王海峰 柴俊芳

（河津黃河河務(wù)局，河津 043300）

1 工程概況

小石咀工程位于河津市陽村鄉(xiāng)蒼頭村西，黃淤66～67斷面之間，上接大石咀工程，下鄰汾河口工程。工程聯(lián)壩全長2 160m，有丁壩22條。1～5號(hào)壩段為護(hù)岸工程，防御標(biāo)準(zhǔn)為2005年水平龍門站20 000m3/s洪水，6～22號(hào)壩段為控導(dǎo)工程，防御標(biāo)準(zhǔn)為2005年水平龍門站12 700m3/s洪水。

2 工程出險(xiǎn)情況

2008年10月份，河津河段小石咀工程壩前河勢(shì)發(fā)生變化，小石咀工程8～22號(hào)壩段靠黃河主流。自2008年10月6日至2009年1月12日，受橫河、斜河頂沖淘刷，小石咀工程16～22號(hào)壩段的丁壩及壩檔相繼發(fā)生根石、坦石坍塌險(xiǎn)情。累計(jì)出險(xiǎn)長度588m，出險(xiǎn)24壩次，損失石方3 694m3。具體為：

2008年10月份，小石咀工程16～21號(hào)壩段相繼發(fā)生根石坦石坍塌險(xiǎn)情，出險(xiǎn)10壩次，出險(xiǎn)長度195m，損失石方1 204m3。

11月份，小石咀18～21號(hào)壩段發(fā)生根石坦石坍塌、土壩基墩蟄入水險(xiǎn)情，出險(xiǎn)7壩次，出險(xiǎn)長度200m，損失石方1 206m3。

12月份，小石咀21～22號(hào)壩段發(fā)生坦石坍塌險(xiǎn)情，出險(xiǎn)4壩次，出險(xiǎn)長度122m，損失石方330m3。

2009年1月份，小石咀工程20～21號(hào)壩段發(fā)生根石坦石坍塌險(xiǎn)情，出險(xiǎn)3壩次，出險(xiǎn)長度71m，損失石方954m3。

在近三個(gè)月的時(shí)間里，小石咀工程16～22號(hào)壩段相繼發(fā)生水毀險(xiǎn)情，且出險(xiǎn)部位基本是自上而下，逐段發(fā)生。水毀險(xiǎn)情由小險(xiǎn)情逐漸發(fā)展至重大險(xiǎn)情，致使小石咀工程16～22號(hào)壩段損失慘重，出險(xiǎn)長度占石方裹護(hù)長度的69.4%，裹護(hù)斷面石方最大損失率100%，致使部分工程壩基土方墩蟄外露。

3 險(xiǎn)情原因分析

2008年汛期，黃河中游沒有發(fā)生大范圍的強(qiáng)降雨過程，洪峰和洪量較小，屬枯水少沙年份。2008年汛期（7-9月份），黃河中游龍門站徑流總量為51.71億m3，較多年均值減少60.4%；輸沙總量為0.18億t，較多年均值減少97.5%。

黃河龍門站汛期最大流量為1 670m3/s，（9月14日8時(shí)）；最大含沙量為15.1 kg/m3（8月15日18時(shí)30分）；最小流量為108m3/s，（7月24日8時(shí)）。

整個(gè)伏秋大汛期間大于1 000m3/s以上流量的僅有16天，其中9月份大于1 000m3/s以上流量的僅有15天。出險(xiǎn)期間，最大流量為2008年10月13日8時(shí)龍門站流量1 060m3/s，最小流量為2008年12月27日8時(shí)龍門站流量130m3/s，且自2008年11月份至2009年元月份，黃河流量持續(xù)減小，最大流量為2009年元月6日龍門站445m3/s。是什么原因?qū)е略谛×髁康那闆r下發(fā)生了如此嚴(yán)重的險(xiǎn)情呢？經(jīng)過認(rèn)真的研究分析，筆者認(rèn)為險(xiǎn)情發(fā)生的原因主要有以下幾點(diǎn)：

1）河勢(shì)變化的影響

2008年伏秋大汛期間，小石咀工程8～22號(hào)壩段一直靠流，10月份，黃河流勢(shì)發(fā)生變化，主流以三股流路下行，一股居中而行，其余兩股沿兩岸工程而行，居中而行的黃河主流在經(jīng)過候禹高速公路大橋后呈橫河、斜河之勢(shì)頂沖小石咀工程17號(hào)壩，受橫河、斜河頂沖淘刷影響，2008年10月9日早8時(shí)許，17號(hào)壩壩頭下部石方坍塌，至10時(shí)壩頭裹護(hù)石方整體坍塌入水，壩體土方幾乎全部外露。隨后，河勢(shì)分別上提下挫至16號(hào)壩、18～22號(hào)壩，以同樣的手法襲擊了壩頭、壩檔石方裹護(hù)部位。

2）工程根石較淺，抗洪能力較弱

2002年3月，小石咀工程16～22號(hào)壩段開工建設(shè)，2002年9月全面完成，2003年8月正式交付使用。工程運(yùn)行期間，雖一直靠流，但未發(fā)生過大的險(xiǎn)情，工程根石沉深較淺。經(jīng)探測(cè)，該段根石沉深僅為3～5m。由于工程根石較淺，遇橫河、斜河頂沖淘刷，工程出險(xiǎn)在所難免。

3）結(jié)構(gòu)斷面是導(dǎo)致工程發(fā)生重大險(xiǎn)情的主要原因

小石咀工程16～22號(hào)壩段的結(jié)構(gòu)斷面為：土壩基頂寬10m，坦石頂寬 2m，內(nèi)坡比 1：1.3，外坡比 1：1.5。見圖 1。

圖1 小石咀16～22號(hào)壩段結(jié)構(gòu)斷面

4 工程結(jié)構(gòu)斷面存在的問題及建議

1）工程結(jié)構(gòu)斷面存在的問題

縱觀小石咀工程的整個(gè)出險(xiǎn)過程，造成工程險(xiǎn)情加劇的主要原因在于工程結(jié)構(gòu)斷面存在的問題主要為：

（1）小石咀工程的結(jié)構(gòu)斷面為無根石臺(tái)設(shè)計(jì)，影響了壩體的穩(wěn)定性。小石咀工程結(jié)構(gòu)斷面中無根石臺(tái)設(shè)計(jì)，施工時(shí)采取柳石樓廂水中進(jìn)占，自柳石樓廂外邊線后退1m進(jìn)行坦石施工，柳石樓廂受施工時(shí)水深限制僅為3.4m。經(jīng)實(shí)地觀測(cè)預(yù)估，壩前最大沖刷深度約為5m。由于壩前根石嚴(yán)重不足，無法彌補(bǔ)根石深度與實(shí)際最大沖刷深度的差距，降低了坦石及整個(gè)壩身的穩(wěn)定性，受水流沖刷，極易發(fā)生坍塌險(xiǎn)情。

（2）小石咀工程的結(jié)構(gòu)斷面無根石臺(tái)設(shè)計(jì)，加速了險(xiǎn)情發(fā)展速度。受工程根石量不足影響，受水流沖刷后，壩前及壩底石方坍塌走失，致使工程底部壩前部位懸空，上部坦石在自身重力作用和水流沖刷下，快速坍塌入水，加速了險(xiǎn)情發(fā)展速度。

（3）小石咀工程的結(jié)構(gòu)斷面不利于險(xiǎn)情的搶護(hù)。工程搶險(xiǎn)貴在及時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情要立即采取措施，搶險(xiǎn)不及時(shí)，會(huì)使小險(xiǎn)發(fā)展成大險(xiǎn)，搶護(hù)更加困難。小石咀工程結(jié)構(gòu)斷面中，壩前沒有根石臺(tái)，搶險(xiǎn)裝拋鉛絲籠只能在壩頂進(jìn)行，但在壩頂拋鉛絲籠直接加速了護(hù)坡石下沉的速度，加劇了險(xiǎn)情發(fā)展，嚴(yán)重影響了搶護(hù)工作的開展。

2）建議

根據(jù)小石咀工程出險(xiǎn)情況分析，結(jié)合黃河河津河段多年來險(xiǎn)情發(fā)生情況，對(duì)工程設(shè)計(jì)提出以下幾點(diǎn)建議：

（1）在工程結(jié)構(gòu)斷面設(shè)計(jì)過程中增加根石設(shè)計(jì)。根石，也叫“護(hù)根石”，是壩體下部的保護(hù)石。根石是坦石乃至整個(gè)壩身安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)，坡度以1：1～1：1.5為佳，以壩前頭及上跨角為最深。增加根石設(shè)計(jì)，可以極大地提高工程穩(wěn)定性。

（2）在工程結(jié)構(gòu)斷面設(shè)計(jì)過程中增加根石臺(tái)設(shè)計(jì)。根石臺(tái)為根石頂部的平臺(tái)，增加根石臺(tái)能夠起到如下作用：一是便于上部坦石護(hù)坡埋腳，防止破壞；二是便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)根石出險(xiǎn)，便于迅速搶修加固；三是為工程搶險(xiǎn)提供裝拋鉛絲籠場(chǎng)地和增加坦石的穩(wěn)定性。建議根石臺(tái)寬度確定在3m以上，利于在根石臺(tái)上開展搶險(xiǎn)裝籠等工作。見圖2。

圖2 建議改進(jìn)的結(jié)構(gòu)斷面