马颊河马桥险工丁坝建设及运行效果

肖津璇，刘 磊，马振斌

（1.德州市陵城区水利局，山东 德州 253500；2.德州市陵城区财政局，山东 德州 253500）

马桥险工位于马颊河左岸，陵城区与乐陵市接壤处的陵城区一侧，阎家村与马桥村之间，桩号55+000 至58+000 的一段河流弯道，堤顶宽20~25 m，单堤河长450 m，该段河道设计河底宽61 m，边坡 1∶3，两堤间距 260 m 上至临邑县境郭桥节制闸3.1 km，下至乐陵市境内孟家节制闸13.4 km，上游范桥断面排涝流量每秒511 m3，水深5.5 m，行洪流量每秒780 m3，水深7 m。

马颊河行洪排涝基本在七、八、九3 个月，由于高位河水在运动时，纵向水流不断的顶冲位于凹岸的马桥险工，使其岸边坍塌，坍塌泥土被横向环流带到凸岸，加之横向环流造成的横向输沙不平衡，这样就造成凹岸不断淘深、坍塌，滩地岸线后退，凸岸边滩向纵横两个方向延伸，更加大了水流折冲凹岸角度，使其河相、水流形态等都发生了明显的变化，形成了险工。从古至今历朝历代，虽然多次对马桥险工进行整治，但是只限于小规模的修补，只能加高培厚大堤治标，而不能制止水流冲刷而治本，到上个世纪七十年代初，原有的左岸滩地已被冲刷坍塌殆尽，严重处已深至内堤脚，整治马桥险工已是迫在眉睫。

1 丁坝建设

上世纪七十年代初陵城区水利局决定对马桥险工用工程措施进行整治，通过对干砌石护坡、浆砌石护岸、挑流丁坝护岸等几种方案，在投资、整治效果、施工可行性等方面进行比较分析，借鉴黄河险工治理经验，发现采用挑流丁坝护岸不仅具有投资省、效果好、施工简便、维修方便等优点，而且还具有调整水流、改变河床形态的作用。

1974 年春季采购300 m3块石，组织150 名民工，集中抛入险工最凹处处，即现在的5、6 号丁坝位置，长度为3 m，高度2 m，垒砌成两座外形不规则的堆石坝，在当年行洪中发现这种堆石坝确实起到改变水流形态，减缓冲刷的作用，汛后凹岸已有明显落淤。1976 年，抛石1 000 m3，将5、6 号丁坝加长至6 m；1981 年投资购买块石 1 500 m3，增建 4、7 号丁坝；1983 年再次抛石1 500 m3，分别对已建成的 4、5、6、7 号堆石坝进行了加长。

尽管堆石坝的作用是显而易见的，但通过10年的建设、运行，也发现这种丁坝有着不可克服的弱点：

1）堆石坝是由人工将毛石抛入水中，靠自身重力堆积而成，其外形、几何尺寸及方向很难准确掌握，不利于按照设计的角度改变水流方向。

2）当时滩地以下已被水流掏空5 m 多深，要将坝顶筑至滩地以上高程，且伸向河中一定距离，坝底宽就要20~30 m 宽，建一座堆石坝需要毛石近万方，工程量巨大。

3）坝面毛石自然裸露，受水流冲刷、人为破坏造成石块滚落，都易使坝体遭到破坏。

签于堆石坝存在的多种弊端，陵城区水利局总结前段堆石坝施工的经验教训，于1985 年开始将堆石坝改建为粘土心墙丁石坝，这种丁坝具有省工、省料的特点，当年就在原坝基础上改建了 4、5、6、7 号 4 条丁坝，新建了 2、3 号丁坝，共建成丁坝6 条。1987 年陵城区水利局在原有的丁坝的上、下游又增建了 1、8、9 号 3 条丁坝，并且将原有的6 条丁坝进行了维修加长，至此马桥险工建成了具有9 条丁石坝的完整丁坝群。

丁石坝建设的主要内容是确定坝体结构，整治线宽度、坝长、坝间距、坝与河岸的夹角（即与主流线的夹角）坝的高程和位置。

1）坝体结构：马桥险工丁坝的主体是分层碾压夯实的粘土心墙、心墙表面铺设20 cm 的分筛炉渣代替砂石作为反滤层，在反滤层上砌30 cm厚的干砌石。

2）马桥险工丁坝主要技术参数

（1）整治线：按上下游原有滩地河口线相连，保持河道原有流向弧度，实测长度310 m。

项目 整治线长度/m坝有效长度/m坝总长/m 丁坝夹角 坝间距/m坝顶高程/m 坝侧坡比 反滤层厚度/m干砌石厚度/m 坝数/条参数 310 8～15 14～19 34～45 30 12.50 1∶1.5～1∶1 0.2 0.3 9

（2）丁坝总长和有效长度：按坝头与整治线齐，坝尾插入滩地冲刷线，与原状土紧密结合原则，确定丁坝有效长度，坝头垂直于水流方向以1∶1.5 放坡，坡底脚与坝尾之间的长度即为丁坝总长。马桥丁坝1～9 号坝有效长度分别为10 m、10 m、12 m、14 m、15 m、11 m、10 m、9 m、8 m。

3）坝间距：按前期丁坝运行实践，经多年观测分析，确定30 m 的坝间距较为合理。

4）丁坝夹角：考虑险工段弯道弧度变化，丁坝与整治线之间顺水流方向的夹角，设计为由上游的 34°逐渐过渡到45°。

2 运行效果

丁坝建成后改变了原有的水流形态，亦即改变了原来的水沙运动方向。纵向水流被丁坝折冲，被迫改变流向，按设计角度流向对岸，部分扩散水流绕过坝头后又受到了下一个丁坝的折冲，直至最后一条丁坝将水流平顺送入主流。由于河底逐步趋于平顺，横向输沙也逐步趋于平衡，加上引黄带来泥沙长期的淤积，使得丁坝间被逐年淤高。同时导致河道主流线逐年右移，从1985 年7 月与2019 年9 月实测的横断面进行同断面比较，可以清楚的看出这种变化。

在0+206 断面中右滩被水流冲刷坍塌最为严重，宽度是1.5 m，只占右岸滩地总宽度的1%，故左岸丁坝的建成对右岸堤防不构成威胁。

最大淤高 1.00 1.40 2.50 2.00 1.73年均淤高 0.13 0.18 0.31 0.25 0.22主流线右移/m项目 0+000 0+034 0+077 0+206 平均值坝间淤高/m宽度 0 10.0 18.0 13.5 10.4年均宽度 0 1.3 2.3 1.7 1.3

自1987 年丁石坝建设完成。只在2006 年和2012 年两次对坝表面脱落砌石修补、勾缝维修，而坝基已为落淤包围，且有逐年增厚之势，已无冲刷之险，即节约了建设资金，又解除了政府防汛值守后顾之忧。通过以上对马桥险工段测量结果的对比分析和30 多年的运行实践，证明马桥险工丁石坝治理方案合理、经济、适用，建设是成功的，已经达到了护岸改流确保河道堤防安全，根治险工隐患的要求。

3 经验与建议

1）由于河道险工整治是一项系统工程，马桥丁坝建设年代较早，当时尚无系统的理论资料作支撑，只是结合一些实践经验进行整治。

2）在基础处理方面，随着施工技术的不断进步，采用桩基，浆砌石、混凝土整体基础，水面以下以现浇混凝土护坡，坝体更为牢固，使用年限可以更长，还可以减少后期维修养护费用。

3）使用干砌石护坡时，反滤层采用土工布加沙、石分层，其效果要优于分筛炉灰渣。

4）用粘土作为心墙，须严格保证粘土质量，辗轧夯实后密度要达到1.5 g/cm3以上，确保坝体在水流浸泡、冲刷下的稳定性。