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灌區(qū)跨溝建筑物防護(hù)問(wèn)題探討及體會(huì)

文檔作者：王翔文檔來(lái)源：甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年03月03日
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第52卷第9期
2016年9月
甘肅水利水電技術(shù)
GANSU WATERR髓DURCES AND HYDROFOWER TECHNOLOGY
V01．52．No．9
Sep．，2016
·設(shè)計(jì)與研究·
灌區(qū)跨溝建筑物防護(hù)問(wèn)題探討及體會(huì)
王翔
(甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，甘肅蘭州730000)
摘要：我國(guó)西北地區(qū)灌區(qū)多屬于干旱性大陸性氣候，區(qū)內(nèi)河流多為季節(jié)性中小河流、沖溝。灌區(qū)內(nèi)對(duì)跨溝建筑物的防護(hù)
治理往往得不到足夠的重視，再加上灌區(qū)建設(shè)管理資金緊張，跨溝建筑物的防護(hù)常常以局部防護(hù)加短期治理為目標(biāo)，
導(dǎo)致長(zhǎng)期防護(hù)效果較差。如何切實(shí)有效的對(duì)灌區(qū)眾多跨溝建筑物制定合理的防護(hù)方案，成為困擾灌區(qū)運(yùn)行管理的難
題。通過(guò)對(duì)灌區(qū)跨中小河流溝道建筑物防護(hù)工程中容易忽視的幾點(diǎn)問(wèn)題的初步探討分析，提出了灌區(qū)跨溝建筑物防護(hù)
處理方案及建議。
關(guān)鍵詞：灌區(qū)；跨溝建筑物；高陡坎；深“V”形溝道；倒虹吸
中圖分類號(hào)：’Ⅳ672 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095-0144(2016)09--0032-03
，我國(guó)西北地區(qū)灌區(qū)多屬于干旱性大陸性氣候，
干旱、少雨、風(fēng)沙多，灌區(qū)內(nèi)河流多為季節(jié)性中小河
流沖溝。灌區(qū)內(nèi)河道防護(hù)工程一般以跨溝建筑物為
中心，重點(diǎn)是對(duì)建筑物進(jìn)行保護(hù)。由于河道內(nèi)常常
斷流甚至數(shù)年無(wú)水流，對(duì)洪水的防護(hù)治理往往得不
到足夠的重視，再加上灌區(qū)建設(shè)管理資金緊張，防護(hù)
常常以局部防護(hù)和短期治理為目標(biāo)，長(zhǎng)期效果較差。
如何切實(shí)有效的對(duì)灌區(qū)眾多跨溝建筑物制定合理的
防護(hù)方案，成為困擾灌區(qū)運(yùn)行管理的難題。通過(guò)對(duì)
灌區(qū)跨溝道建筑物防護(hù)設(shè)計(jì)中容易忽視的問(wèn)題的初
步探討分析，提出灌區(qū)跨溝建筑物防護(hù)處理方案及
建議。
1 渡槽等跨溝建筑物的護(hù)底問(wèn)題、處理方案及建議
1．1 渡槽等跨溝建筑物的護(hù)底問(wèn)題及處理方案
在灌區(qū)中，渡槽、橋梁是常見(jiàn)的跨溝建筑物，跨
溝建筑物基礎(chǔ)及地基的防護(hù)～般是將基礎(chǔ)埋置在計(jì)
算沖刷深度以下或者護(hù)底?？鐪辖ㄖ锘A(chǔ)對(duì)下游
溝道的長(zhǎng)期影啊，由于受條件限制，常常不做論證，
對(duì)防護(hù)效果也無(wú)法做出合理準(zhǔn)確的評(píng)估。從溝床表
面看，護(hù)底等防護(hù)措施使渡槽基礎(chǔ)背水側(cè)產(chǎn)生的局
部沖刷遠(yuǎn)離支墩排架，保護(hù)了建筑物安全，但使下游
河床沖刷加劇，日積月累，甚至?xí)绊懮嫌慰鐪辖ㄖ?
物基礎(chǔ)及地基和跨溝建筑物安全。
在參與的灌區(qū)建筑物防護(hù)工程中，某渠道渡槽
高陡坎就是一個(gè)護(hù)底后，下游溝道產(chǎn)生嚴(yán)重沖刷進(jìn)
而影響渡槽安全的典型工程實(shí)例。該溝道是灌區(qū)最
大的洪水溝道，有支溝10多條，高陡坎段20年一遇
最大洪水流量304 m3／s。經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，造成高陡坎
形成的主要有兩點(diǎn)：
(1)流量大，地基抗沖能力弱。溝道表層為砂壤
土層，土質(zhì)疏松，穩(wěn)定性差，整體抗沖能力較差。加上
該段溝道落差大(1．5 km溝道形成總落差達(dá)25．11
m)，縱坡陡(平均縱坡約1％，最大縱坡達(dá)到1．54％)，
為縱向不穩(wěn)定河段，極易造成下切沖刷。
(2)防護(hù)資金有限，措施不完善，陡坎由低變
高。該段溝道在十幾年的運(yùn)行過(guò)程中，在洪水的沖刷
下，緊貼護(hù)底逐年下切。由于維護(hù)資金有限，處理措
施不全面，雖多次維修加固仍未穩(wěn)定。隨著溝道深度
加大，處理難度越大，效果也越差，循環(huán)往復(fù)，陡坎逐
步由低變高，沖坑由淺變深。至201 1年時(shí)，已形成長(zhǎng)
約50 m、總落差達(dá)13．7 m的高陡坎；下游溝道也成
為“V”形的峽谷地形，’深度13～16 m，部分段沖刷侵
蝕已逼近兩岸房屋和干渠。
針對(duì)形成原因，結(jié)合溝窄坡高，交通不便的現(xiàn)
狀，考慮施工安全性，經(jīng)過(guò)論證比較，選擇以下幾種
措施相結(jié)合的治理方案：
收稿日期：2016-08—26
作者簡(jiǎn)介：王翔(1980-)，男，甘肅山丹人，工程師，學(xué)士，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)，E—mail：flybirdwxC軸q．tom。
·32·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第9期王翔：灌區(qū)跨溝建筑物防護(hù)問(wèn)題探討及體會(huì)第52卷
(1)采用多級(jí)跌水與消力池結(jié)合，解決渡槽基
礎(chǔ)后局部沖刷問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析，對(duì)高陡坎，首先進(jìn)行
清理加固。對(duì)防護(hù)高度不足的地方，進(jìn)行清坡護(hù)砌；
因勢(shì)利導(dǎo)，根據(jù)原有陡坎形態(tài)，清除破損和不合理的
加固護(hù)坡物，采用漿砌石進(jìn)行修補(bǔ)完善；底部增設(shè)下
挖式消力池，增強(qiáng)局部抗沖消能能力。經(jīng)過(guò)處理，多
級(jí)連續(xù)跌水處防護(hù)設(shè)施的穩(wěn)定性得到加強(qiáng)。
(2)緩坡增糙、分段消能銜接。由于防沖刷建筑
物下游溝道河床顆粒偏細(xì)，縱坡陡，流速大，計(jì)算沖
刷深度較大(達(dá)3．0。3．23 m)，存在沖刷反向影響上
游建筑物基礎(chǔ)的情況，必須將其統(tǒng)籌考慮處理。為
降低流速，將縱坡調(diào)整為1：250，使縱坡變緩；形成
的落差通過(guò)4個(gè)陡坡分段銜接，分段銜接使施工難
度和工程量進(jìn)一步降低。每座陡坡后銜接下挖式消
力池，使能量得到較好的消化釋放。護(hù)砌采用漿砌
暑
＼
裂
惺
石增加糙率，可以進(jìn)一步降低流速。通過(guò)緩坡增糙消
能措施，流速降低了，洪水的沖刷能力減弱了。
(3)采用仰斜式擋墻結(jié)合護(hù)底，解決深“v”形土
基溝道整體抗沖能力弱，邊坡陡不宜防護(hù)，施工時(shí)容
易塌岸的問(wèn)題。該段河道為深“V”字形狀溝道，具有
邊坡陡，溝底窄的特點(diǎn)。貼坡式防護(hù)削坡量大，俯斜
式重力式擋墻占用溝道行洪斷面多，都不適合。經(jīng)過(guò)
比較，邊坡防護(hù)最后采用仰斜式擋墻護(hù)砌。仰斜式擋
墻占用河道少，適應(yīng)陡峭邊坡；削坡量少，施工時(shí)不
影響上部邊坡穩(wěn)定，很好地兼顧了河道的通暢和邊
坡的穩(wěn)定。擋墻迎水面邊坡1：0．75，背水面邊坡最陡
不超過(guò)1：0．6。同時(shí)，利用溝底窄的條件，增加漿砌石
護(hù)底，即降低了邊墻的基礎(chǔ)埋置深度，又減少了其他
固床措施，費(fèi)用增加不多，綜合抗沖能力卻大大增
強(qiáng)。工程治理縱斷面如圖1所示。
圖1工程治理縱斷面
經(jīng)整治完善后，遏制了高陡坎的發(fā)育，已經(jīng)歷多
次較大洪水，最大的一次洪水洪峰流量約90 m3／s，
洪水過(guò)后，各項(xiàng)防護(hù)措施完好，工程抗沖消能效果良
好。
1．2合理防護(hù)措施及建議
從高陡坎的處理過(guò)程可以看出，跨溝建筑物護(hù)
底措施，使下游沖刷加劇；在某些流量大、縱坡陡、抗
沖能力弱的土基河流溝道，長(zhǎng)期影響是巨大的。單
一的護(hù)底措施，長(zhǎng)期看反而是不經(jīng)濟(jì)的。建議在護(hù)
底工程中，在下游增設(shè)抗沖、消能、固床措施；尤其是
谷坊等固床措施，從已建工程經(jīng)驗(yàn)看，對(duì)中小河流溝
道跨溝建筑物是一種簡(jiǎn)單有效的防護(hù)措施，是灌區(qū)
防護(hù)中比較經(jīng)濟(jì)合理的選擇。谷坊可促使沖坑淤平，
使上游河床穩(wěn)固，一定程度上延長(zhǎng)了跨溝建筑物的
防護(hù)范圍。在其他一些渡槽的防護(hù)中，及時(shí)增加下游
谷坊后，并未形成高陡坎這樣嚴(yán)重的情況，除了地形
地質(zhì)條件較好外，谷坊的作用不可忽視。對(duì)于已經(jīng)形
成的自然陡坡、陡坎，一定要因勢(shì)利導(dǎo)，將清理、防
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2016年第9期甘肅水利水電技術(shù)第52卷
護(hù)、消能、固床等措施結(jié)合使用，必要時(shí)，還可增加調(diào)
坡、增糙等措施，并與下游溝道治理相結(jié)合。
2倒虹吸的抗沖刷問(wèn)題、處理方案及建議
在一些寬淺式的河道中，如果渡槽槽底凈空不
足，修建倒虹吸從河床穿過(guò)是較好的選擇。在倒虹
吸的設(shè)計(jì)中，一般只是將其埋置在計(jì)算沖刷深度以
下即可。在參與的一些老灌區(qū)的溝道治理中發(fā)現(xiàn)，
由于支、斗渠建筑物規(guī)模小，勘探精度不足，對(duì)沖刷
估計(jì)不夠，埋置深度不足。運(yùn)行多年后，普遍出現(xiàn)頂
部和下游邊墻外露情況，形成跌水、陡坎或沖坑。為
防護(hù)倒虹吸，一般在下游增設(shè)護(hù)坦進(jìn)行防護(hù)。后期
調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，護(hù)坦均有較大破損，下游淘刷明顯，部
分淘刷已使局部有塌陷的情況。由此可見(jiàn)，對(duì)倒虹
吸沖刷考慮不足是灌區(qū)跨中小河流溝道中比較普遍
的問(wèn)題。
處理方案是增強(qiáng)消能、固床措施。主要措施是
對(duì)原護(hù)坦進(jìn)行修補(bǔ)加固，后續(xù)增設(shè)下挖式消力池消
能，并在下游20～50 m起設(shè)置1～3道谷坊進(jìn)行固
床。從運(yùn)行情況看，經(jīng)歷多次洪水，消能效果良好。
對(duì)新建倒虹吸，在充分考慮埋置深度的基礎(chǔ)上，
建議增加垂直河道的谷坊等固床措施。根據(jù)類似工
程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)中小型溝道，谷坊設(shè)置間距一般在20～
100 m，下游宜設(shè)置兩道以上，防護(hù)效果更好。對(duì)一些
混凝土管式倒虹吸，管頂河床還應(yīng)該設(shè)置漿砌石或
砼蓋頂防護(hù)措施。對(duì)于一些下切能力較強(qiáng)的溝道，
上游還應(yīng)設(shè)置1道谷坊，提前降低其下切能力。
3跨溝建筑物長(zhǎng)度問(wèn)題及建議
在部分灌區(qū)，跨溝建筑物存在束窄河道的問(wèn)題，
造成汛期河水淹沒(méi)渠道的情況發(fā)生。在某工程支渠
渡槽的改造中，曾經(jīng)將跨溝建筑物長(zhǎng)度由3跨渡槽
調(diào)整為1孔約5 m跨的涵洞(位于主槽上)；運(yùn)行幾
年后，一場(chǎng)洪水將涵洞沖推到下游十幾米遠(yuǎn)的地方，
造成支渠斷流，萬(wàn)畝土地灌溉缺水的事故。
在進(jìn)行跨溝建筑物的設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)河寬迸
行復(fù)核，跨距應(yīng)大于穩(wěn)定河寬要求，確保能順利的通
過(guò)設(shè)計(jì)洪水。在復(fù)核后，方可根據(jù)溝道計(jì)算結(jié)果確定
長(zhǎng)度，切不可隨意縮短長(zhǎng)度。
4結(jié)語(yǔ)
在灌區(qū)跨溝建筑物的防護(hù)中，渡槽的護(hù)底后沖
刷、倒虹吸的抗沖刷和跨溝建筑物長(zhǎng)度等是比較容
易忽視的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)積極重視。采用的
處理方案，實(shí)際運(yùn)行效果良好。
從灌區(qū)跨溝建筑物的防護(hù)的特點(diǎn)看，河底防護(hù)
設(shè)施的主要目的不應(yīng)該是單純的阻止沖刷，而是保
持建筑物在設(shè)計(jì)年限內(nèi)，讓持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響建筑物
安全的大沖刷坑遠(yuǎn)離建筑物基礎(chǔ)。所以在灌區(qū)跨溝
建筑物的防護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要因勢(shì)利導(dǎo)，對(duì)河勢(shì)、沖
淤變化進(jìn)行分析，積極使用谷坊等固床措施，保持河
勢(shì)縱向穩(wěn)定，防止河底因沖刷出現(xiàn)高陡坎、深沖坑或
造成基礎(chǔ)失穩(wěn)。建筑物基礎(chǔ)的防護(hù)抗沖措施要配合
消能措施；更不可隨意縮短跨溝建筑物的跨度，束窄
河道，使河道中洪水能量聚集。要注重長(zhǎng)期治理效
果，處理好工程安全性與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系。
參考文獻(xiàn)：
[1]甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院．甘肅省景電灌區(qū)馬家
磨河防洪工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告皿】-蘭州：甘肅省水利水電勘
測(cè)設(shè)計(jì)研究院，201 1．
[2]甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院．甘肅省景泰川電力提
灌大靖河防洪工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告【R】．蘭州：甘肅省水利水
電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，20 10．
[3]甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院．西部管道14標(biāo)大沙溝
段水工保護(hù)工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告吲．蘭州：甘肅省水利水電
勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2007．
優(yōu)化配置厲行節(jié)約有效保護(hù)
·34·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)

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