放淤固堤并聯管口出沙施工工藝研究

倪志偉，劉釗春，閆朝吉

（1.歷城黃河河務局，山東濟南 250108；2.壽光市水利局，山東壽光 262700；

3.山東省水利工程局有限公司，山東濟南 250014）

放淤固堤并聯管口出沙施工工藝研究

倪志偉1，劉釗春2，閆朝吉3

（1.歷城黃河河務局，山東濟南 250108；2.壽光市水利局，山東壽光 262700；

3.山東省水利工程局有限公司，山東濟南 250014）

放淤固堤作為黃河下游堤防加固的工程手段，對加固堤防，改善防洪環境起到重要作用。但是在實際施工中圍格堤脫坡、開口一直是影響淤沙施工進程的難題，如何通過技術創新，采取工程技術手段來防止淤沙過程中圍格堤脫坡、開口對于堤防加固工程具有重要的意義。

放淤固堤；脫坡；開口；管口并聯出沙；效益

黃河放淤固堤工程經過幾十年的發展與應用，在生產規模、生產技術及生產效益上都取得了顯著的成績，對黃河下游加固堤防，改善防洪環境起到重要作用。

1 放淤固堤淤沙現狀

1.1 圍格堤修筑

放淤固堤淤沙前期準備工作之一就是修筑圍格堤，圍格堤修筑分為一次性修筑和分期修筑。一次性修筑就是一次性將圍格堤修筑到標準高度的，然后再進行淤沙，此方法優點是防滲效果好，圍堤不易脫坡，但是施工成本太高；而目前多數采用的是分期修筑圍格堤法，即：先修筑基礎圍格堤，稱之為一期圍格堤，以此類推，然后進行淤沙，將淤至一期圍格堤高度時，再進行二期圍格堤修筑，再進行淤沙，依次展開，直至達到高度設計標準要求。

1.2 淤沙流程

目前在放淤固堤過程中，出沙口基本上都是放置于大堤一邊，通過輸沙管道單管出沙，而尾水排水口則置于靠近圍堤一邊，等淤至一定高度后，再利用輸沙管口接塑編布袋進行淤平處理。此方法優點是不必經常性調整輸沙管道出沙口，減少停機時間，保持淤沙的連續性；缺點是隨著淤沙高度的升高，圍堤所承受的水壓力會增大，容易導致圍堤脫坡，甚至開口潰堤。

2 并聯管口出沙

針對以上放淤固堤方法在淤沙過程中易造成圍堤脫坡甚至開口的現象，結合實際情況，采取并聯管口出沙進行淤沙。

2.1 工作原理

根據流量相等原理，假設原單管道出沙流量為Q，單個并聯小孔出沙流量為qi，（i=1，2，……，n），n為整數，則有：

為保證淤沙過程的平穩與持續性，假設氣割小孔直徑均相等，設其直徑、半徑分別為d、r，同時設定原來單管輸沙管內直徑、半徑分別為D、R，則根據公式（1）得出：

根據淤沙實際，目前輸沙管道一般采內直徑用30～40 cm，氣割小孔采用6～8 cm，假設輸沙單管運行時滿管輸沙，輸沙管道內直徑取30 cm，氣割小孔取6 cm，這樣計算n=25。考慮到出沙管道經常在半管條件下運行，以及輸沙壓力減少的原因，可適當減少開孔的個數，在實際運行情況中，選擇開孔個數為10個，同時還可以通過開關來對小孔出沙口進行開閉調節。

2.2 施工步驟

1）將尾水排放口置于淤區寬度中間位置，出沙口置于大堤一邊，然后進行淤沙，此時可直接采用單管出沙。

2）當淤沙進行到一定程度后，再在圍格堤上安裝輸沙管道，將出沙口置于圍堤一邊，采用并聯管口出沙進行淤沙，這樣就會在淤區寬度中間形成一個低洼地帶，可以充分進行尾水排放。

3）最后再將出沙口置于格堤一邊，進行最后的淤平處理。

2.3 適用條件

并聯管口出沙的采用可有效防止圍堤脫坡及開口，因而對于那些淤沙高程比較大的淤沙工程，采用此方法效果特別明顯。

3 并聯管口出沙創新點

放淤固堤并聯管口出沙施工工藝改變了淤沙進程以及尾水排放方式，減少了整平工作量，主要創新點表現在以下幾方面：

1）淤沙進程及尾水排放方式改變。由原來大堤至圍堤單向淤沙改變為大堤至圍堤以及圍堤至大堤雙向及格堤至排水口三向開展，由原來的單管道口出沙增加了多管道口并聯出沙，由原來沿著圍堤處通過排水口排放改為通過淤區中間洼地處連接排水口進行排放。

2）減少了整平工作量。在淤沙過程中，通過隨機調節出沙口位置，可及時進行了淤沙整平，減少了后期整平工作量。詳見表1。

表1 并聯管口出沙法與原淤沙法比較

4 效果分析

4.1 經濟效益

1）成本分析。并聯管口出沙施工工藝增加的成本主要包括材料成本和人工成本。

材料成本主要包括小管徑輸沙管道購置和氣割焊接小孔成本以及軟皮管購置成本，合計共600元。

人工成本主要管道安裝成本，在實際操作中，可安排6人，一個工作日，其花費約為600～ 800元，考慮到淤沙完成后管道拆卸，按照2倍計算，合計為1 200～1 600元。

放淤固堤并聯管口出沙施工工藝單個淤沙方（按照要求淤沙寬度為80～100 m，淤沙長度為100～200 m）需要增加的總成本約為2 000元。

2）直接經濟效益分析。放淤固堤并聯管口出沙施工工藝最直接的經濟效益就是通過調節淤沙出口位置，減少了后期淤沙整平的工作量，節省了工程成本支出。

按照目前市場價格，淤沙整平的單價為0.5元/m2，因而單就一個淤沙方（200 m×100 m）可有效節約成本10 000元，淤沙工程面越大，效益就越明顯。

3）間接經濟效益分析。放淤固堤過程中圍堤一旦脫坡甚至開口的直接影響就是是導致正常施工停滯，延長工期，并且需要進行開口圍堤重新修做以及排水溝清淤等工作，增加了施工成本；間接影響就是脫坡開口后可能導致淹沒莊稼良田，離村莊比較近的地方甚至會摧毀房屋，危及人民群眾生命安全，導致施工賠償，經濟損失巨大。

4.2 社會效益

放淤固堤并聯管口出沙的主要的特點之一就是減少了出沙口尾水與圍堤的接觸時間，減少了水壓力對圍堤的影響，防止圍堤在淤沙過程中脫坡及開口，提高了安全系數，有效維護周圍人民群眾的生命財產安全，具有良好的社會效益。

4.3 生態效益

圍堤在水壓力的作用下，如果造成圍堤脫坡后淤沙會淹蓋住原來的10 m護堤地（柳蔭地），淤沙土方如果清理不干凈的話，會影響以后的樹木種植，造成所種樹木死亡比較嚴重，成活率下降，護堤地出現參差不齊的景象，影響生態整體美觀性和生態效益。

5 存在的問題和改進意見

放淤固堤并聯管口出沙施工工藝在2013—2014年濟南堤防加固章丘大堤樁號68+200～70+ 050部分段落中進行了實際實施，在實施過程中發現了一些問題，并及時進行了改進處理。

該施工工藝由原來的單管道口出沙變成多管口并聯出沙，每個并聯孔壓力會比之前單管輸沙時變小很多，越到最遠端出沙口，輸沙壓力越小，在實際淤沙中造成遠端并聯小出沙口堵塞現象，影響淤沙工程正常開展進行。針對堵塞現象，我們采取了處理改進方法：一方面要保證泥漿泵具有一定較大的流量，保證出沙的穩定性；另一方面在輸沙管道上氣割小孔時將其打在離管口端0.5 m處左右，這樣即使出現小管口出現堵塞現象時也可方便進行清理疏通。

6 結語

放淤固堤并聯管口出沙施工工藝能減輕出沙后尾水對圍堤的沖刷，減少尾水與圍堤的接觸時間，有效解決了放淤固堤中圍堤脫坡甚至開口道問題，同時通過隨機調節淤沙出口位置，減少了后期整平工作量，具有良好的經濟、社會和生態效益，并在濟南堤防加固章丘大堤樁號68+ 200～70+050部分段落中得以實際驗證，效果明顯，在今后的黃河下游堤防加固工程中可繼續加以推廣。

[1]杜玉海.黃河下游淤背固堤技術研究與實踐.黃河水利出版社，2002.

（責任編輯 遲明春）

F426.91

B

1009-6159（2016）-11-0037-02

倪志偉（1985—），男，工程師