張 策， 姚怡斐， 儲錫君

（1.浙江省錢塘江管理局勘測設(shè)計院，浙江 杭州 310016；2.浙江省錢塘江流域中心，浙江 杭州 310016）

1 問題的提出

由于山區(qū)性河道坡降大、流速大、洪水暴漲暴落，通過設(shè)置堰壩，既可以營造河道水面線，提升生態(tài)景觀效益，又可以引水灌溉農(nóng)田，促進(jìn)人水和諧。堰壩即為平時所稱的陂，是一種壅水建筑物，建于河道中間，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于山區(qū)性河道的工程建設(shè)中[1]。

但目前多數(shù)堰壩設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，設(shè)計理念不夠完善，每年汛期都有不少堰壩遭到水毀，主要表現(xiàn)為堰前基礎(chǔ)掏空、堰后護(hù)坦沖毀、堰側(cè)壩肩垮塌，不但影響灌區(qū)的正常供水，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，而且維修也十分困難。因此，認(rèn)真分析堰壩水毀的原因，采取經(jīng)濟(jì)合理、切實可行的措施修復(fù)及設(shè)計堰壩，保證農(nóng)業(yè)灌溉，是十分緊迫且重要的任務(wù)。

2 堰壩水毀典型案例分析及加固修復(fù)措施

堰壩水毀原因主要有堰前基礎(chǔ)埋深不足、堰后消能強(qiáng)度不足、堰側(cè)壩肩剛度不足等。

2.1 堰前基礎(chǔ)埋深不足導(dǎo)致水毀及修復(fù)措施

（1）原設(shè)計案例：堰壩上游側(cè)采用40 cm厚C20灌砌塊石護(hù)坦，寬5.0 m，壩頭設(shè)置C20灌砌塊石的主擋墻，堰體基礎(chǔ)在原地面上部填筑，堰體上部嵌入丁塊石，溢流面采用C20灌砌塊石，后側(cè)布置40 cm厚C20灌砌塊石護(hù)坦，寬3.5 m，斷面見圖1。

圖1 原設(shè)計斷面圖（堰前基礎(chǔ)埋深不足） 單位：cm

（2）水毀機(jī)理分析：此類堰壩迎水側(cè)的主擋墻基礎(chǔ)布置在松散的地基上，堰前鋪蓋前趾埋深較淺，地基基礎(chǔ)密實度不足。當(dāng)遭遇上游來水量大、河流流速快的情況時，堰壩前趾受到淘刷，基礎(chǔ)土方被掏空，被淘刷部位的堰體變成灌砌塊石簡支梁，堰體逐漸出現(xiàn)不均勻沉降、開裂等現(xiàn)象，隨后基礎(chǔ)土方進(jìn)一步?jīng)_失，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，最終堰壩損毀。

（3）修復(fù)方案：堰壩壩頭采用C25混凝土灌砌塊石擋墻，以原河床深槽處底高程作為擋墻底板的頂高程，前部設(shè)置40 cm厚鋼筋混凝土防滲面板，后側(cè)布置60 cm厚C25混凝土溢流面，表面嵌卵石，消能設(shè)施采用10.0 m寬C25混凝土灌砌石護(hù)坦以及7.9 m寬拋石海漫，加固方案見圖2。

2.2 堰后消能強(qiáng)度不足導(dǎo)致水毀及修復(fù)措施

（1）原設(shè)計案例：堰壩底部設(shè)置30 cm厚C25混凝土底板，堰體采用C20埋石混凝土結(jié)構(gòu)，表層混凝土貼面，溢流面設(shè)置二級平臺，堰后護(hù)坦以原地面線高程控制，采用30 cm厚M10漿砌塊石護(hù)坦，寬3.8 m，斷面見圖3。

圖2 加固方案圖（堰前基礎(chǔ)埋深不足） 單位：cm

圖3 原設(shè)計斷面圖（堰后消能強(qiáng)度不足） 單位：cm

（2）水毀機(jī)理分析：此類堰壩的堰后護(hù)坦厚度及長度未能對堰后跌水進(jìn)行有效的消能，部分堰壩在護(hù)坦后側(cè)甚至未布置拋石海漫，使得洪水在經(jīng)過護(hù)坦部分消能后仍有較大的能量對護(hù)坦后趾、河床、兩側(cè)堤防堤腳等部位進(jìn)行沖刷，最終導(dǎo)致堰腳掏空、護(hù)坦破裂，嚴(yán)重的情況可能導(dǎo)致堰壩結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)。

（3）修復(fù)方案說明：在堰體后趾處布置C25素混凝土小擋墻加固，采用70 cm厚C25混凝土消力池，寬10.0 m，后側(cè)拋石海漫單塊宜大于等于150 kg，加固方案見圖4。

2.3 堰側(cè)壩肩剛度不足導(dǎo)致水毀及修復(fù)措施

（1）原設(shè)計案例：堰體采用C25埋石混凝土結(jié)構(gòu)，迎水側(cè)采用混凝土貼面，頂部用毛條石汀步交錯布置，溢流面設(shè)置6級小跌坎，后側(cè)設(shè)置8.7 m寬C25混凝土護(hù)坦，堰后拋石寬10.0 m，單重約150 kg，表層理砌。

左壩肩處：左岸坡面現(xiàn)狀土坡保持不變，在堤前設(shè)置M10漿砌塊石擋墻護(hù)腳，斷面見圖5。

（2）水毀機(jī)理分析：此類堰壩在設(shè)計初期，僅對堰壩主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的防護(hù)，但忽視堰壩下游兩側(cè)堤防坡面及堤腳的保護(hù)，堤防未得到足夠強(qiáng)度的硬質(zhì)襯砌，當(dāng)洪水來臨時，水流經(jīng)堰壩壅水作用后，對堰壩下游左右岸不斷沖刷，護(hù)面結(jié)構(gòu)逐漸開裂，堤身土方逐漸流失，岸坡坍塌，堰壩壩肩處基礎(chǔ)土方掏空，失去有效的固結(jié)支撐，形成“懸臂梁”，進(jìn)而導(dǎo)致堰體開裂[2]。

圖4 加固方案圖（堰后消能強(qiáng)度不足） 單位：cm

圖5 原設(shè)計斷面圖（堰側(cè)壩肩剛度不足） 單位：cm

（3）修復(fù)方案說明：在堤防硬化方面，采用坡比≥1:1.5的硬質(zhì)護(hù)坡，護(hù)坡宜選用60 cm厚灌砌塊石，坡面底部布置擋墻護(hù)腳，硬質(zhì)擋墻頂高程宜高于堰頂高程50 cm，底高程低于河床最低高程至少50 cm，硬質(zhì)護(hù)坡縱向長度宜延長至堰后側(cè)50 m。堰體固結(jié)方面，將堰體嵌入堤防2.0～3.0 m，使堰體固結(jié)在兩端，同時為防止側(cè)向繞滲，設(shè)置2.0 m寬的混凝土截滲墻，使結(jié)構(gòu)更加牢固穩(wěn)定。壩肩處修復(fù)方案見圖6。

圖6 壩肩嵌固方案橫剖面圖 單位：cm

3 結(jié) 語

（1）近年來堰壩已成為山區(qū)性河道的重要組成部分，經(jīng)分析，堰壩水毀的主要部位為：堰前基礎(chǔ)、堰后護(hù)坦以及堰側(cè)壩肩。

（2）結(jié)合山區(qū)性河道中堰壩工程的特點(diǎn)、水毀機(jī)理以及山區(qū)建筑材料的適用性，確定堰壩水毀加固修復(fù)技術(shù)方案為：以沖刷后的河槽底高程確定堰前基礎(chǔ)高程，堰后消能設(shè)施采用足夠長度的硬質(zhì)護(hù)坦或利用天然基巖，堰側(cè)壩肩處增加嵌固在堤防內(nèi)的長度，兩側(cè)堤防護(hù)面硬化，長度宜位于堰后50 m范圍內(nèi)。

（3）加強(qiáng)河道巡查與管理工作，經(jīng)常檢查汛期工程運(yùn)行情況，及時維修，如發(fā)現(xiàn)局部破壞和水毀，應(yīng)及時維修，以免造成更大的破壞。