楊小宸，郝林南

（1.遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，遼寧沈陽(yáng)110003；2.遼寧省防汛抗旱保障中心，遼寧沈陽(yáng)110003）

1 概述

臺(tái)安縣位處遼河下游，境內(nèi)河長(zhǎng)82km，大部分河段屬于蜿蜒型河段，河道彎道凹岸眾多。遼河含沙量高，主槽擺動(dòng)性大，在水流沖擊和泥沙沖淤影響下，河道主槽橫向擺幅逐年加大，危及堤防，形成多處兌岸險(xiǎn)工。加之汛期強(qiáng)降雨后，河道行洪流量和水流的挾沙能力均大幅度增大，致使部分險(xiǎn)工段險(xiǎn)情持續(xù)加重，使遼河干流沿岸居民生活、生產(chǎn)安全受到威脅。因此，開(kāi)展遼河干流臺(tái)安縣險(xiǎn)工治理工程十分必要。

2 險(xiǎn)工治理技術(shù)

2.1 治理原則

遼河干流臺(tái)安縣段險(xiǎn)工覆蓋范圍較廣，河道、堤防險(xiǎn)工存在的問(wèn)題、所處的環(huán)境均有所差異。根據(jù)歷史、近期河道演變及河岸崩塌情況，研究治理河段內(nèi)深泓、岸線等平面變化、斷面變化及河床沖淤特性，進(jìn)而分析河道未來(lái)的演變趨勢(shì)，因地制宜、因勢(shì)利導(dǎo)，順應(yīng)河道自然走勢(shì)，依地形和實(shí)際情況合理布局，確定防護(hù)型式。根據(jù)河勢(shì)，蜿蜒型河段的治理思路基本分為兩大類：一是穩(wěn)定并維持河勢(shì)現(xiàn)狀，防止險(xiǎn)工發(fā)展擴(kuò)大；二是改變河勢(shì)，促進(jìn)河勢(shì)向有利的方向發(fā)展[1]。此次遼河干流臺(tái)安縣險(xiǎn)工治理，對(duì)于兌岸險(xiǎn)工主要采用以穩(wěn)定河勢(shì)的平順護(hù)岸型式為主，護(hù)岸采用抗沖性能和生態(tài)效果均較好的石籠護(hù)岸，護(hù)腳采用軟體沉排型式。對(duì)堤腳串溝，修建高洪丁壩增加挑流消浪、促進(jìn)落淤固腳，減少對(duì)大堤的沖刷。以“尊重自然、生態(tài)優(yōu)先、因地制宜”為設(shè)計(jì)理念，在設(shè)計(jì)時(shí)將水利建設(shè)與生態(tài)保護(hù)統(tǒng)籌考慮，融入新理念，結(jié)合新工藝、新技術(shù)的研發(fā)，將生態(tài)環(huán)境水利工程技術(shù)運(yùn)用于遼河干流臺(tái)安段險(xiǎn)工治理中。

2.2 軟體沉排護(hù)岸結(jié)構(gòu)

護(hù)腳穩(wěn)定是護(hù)岸穩(wěn)定的前提，因此，護(hù)腳應(yīng)具備較好的抗沖刷、抗變形、耐浸泡等特性。險(xiǎn)工傳統(tǒng)護(hù)腳形式主要有柴排、丙烯布軟體排、綠濱墊、混凝土塊體、沉枕或拋石等。在遼河臺(tái)安段險(xiǎn)工治理中，采用復(fù)合土工格柵為排體、塊石和鉛絲石籠圓枕為壓載體的新型軟體沉排結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式具有較好的抗沖刷性、形變適應(yīng)性、整體性和耐久性[2]。

排體和排體上的壓載體是該種新型軟體沉排護(hù)岸的主要結(jié)構(gòu)部分。其中，排體為復(fù)合土工格柵，通過(guò)熱熔復(fù)合工藝將加筋層和反濾層加工成型，提高了排體強(qiáng)度和抗沖刷性能。排體邊緣和排體上表面一定距離內(nèi)布置筒狀鉛絲石籠枕壓載，排體其他位置采用塊石壓載，通過(guò)用鐵絲固定的方式將石籠枕和排體之間及多個(gè)石籠枕的交叉位置連接，增強(qiáng)了排體整體穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。與僅用塊石壓載的傳統(tǒng)方式相比，采用石籠枕與塊石壓載相結(jié)合的方式抗水流沖刷破壞的能力更強(qiáng)，一旦某一部位受到?jīng)_刷破壞，也不會(huì)影響沉排整體結(jié)構(gòu)，因此，排體耐久性能更強(qiáng)。此防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獲得了國(guó)家實(shí)用新型專利授權(quán)[2]。

圖1 軟體沉排護(hù)岸結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 軟基條件下丁壩技術(shù)

在遼河臺(tái)安段險(xiǎn)工治理中，對(duì)于堤防堤腳外有連續(xù)坑塘的情況，針對(duì)汛期洪水漫灘堤腳臨水產(chǎn)生淘刷，導(dǎo)致堤防出險(xiǎn)的問(wèn)題，通過(guò)修建高洪丁壩，增加挑流的效果，促進(jìn)落淤，減少堤腳淘刷和波浪對(duì)大堤的沖刷，消除堤防險(xiǎn)情隱患。但由于該河段為淤泥軟基，基礎(chǔ)承載力不足，丁壩在此修建容易產(chǎn)生不均勻沉降，從而導(dǎo)致壩體基礎(chǔ)蜇勢(shì)失穩(wěn)。為解決該問(wèn)題，該河段采用了一種適用于軟基條件下的丁壩技術(shù)。

這種丁壩的主要結(jié)構(gòu)為軟基基面，軟基基面上自下而上依次鋪設(shè)長(zhǎng)絲機(jī)織土工布、聚丙烯雙拉塑料格柵，上方則為壩體。長(zhǎng)絲機(jī)織土工布橫向?qū)挾嚷源笥诰郾╇p拉塑料格柵，由此包裹住聚丙烯雙拉塑料格柵并進(jìn)行固定，結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2。土工合成材料強(qiáng)度和韌性較強(qiáng)，且能緊貼地基表面，便于施工，易于一次性大面積鋪設(shè)。因此，采用該種工藝處理的壩體基礎(chǔ)，抗拉強(qiáng)度高，施工工藝簡(jiǎn)單，能很好地保護(hù)和增強(qiáng)地基強(qiáng)度，避免不均勻沉降。此防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獲得了國(guó)家實(shí)用新型專利授權(quán)[3]。

圖2 丁壩結(jié)構(gòu)示意圖

3 險(xiǎn)工治理效益分析

遼河干流臺(tái)安縣段險(xiǎn)工段治理工程于2018年底通過(guò)竣工驗(yàn)收，幾年來(lái)取得了較好的效果。根據(jù)六間房水文站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，2020年9月14—15日，遼河流量達(dá)805m3/s，遼河臺(tái)安縣段險(xiǎn)工與現(xiàn)狀堤防工程共同發(fā)揮作用，使該河段的河勢(shì)基本得到控制，有效改善了由河道游蕩擺動(dòng)帶來(lái)的諸多問(wèn)題，岸線和水流趨于穩(wěn)定，沿岸防洪保安全能力進(jìn)一步提高，保護(hù)沿岸的農(nóng)田免受洪澇災(zāi)害的威脅，減輕水流兌岸、堤防崩塌潰堤給正常生產(chǎn)、生活等造成的影響，對(duì)推動(dòng)臺(tái)安縣工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的健康有序運(yùn)行，促進(jìn)臺(tái)安縣的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有非常積極的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，險(xiǎn)工治理與岸上生態(tài)措施相結(jié)合，有效穩(wěn)定河勢(shì)、理順主槽、固岸保灘、防治水土流失、促進(jìn)生物多樣性和生境重建、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，為河道生態(tài)恢復(fù)創(chuàng)造了更為廣闊的空間，取得明顯的環(huán)境效益。