝的狭窄V形深槽。见图1。

图1　井柱桩排透水丁坝横断面图

3.5抛石丁坝

近些年由于井柱桩排透水丁坝造价较高，施工时要事先填筑井台，因此在临近主流的地段施工，必须进行导流，施工条件有一定的局限性。曾先后在护岸工程中，采用了部分抛石丁坝，抛石丁坝主要设在抛石顺坝的尾部，与抛石顺坝连为一体联合发挥护岸作用。随着时间的考验，这种形式较为成功。坝长50 m，与水流交角50°，丁坝间距100 m。见图2。

图2　井柱桩透水丁坝结构图

4　结　语

通过塔里木河应急护岸、和田河弯道、拦河闸导流堤的修建、冲毁及抢险过程，40多年来通过不断摸索尝试了多种塔里木河护岸构筑物的结构型式。结果表明，抛石结构顺坝与井柱桩排透水丁坝为塔里木河上较为成功的护岸型式。护岸工程的实施，将极大提高沿河区域的防塌岸标准，大大减少塌岸造成的损失，使沿河区域经济发展、人民生命财产安全都具有可靠的保证，其社会效益是显著的，同时又对周边的生态环境、自然条件改善也将起到积极的促进作用。

参考文献

［1］王晓丽.赵兴淼.山东省海河流域防洪建设探讨［M］.水利规划与设计，2010（5）.

［2］赵晓灵.浅谈大堤加固的堤基防渗措施［M］.水利规划与设计，2009（1）.

（责任编辑：刘青）

中图分类号：TV861

文献标识码：A

文章编号：1673-8853（2016）04-0110-02

作者简介：齐英宝（1981-），男，工程师，主要从事水利工程规划设计管理工作。

收稿日期：2016-01-07