穆棱河永遠丁字壩護岸工程設計與施工

孟祥秋，劉長江

(1.富密灌區水利水保總站連珠山分站，黑龍江密山158304;2.密山市柳毛鄉水利水保站，黑龍江密山158300)

1 概況

穆棱河永遠丁字壩護岸工程位于雞東縣永安鄉永遠村渡口屯南170 m，富密灌區渠首下游2.35 km的穆棱河主河槽北岸上。由于該段穆棱河向北彎曲沖刷河岸，使穆棱河主槽距富密灌區干渠距離不足20 m，一旦干渠與穆棱河連通，干渠水直接流入穆棱河，灌區8 333 hm2水田用水將無法保證。為保證富密灌區用水，1992年密山市水利局修建了穆棱河永遠丁字壩護岸工程，將穆棱河主河槽距離保持在50 m以上，以保證富密灌區干渠的正常輸水。經過20多年的運行，該河道仍保持穩定狀態，工程效果良好。

2 工程設計

穆棱河永遠丁字壩護岸工程采用在620 m河岸內丁字壩挑流和距干渠較近處180 m回填河岸后護岸結合的工程措施，使穆棱河主河槽距離干渠保持在50 m以上。

2.1 平面布置

2.1.1 丁字壩挑角

該工程以使穆棱河主流南移，北岸落淤，保持河岸穩定為設計目標。根據穆棱河洪水期河水挾砂量大落淤效果較好的特點，采用了上挑、洪水期淹沒式丁字壩，與水流方向夾角95°。其特點是水流漫過丁字壩壩頂后，延與壩軸線呈垂直的方向流向河中心，同時延壩被水面形成平軸環流，環流的底流流向壩根和河岸，將泥砂帶向壩根和岸邊落淤，護岸效果較好;上挑丁字壩對壩頭的水流影響較大，沖刷力強，能有效沖刷南岸，達到主流南移的效果。但上挑式丁字壩對水流、近岸河床和工程的穩定有影響較大，所以采用95°挑角，接近平挑，既照顧了壩襠間的淤積，又減少了丁壩對水流的影響。

圖1 穆棱河永遠丁字壩護岸工程平面布置示意圖

2.1.2 丁字壩長度

考慮丁字壩挑流沖刷南岸的要求，在上游建兩條55 m (預留沖刷掉5 m)長的長丁字壩，壩長超過了河寬的1/3，利用長丁字壩挑流能力強，沖刷速度快的特點，迅速沖刷南岸，使主流南移。其它9條為20～30米的短壩，短壩對水流的影響小，挑流能力強，壩前沖刷輕，壩體穩定性好。

2.1.3 丁字壩間距

丁字壩修建在彎曲較大的凹岸，采用丁字壩長度2.0倍的間距，可使下一個丁字壩的壅水正好達到上一個丁字壩，避免上一個丁字壩出現水面跌落現象，達到既充分發揮每個丁字壩的挑移水流作用，又能減少兩壩之間的空襠不被沖刷;繞過上一個壩頂之后形成的擴散水流邊線大致到達下一個丁字壩的有效長度以內，防止淘刷壩根。

2.1.4 斷 面

丁字壩采用采用干砌石砌筑外層包裹鐵絲網結構，壩高1.3～2.5 m，常水露出，洪水淹沒;兩條長壩頂寬1.5 m，其它短壩頂寬1.1米;兩側坡比均為1∶1.5，端部坡比1∶3。

3 施工

穆棱河永遠丁字壩護岸工程冬季施工。河道冰面寬95 m，冰厚0.70 m，冰面至岸頂最大高度1.9 m;水流主流靠北(右)岸，最大水深1.2 m。考慮河道有水流動，破冰拋石廢料、塊石縫隙難密閉、質量難控制和因壩體阻水水流漫上冰面后影響施工等因素，采取冰上砌筑，整體下沉的方法施工。

3.1 開挖冰槽

與在土基上開挖基礎相似，根據壩體基礎的寬度和長度在冰上挖出冰槽，深度根據冰厚、水是否頂托和壩體段面大小確定，本工程冰槽開挖深度為0.4～0.5 m，留0.2～0.3 m冰層。留的冰層薄，砌筑時易壓塌冰層冒水影響施工和壩體砌筑質量;留的冰層過厚，則下沉不均勻，易使砌筑壩體散體。接近開挖深度時要小心輕刨，避免刨漏冰層冒水。一旦發現泡漏了冰層，不要把鎬或冰穿拔出，迅速找來(或事先預備)楊木或柳木等軟木樁釘入冰眼止漏。

3.2 砌 筑

本工程采用干砌石砌筑，外層包裹鐵絲網結構。鐵絲網網格為0.25×0.25米。砌筑時在冰槽內先鋪鐵絲網，再鋪5～10 cm厚米的稻草，防治水流透過石縫沖刷基礎(現可用無紡布)，然后根據壩體的設計尺寸砌筑壩體。砌筑的壩斷面要根據事先測量好的河底的高低設計的底寬和高度進行變化，河底高的壩斷面底寬小，高度矮;河底低的壩斷面底寬大，高度高，做到丁字壩沉入河底時壩頂保持平面，不出現高低不平現象。砌筑時隨時添加稻草，添加的稻草量以填滿塊石空隙為宜，起到欄截雜物密實壩體的作用;鐵絲網底面和側面的縱向、橫向每0.5～1.0 m綁結一根鐵絲并預留出一定長度，待砌筑完成后與頂面和對應側面鐵絲網鎖緊，增強鐵絲網包裹的整體作用。

3.3 下 沉

丁字壩在冰面上砌筑完成后，要將壩體下沉落到河底。下沉有爆破和人工兩種方法。①爆破法。延冰槽外側四周打炮眼，間距根據預留冰層厚度確定，本工程為3 m，深度為預留冰層厚的1/2;每眼裝防水處理后的普通民用炸藥1/3－1/4管，用電雷管起爆。本工程長丁字壩采用爆破法下沉。此法下沉均勻，壩體變形小，下沉效果好，但辦理爆破手續繁瑣，同時要加強爆破安全方面的管理。②人工法。從丁字壩的頭部開始，延冰槽兩側同時用冰穿將預留冰層穿透，至前段壩體開始下沉。由于前段壩體下沉懸空，對未下沉近處預留冰層的壓力增大，預留冰層被壓碎，壩體連續下沉。本工程短丁字壩采用人工法下沉。次法由于下沉過程中，已下沉部分對未下沉部分的牽拉作用，壩體變形相對較大。下沉后要對壩體進行全面整修，達到設計要求。對于壩高較高，在冰面上砌筑難度較大且下沉后壩高超過冰面的，可將冰下部分壩體先下沉，再在下沉后的壩體上砌筑。

4 結語

山區河流水位變化較大，按較低頻率水位設計修建的丁字壩的高度，在不同頻率水位下，有可能淹沒或不淹沒，會因為丁字壩的上挑和下挑導致防護效果達不到設計要求，為避免因水位變化造成的設計與實際工程防護效果的差異，建議采用正挑式丁字壩。丁字壩根部要伸入河岸2～3 m，并對壩根進行局部護岸，防止壩根沖刷。冬季施工的丁字壩在開河后要及時進行補修。石料等建筑材料盡量堆放在岸上，用推土機在冰面上隨用隨運，避免施工時將冰層弄漏冒水把材料凍結在冰面，造成搬運困難和浪費。

［1］密山市水利勘測設計隊.穆棱河永遠護岸工程設計［R］.密山:密山市水利勘測設計隊，1992.