防洪工程地质结构柱状图研究与探索（李富中,许发文,张作栓,张红娟,王宏献）

发布时间：2022-02-24 15:05:22 浏览数：次

为了便于防汛抢险技术人员及时掌握工程地质状况，准确分析出险原因，河南孟州河务局利用人工和机械锥探相结合的方法对所辖3处控导工程靠河坝地质状况进行探测，并绘制出工程地质结构柱状图，使防汛抢险技术人员迅速掌握每处工程地质状况，及早采取相应抢护措施，从而为险情抢护赢得了宝贵时间。该柱状图创意新颖，直观性强，促进了防汛技术的创新发展，为行政首长快速决策、技术人员准确确定方案提供了信息资料。

1 工程基本情况

孟州市所辖黄河河段位于黄河左岸，距小浪底水库下游约32千米处，是黄河中游的下部。河道总长28.6千米，南北宽3～4千米，黄河在此段出峡谷入平原，河道陡然开阔，河势游荡散乱，是典型的游荡性河段。1958年前后，该河段横河、斜河时有发生，常常造成滩地坍塌，严重影响沿黄人民的生产生活。为控导主流，护滩保堤，从20世纪50年代开始，黄河下游进行了以防洪为主要目的的河道整治。孟州段自上世纪70年代开始，相继在化工、逯村、开仪修建控导工程，与对岸的铁谢、花园镇、赵沟、裴峪工程相互迎、送水流，控导河势，使该河段内工程弯弯相扣，形成了铁谢—逯村—花园镇—开仪—赵沟—化工—裴峪的基本流路。这些工程的修建，对稳定中小水流流路，控导主流，缩窄河势游荡范围，减少横河、斜河发生的概率起到了巨大作用。

2 项目背景

孟州河段处于黄河设防河段最上端，洪水出峡谷后首当其冲，预见期极短，抢险快速反应能力要求高。加之河道工程不配套，主流摆动难以控制，仍有出现斜河、横河顶冲堤坝的险情。小浪底水利枢纽投运后，河道演变与河势变化给工程带来一定影响。为了便于防汛抢险技术人员及时掌握工程地质状况，准确分析出险原因，孟州河务局利用人工和机械锥探相结合的方法对所辖3处控导工程靠河坝道地质状况进行探测，并绘制出工程地质结构柱状图，做到防汛抢险技术人员人手一份资料，从而为险情抢护赢得了宝贵时间。

3 探测经过与分析

为掌握逯村、开仪、化工3处靠河控导工程地质状况，准确分析工程出险原因，孟州河务局于2006年6月组织探测施工领导小组，利用人工和机械锥探相结合的方法在3处控导工程靠河坝道布设15处探测点，其中逯村工程5处、开仪工程6处、化工工程4处，地质结构分别为沙壤土、细沙、中沙、粗沙、卵石，逯村31坝、开仪29坝、化工27坝三处中间夹带粘土，属“格子底”，其余大部分为沙壤土、细沙和中沙。探测深度最深达到30余米，卵石层在6.5～23米之间不等。当堤坝地基上覆有弱透水层或覆盖被破坏，下面有强透水层，在汛期高水位时，渗透坡降变陡，渗透的流速和压力加大，至渗透坡降大于地基表层弱透水层允许的渗透坡降时，即在堤坝下游坡脚附近发生渗透破坏，将下面地层中的粉细沙料带出而发生管涌；当土质为沙质土或粘土时，沙质土或有含沙夹层，防渗性能差，易产生脱坡、漏洞、跌窝、管涌等险情；当堤坝工程地基下沙层被淘空，即导致堤坝工程骤然坍陷，决堤溃坝。

4 防汛抢险与地质状况的关系

河道防护工程都是建筑在黄（沁）河冲积层上，土壤的种类比较复杂，总的可分为沙土、淤土、两合土等数种类型。沙土，土质松散、无粘性，易受冲而坍塌变形；淤土，颗粒密实，透水性小、粘性大、光滑抗冲能力强；两合土则界于两者之间。另外，由于土层结构在纵向上有间隔，有的地方有层沙层淤，河工上叫做“格子底”。这些不同的河床土质，对防护工程的稳定来说关系极大，沙土易蛰，淤土易滑，“格子底”易发生猛墩、猛蛰，故有“蛰沙土，滑淤土，猛墩猛蛰是‘格子底’”的说法。抢险时，要针对不同的河底土质，采用不同的抢护结构和方法。

4.1 沙质土河底

堤防工程受冲后，坝前会出现坡度较缓的冲刷坑，在抢护结构上以柳石搂厢、抛柳石枕较好，一则柳料滤水落淤、密实孔隙；二则桩绳捆扎（软家伙），整体性强；再则埽体可随河床变形而下蛰，与河床结合严密，尤其在防止串水溃膛、埽体前爬的险情时更为有效。

4.2 淤土河底

堤防工程受冲后，坝前易出现较深的陡槽，造成埽体前爬的条件。在抢护上，对老工程宜在坝前抛铅丝笼或大块石，以加大河床糙率，改变河床条件；对新建工程宜采用加厢（加厢埽的底坯料上，应加透底柱以阻滑）偎根齐头并进，埽体才可稳蛰抓底。

淤泥滑底。由于在淤泥层上抛护根石石块较小，柳石枕重量轻，在上部压力推挤作用下，坡脚可能向外缓慢滑动，反映为水上坡面发生平稳慢蛰。根据多年的抢险经验，笔者以为最有效的抢护方法是：利用船只在坡脚外抛铅丝笼或抛带角的柳石枕，即顺枕长间隔2米，用2米长的木桩十字交叉将枕串透，枕外用露出木桩长度0.5米为易，枕落底后，木桩叉入泥土内增加阻滑力，便能起到制止险情的目的。

4.3 “格子底”

层淤层沙的“格子底”河床，当坝岸护坡基础坐落在较浅的淤土层上，淤土层下有较厚的沙土层，沙层被大溜淘空到一定程度后，淤土层承受不住上面护坡及土坡的压力时，就会发生猛墩猛蛰现象。抢护时，首先应当弄清“格子底”的厚度。若淤泥层的厚度在1米以内，则很容易遭受破坏，就要把埽体做到足够高度（包括淤层的厚度），扩大护根尺度，以防发生猛墩猛蛰，不致入水。如淤土厚度在2米左右时，土层的耐冲力较大，应尽量保护原土层结构，故埽体宜轻，护根部分宜肥大，以硬性家伙、硬揪、硬提，以防止墩蛰入水。

总而言之，不论河床属何种土质，抢埽出水是前提，及时护根是关键，一鼓作气是根本。切忌中途停顿，造成淘底溃膛，功亏一篑。

5 项目成果的创新点

5.1 在黄河系统率先提出并探测成功。工程地质结构柱状图探测与绘制，创意新颖，直观性强，促进了防汛技术的创新发展。

5.2 绘制柱状图，建立数据库。防汛抢险工作从科学精细入手，在系统内率先对境内防洪工程的地质结构进行探测，绘制出工程地质结构柱状图，建立起地质结构数据库，使防汛抢险人员在第一时间掌握工程地质状况，准确分析出险原因，及早采取相应抢护措施，可为险情抢护赢得宝贵时间；

5.3 增加抢险安全系数，确保人员设备安全。在工程出险拟订抢护方案时，可根据工程地质结构柱状图预先采取措施加以防范（如“格子底”等），避免埽体出现险情，增加抢险工程安全系数，确保人员设备安全。

5.4 行政首长快速决策的好帮手。制订切实可行的抢护方案，为行政首长快速决策，提供了科学的基础资料。

6 主要解决问题及应用情况

工程地质结构柱状图绘制成功后，2006～2009年应用于防汛抢险中，为行政首长和防汛抢险技术人员在第一时间了解工程出险地质状况，制定相应抢护措施，赢得抢护时间，具有重要的参考价值，受到行政首长和防汛抢险技术人员的普遍赞赏和好评，该项目荣获焦作河务局创新成果一等奖。

稿件来源：黄河报·黄河网

相关热词搜索： 防洪工程 地质探索结构研究