陈增伟

（新疆水利水电勘测设计研究院 新疆 乌鲁木齐 830000）

1 工程概况

叶尔羌河流域控制灌溉面积651.47万亩，是全疆第一大灌区，全国第四大灌区。中游渠首的任务主要是控制灌区引水量，为实现叶尔羌河向塔里木河多年平均输送3.3亿m3生态水创造条件。因此，为保证渠首能够引到足够的水，在渠首上下游设计了导流堤，筑堤材料为河床开挖料——粉细砂，上游右岸及左岸导流堤长均为2.2km，堤高5.5m，堤顶宽6m，上游边坡1∶2.5，下游边坡1∶2.5,下游右岸及左岸导流堤长分别为200m和300m，导流堤高4.5m，堤顶宽6m，上游边坡1∶2.5，下游边坡 1∶2.5。

枢纽区出露地层为第四系全新统松散堆积物，冲洪积粉土、粘土层主要分布于河谷两岸Ⅰ～Ⅱ级阶地上部，厚度0.4m～1.5m。冲洪积粉细砂～细砂层广泛分布于河床两岸阶地下部、河床河漫滩上，厚度约45m。粉细砂渗透系数2×10-4cm/s。

2 导流堤存在的冲刷问题

2010年8月下旬，上游右岸导流堤桩号1+400处被洪水淘刷开一缺口，落淤后现场实测最大冲坑深7.5m，冲刷深度超过了设计冲刷深度，导流堤基础为12m深地下连续墙。冲刷过深导致地下连续工槽段之间裂缝，致使连续墙裂缝、倾覆。为保证渠首安全，需修复导流堤并对导流堤坡脚进行防护加固处理。

3 导流堤坡脚防护设计

3.1 坡脚防护设计方案的选择

国内已有的水平防冲刷技术有钢筋混凝土四面六边透水框架群方案、网状结构类型工程、抛石结构护岸工程、井柱桩排透水丁坝方案。

(1)四面六边透水框架群

四面六边透水框架采用混凝土、毛竹灌沙、橡胶灌沙等形式制作杆件，然后再将六根杆件铰接在一起形成四面六边结构形式，再将3个～4个框架串联在一起抛投，形成透水框架群。该框架群通过试验测得减速率达到40%～70%，减速落淤效果明显，且具有较强的抗冲能力和自我保护能力。在有效保护工程区河床免受冲刷的同时，对工程以外一定范围的河床也具有保护作用。

该防冲刷工程形式不仅应用到江西长江大堤、赣江、怃河、陕西渭河等河堤堤岸，也推广到了山东、湖南等地区的河道上。

（2）网状结构类型工程

该结构采用钢丝或其他合金材料编织六角网结构，将网结构编织成箱体，填充块石或卵石可做顺坝、丁坝及刚性基础的护脚护底。由于它是一种蜂巢型的结构，符合力学原理，具有一定的延展性和高抗压强度，柔性结构又具有较强的应变能力；具有透水性，能有效解决孔隙水压力带来的影响；具有耐久性，能有效抵抗地震的冲击力。该结构工程广泛应用于水利工程、防洪抢险工程、水土保持工程、道路工程等领域。

（3）抛石结构护岸工程

在坝体迎水面铺设2m～3m厚的块石，并堆砌至堤顶以上2m高。

抛石顺坝一般按照设计整治线，利用枯水期大致顺河岸修建。汛期必须准备足够的备用块石，配备专人组织守护，块石随沉随抛，直到稳定为止。

抛石丁坝一般做成短丁坝群，坝轴线与水流夹角一般在30°～60°之间，坝长一般40m～60m。其结构形式与抛石顺坝大体相同，仅在坝头部位20m左右长度内，迎水面与背水面两侧同时抛护。抛石顺坝丁坝水下基础采用铅丝笼或者钢筋笼装石铺设。

抛石结构工程应用十分广泛，陕西省渭河、汉江、九江大堤、塔里木河阿克苏段均有不用形式的抛石护砌工程。

（4）井柱桩排透水丁坝

该透水丁坝坝长50m～110m，丁坝轴线与水流夹角45°～70°，井柱桩深一般坝头23m，坝根段20m，桩径70cm～80cm，坝体孔隙率控制在17%～20%。丁坝顶部采用钢筋混凝土帽梁贯联（一般宽1.0m，高0.5m），可兼做人行桥供汛期抢险使用。坝根用抛石做成锥形实体坝根，以防水流冲毁边岸。

运行过程中，坝根抛石下沉后，必须及时补齐，直至稳定为止。

该工程形式在阿克苏农一师塔里木河段应用十分广泛，并获得1978年新疆维吾尔自治区科学大会优秀科技成果奖。

3.2 工程形式总结

（1）防洪护岸工程在粉细砂河床上不能单一采用刚性护岸工程，因一次性投入资金量小，不能完全满足抗冲刷要求，故应该采用刚性防护与柔性防护相互结合的防护形式。

（2）刚性防护形式应变能力差，一旦发生失稳，抢险压力巨大，修复投入也较高。

图1 四面六边透水框架应用示意图

（3）柔性防护体系不宜选择整体性较强的防护形式，应选用应变能力强的形式，发生破坏时可及时发现，及时抢险。

通过对长江、黄河、渭河以及塔里木河多种防洪工程形式的比较，在粉细沙河床上兴建水利工程，一般需通过调度运行管理（渠首），以及逐年采用抛石、透水框架群等柔性防护手段，直至底部防护措施达到最大冲刷深度以后才能趋于稳定。

叶尔羌河中下游为粉细砂河床，属于典型的游荡性河流，汛期河床冲淤变化剧烈，主流摆动频繁。以往在叶尔羌河流域中下游永久防洪护岸工程中，均采用纯刚性防护形式，应变能力较差，加之对永久防洪工程的投入比例严重不足，致使防洪工程不能达到应有的防护效果，且本身也较容易遭受破坏，因此考虑采用柔性防护形式。由于工程区附近无块石、卵石料场，距工程区最近的块石料场在巴楚县三岔口处，距工程区281km，运距太远，造价高；卵石料场位于本工程南侧叶河上游东岸总干渠管理一站附近河道内，运距105km，虽然运距较块石料场近，但卵石尺寸偏小，若无外包网状物的约束，易流失。钢筋石笼的单价大于格宾石笼，铅丝石笼耐久性差，易解体，综合以上因素选用四面六边透水框架群方案。四面六边透水框架群减速落淤效果明显，且具有较强的抗冲能力和自我保护能力。在有效保护工程区河床免受冲刷的同时，对工程以外一定范围的河床也具有保护作用。

3.3 坡脚防护结构设计

经比较，坡脚采用钢筋混凝土四面六边透水框架群+格宾石笼混合处理方案。四面六边透水框架及格宾石笼在导流堤坡脚槽孔混凝土连续墙迎水面侧布设，如图1所示，下部布设格宾石笼，2层，15m宽；格宾石笼上部布设钢筋混凝土四面六边透水框架群，3层，15m宽。钢筋混凝土四面六边透水框架群件边长1m，横断面10cm×10cm，杆件横断面形心处布置1根φ10钢筋，钢筋端头伸出混凝土杆件15cm，6根杆件端头钢筋相互焊接。为将水流主流导向主槽，在水毁段上游100m处布设一道混凝土四面六边透水框架丁坝，丁坝与岸坡夹角为30°。丁坝长60m，沿60m长度方向布设钢筋混凝土四面六边透水框架群，3层，15m宽。

4 结论

导流堤坡脚决定采用钢筋混凝土四面六边透水框架群+格宾石笼混合方案处理。经一年的运行，未发现导流堤基础冲刷破坏，表明地基处理效果良好。导流堤基础冲刷处理的实践证明，钢筋混凝土四面六边透水框架具有如下优点：首先原材料取材方便；其次施工工艺简单可靠，操作灵活。因此，钢筋混凝土四面六边透水框架群在水利基础防护工程中应用前景广阔。

[1]张文捷等.江河护岸新技术—四面六边透水框架群[M].北京：中国水利水电出版社.2002.

[2]王南海等.新型护岸技术—四面六边透水框架群在长江护岸工程中的应用[J].长江科学院院报.1999.（2）.

[3]王南海等.新型护岸技术—四面六边透水框架群在江西护岸工程中的应用[J].江西水利科技.1999.（1）.