黄河根石走失抢险措施浅谈

张爱军

(济阳黄河河务局 山东 济阳 251400)

黄河河道整治工程一般包括险工和控导工程,其整治建筑物主要有坝、垛、护岸三种形式。其中坝、垛主要由坝体(土胎)、护坡、护根三部分组成。黄河险工坝岸是抵御洪水、确保黄河安全的重要河工建筑物。坝岸从总体结构来看,可分根石部分和坝身两部分,其中根石是坝岸称定的基础。根石也叫护根石,是坝的下部保护石,分有根石台、无根石台两种。无根石台时,以设计枯水位划分,枯水位以上为坦石,以下为根石;有根石台时,以根石台顶划分,以上为坦石,以下为根石。根石是坦石乃至整个坝身安全稳定的基础,根石在水流冲刷下,一部分石块容易离开坝体,被冲刷揭走,这种现象称根石走失。如何防止根石走失,对确保工程安全至关重要。

1 根石走失的原因

一是，新建的塌坝工程,尚未遇到过大水或抢过险的塌坝,由于根石少,根基多数座落在淤积的泥沙上,一旦着溜淘刷,因根石埋深不足,发生坍塌下陷。

二是，黄河下游丁坝大多是非淹没的下挑式丁坝。当水流遇坝受阻后,一般便一分为三:一股，由于坝的挑流作用沿坝前下泄;一股，由于坝的挡水作用沿坝体逆流而上；另一股，则垂直坝体下切(搜根溜)。其中后二者相遇便形成一种具有强大牵引力的螺旋流。当螺旋流与河床土质不能维持均衡时,河床即遭受破坏而形成不规则的冲刷坑。当冲刷坑的深度超过根石的埋置深度时,根石即下蛰,亦即根石走失。

三是，根石断面形态不稳定。历年来的根石探测资料均表明,根石断面形态大致分为平顺型、凸出型和凹入型。后两类易导致坝体断面失稳,亦即根石较容易走失。原因为凸出型根石断面大都为上宽下窄,块石堆积在根石上部,头重脚轻,遇水流冲刷后,由于上部根石突出,因此将发生强烈的紊流,在这种情况下极易发生根石走失。四是抢险及根石加固的块石无法抛到根石底部,大多都堆积在边坡中上部,使中间坡度相对较陡,这种情况在险工坝段尤为突出。处于根石最下部的块石,由两部分组成:一部分，是冲刷坑发展到一定程度,丁坝根石局部失稳滑入坑中;另一部分，是折冲水流冲刷块石运动至根石底部。其中以第一部分占绝大多数,下部的根石主要起抗滑稳定作用,故坡度较缓。

2 根石稳定的条件

丁坝的稳定主要取决于根石与其上部的土石压力是否相适应,当根石上部土石压力一定时,稳定性主要取决于根石厚度、深度和坡度;其中以深度和坡度对丁坝稳定的影响最大,而根石的坡度受制于其深度。当冲向丁坝某一部位的水流强度大于丁坝该部位曾受过的最大水流强度时,原来相对稳定的坡度随坝前局部冲刷坑的形成和发展以及根石的走失而变陡,丁坝稳定性降低,随时可能出险,因此只有当丁坝受过较强水流冲刷,根石达到一定深度后,根石坡度才能保持相对稳定,丁坝出险几率才会相应减小。

3 防止根石走失的措施

一是，加强管理。由统计资料看出,凡小流量出险的坝岸,根石均单薄,因河势发生变化而易发生险情,所以日常维修养护坝岸,及时补抛根石是非常重要的。在日常的维修管理中应着重注意探摸根石。及时探摸根石,了解坝岸基础动态,是管理中的重要工作。尤其对着溜情况发生变化的坝岸要根据情况随时进行探摸,发现问题立即采取固根措施。

二是，对险情预测心中有数。正确判断险情,是确定抢护方法的基础。险情的正确判断来源于勤观察,工程出险都有一个从渐变到突变的过程,勤于观察才能防微杜渐。要坚持常年查检,特别是在涨水、落水、下雨、夜晚时,更要严密巡查。对重点坝岸要勤探摸根石,掌握水下根石状况。水上巡查一要眼看,如发现坝身裂缝时要做好标记,查找原因,并增加水上观察和水下探测根石断面次数,密切监视险情的发展变化,分析出险原因,及时上报处理。一经发现根石蛰动,需及时抛石补根,若等根石坍塌到很陡时再填补,会有大量块石被埋在坝下或被冲走,造成浪费,如抢护不及时,还可能造成整个坝身滑塌。

三是，为了争取防守的主动,在每年汛前或汛期洪峰到来之前,应根据根石探测情况,对缺根石的坝垛适时进行加固。因此,适时对缺根石的坝垛进行根石加固以避免险情的发生就显得尤为必要。实践证明,这种加固方法是行之有效的,既经济又实用。对新老工程应分别采取不同的加固方法。

四是，险情抢护中的根石加固沙质河床，险情多为慢蛰，可抛大块散石；如蛰动走失面积较大，低水位以下大块石整体性好，不易被水流冲失或发生位移，可实现加固根石在坝垛根基部位累计护根的良好效果。大块石根石加固以机械化施工为主，是当前根石加固的发展方向。由于大块石较重，施工离不开机械，而目前挖掘机、装载机、多功能抛石机、滑石板等机具已在黄河基层河务部门广泛应用，大块石根石加固的出现可为这些机具提供用武之地。另外，机械化施工不但能减少人工劳动强度、有效地提高施工效率，而且还可体现出当代治黄人的治黄水平。

五是，改建或拆除重力式坝岸。河道防护工程出现的险情多是以前修建的重力式结构坝岸。重力式结构坝岸后的土胎发生一般溃膛不易发现，一但发现坝岸塌陷，已成为不可收拾的局面，甚至有跑坝之危。据黄河下游出险统计，重力式结构坝岸出险远远超过扣石坝和乱石坝。这说明目前许多重力式坝岸已处于极限平衡壮态，而扣石坝或乱石坝仍较稳定。因此，对已发生塌陷、滑塌险情的重力式坝岸在抢险或在今后改建加高时，应尽可能采用扣石或乱石护坡结构。