放淤固堤并聯(lián)管口出沙施工工藝研究

倪志偉，劉釗春，閆朝吉

（1.歷城黃河河務(wù)局，山東濟(jì)南 250108；2.壽光市水利局，山東壽光 262700；

3.山東省水利工程局有限公司，山東濟(jì)南 250014）

放淤固堤并聯(lián)管口出沙施工工藝研究

倪志偉1，劉釗春2，閆朝吉3

（1.歷城黃河河務(wù)局，山東濟(jì)南 250108；2.壽光市水利局，山東壽光 262700；

3.山東省水利工程局有限公司，山東濟(jì)南 250014）

放淤固堤作為黃河下游堤防加固的工程手段，對加固堤防，改善防洪環(huán)境起到重要作用。但是在實(shí)際施工中圍格堤脫坡、開口一直是影響淤沙施工進(jìn)程的難題，如何通過技術(shù)創(chuàng)新，采取工程技術(shù)手段來防止淤沙過程中圍格堤脫坡、開口對于堤防加固工程具有重要的意義。

放淤固堤；脫坡；開口；管口并聯(lián)出沙；效益

黃河放淤固堤工程經(jīng)過幾十年的發(fā)展與應(yīng)用，在生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)及生產(chǎn)效益上都取得了顯著的成績，對黃河下游加固堤防，改善防洪環(huán)境起到重要作用。

1 放淤固堤淤沙現(xiàn)狀

1.1 圍格堤修筑

放淤固堤淤沙前期準(zhǔn)備工作之一就是修筑圍格堤，圍格堤修筑分為一次性修筑和分期修筑。一次性修筑就是一次性將圍格堤修筑到標(biāo)準(zhǔn)高度的，然后再進(jìn)行淤沙，此方法優(yōu)點(diǎn)是防滲效果好，圍堤不易脫坡，但是施工成本太高；而目前多數(shù)采用的是分期修筑圍格堤法，即：先修筑基礎(chǔ)圍格堤，稱之為一期圍格堤，以此類推，然后進(jìn)行淤沙，將淤至一期圍格堤高度時，再進(jìn)行二期圍格堤修筑，再進(jìn)行淤沙，依次展開，直至達(dá)到高度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2 淤沙流程

目前在放淤固堤過程中，出沙口基本上都是放置于大堤一邊，通過輸沙管道單管出沙，而尾水排水口則置于靠近圍堤一邊，等淤至一定高度后，再利用輸沙管口接塑編布袋進(jìn)行淤平處理。此方法優(yōu)點(diǎn)是不必經(jīng)常性調(diào)整輸沙管道出沙口，減少停機(jī)時間，保持淤沙的連續(xù)性；缺點(diǎn)是隨著淤沙高度的升高，圍堤所承受的水壓力會增大，容易導(dǎo)致圍堤脫坡，甚至開口潰堤。

2 并聯(lián)管口出沙

針對以上放淤固堤方法在淤沙過程中易造成圍堤脫坡甚至開口的現(xiàn)象，結(jié)合實(shí)際情況，采取并聯(lián)管口出沙進(jìn)行淤沙。

2.1 工作原理

根據(jù)流量相等原理，假設(shè)原單管道出沙流量為Q，單個并聯(lián)小孔出沙流量為qi，（i=1，2，……，n），n為整數(shù)，則有：

為保證淤沙過程的平穩(wěn)與持續(xù)性，假設(shè)氣割小孔直徑均相等，設(shè)其直徑、半徑分別為d、r，同時設(shè)定原來單管輸沙管內(nèi)直徑、半徑分別為D、R，則根據(jù)公式（1）得出：

根據(jù)淤沙實(shí)際，目前輸沙管道一般采內(nèi)直徑用30～40 cm，氣割小孔采用6～8 cm，假設(shè)輸沙單管運(yùn)行時滿管輸沙，輸沙管道內(nèi)直徑取30 cm，氣割小孔取6 cm，這樣計算n=25?？紤]到出沙管道經(jīng)常在半管條件下運(yùn)行，以及輸沙壓力減少的原因，可適當(dāng)減少開孔的個數(shù)，在實(shí)際運(yùn)行情況中，選擇開孔個數(shù)為10個，同時還可以通過開關(guān)來對小孔出沙口進(jìn)行開閉調(diào)節(jié)。

2.2 施工步驟

1）將尾水排放口置于淤區(qū)寬度中間位置，出沙口置于大堤一邊，然后進(jìn)行淤沙，此時可直接采用單管出沙。

2）當(dāng)淤沙進(jìn)行到一定程度后，再在圍格堤上安裝輸沙管道，將出沙口置于圍堤一邊，采用并聯(lián)管口出沙進(jìn)行淤沙，這樣就會在淤區(qū)寬度中間形成一個低洼地帶，可以充分進(jìn)行尾水排放。

3）最后再將出沙口置于格堤一邊，進(jìn)行最后的淤平處理。

2.3 適用條件

并聯(lián)管口出沙的采用可有效防止圍堤脫坡及開口，因而對于那些淤沙高程比較大的淤沙工程，采用此方法效果特別明顯。

3 并聯(lián)管口出沙創(chuàng)新點(diǎn)

放淤固堤并聯(lián)管口出沙施工工藝改變了淤沙進(jìn)程以及尾水排放方式，減少了整平工作量，主要創(chuàng)新點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾方面：

1）淤沙進(jìn)程及尾水排放方式改變。由原來大堤至圍堤單向淤沙改變?yōu)榇蟮讨羾桃约皣讨链蟮屉p向及格堤至排水口三向開展，由原來的單管道口出沙增加了多管道口并聯(lián)出沙，由原來沿著圍堤處通過排水口排放改為通過淤區(qū)中間洼地處連接排水口進(jìn)行排放。

2）減少了整平工作量。在淤沙過程中，通過隨機(jī)調(diào)節(jié)出沙口位置，可及時進(jìn)行了淤沙整平，減少了后期整平工作量。詳見表1。

表1 并聯(lián)管口出沙法與原淤沙法比較

4 效果分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

1）成本分析。并聯(lián)管口出沙施工工藝增加的成本主要包括材料成本和人工成本。

材料成本主要包括小管徑輸沙管道購置和氣割焊接小孔成本以及軟皮管購置成本，合計共600元。

人工成本主要管道安裝成本，在實(shí)際操作中，可安排6人，一個工作日，其花費(fèi)約為600～ 800元，考慮到淤沙完成后管道拆卸，按照2倍計算，合計為1 200～1 600元。

放淤固堤并聯(lián)管口出沙施工工藝單個淤沙方（按照要求淤沙寬度為80～100 m，淤沙長度為100～200 m）需要增加的總成本約為2 000元。

2）直接經(jīng)濟(jì)效益分析。放淤固堤并聯(lián)管口出沙施工工藝最直接的經(jīng)濟(jì)效益就是通過調(diào)節(jié)淤沙出口位置，減少了后期淤沙整平的工作量，節(jié)省了工程成本支出。

按照目前市場價格，淤沙整平的單價為0.5元/m2，因而單就一個淤沙方（200 m×100 m）可有效節(jié)約成本10 000元，淤沙工程面越大，效益就越明顯。

3）間接經(jīng)濟(jì)效益分析。放淤固堤過程中圍堤一旦脫坡甚至開口的直接影響就是是導(dǎo)致正常施工停滯，延長工期，并且需要進(jìn)行開口圍堤重新修做以及排水溝清淤等工作，增加了施工成本；間接影響就是脫坡開口后可能導(dǎo)致淹沒莊稼良田，離村莊比較近的地方甚至?xí)輾Х课?，危及人民群眾生命安全，?dǎo)致施工賠償，經(jīng)濟(jì)損失巨大。

4.2 社會效益

放淤固堤并聯(lián)管口出沙的主要的特點(diǎn)之一就是減少了出沙口尾水與圍堤的接觸時間，減少了水壓力對圍堤的影響，防止圍堤在淤沙過程中脫坡及開口，提高了安全系數(shù)，有效維護(hù)周圍人民群眾的生命財產(chǎn)安全，具有良好的社會效益。

4.3 生態(tài)效益

圍堤在水壓力的作用下，如果造成圍堤脫坡后淤沙會淹蓋住原來的10 m護(hù)堤地（柳蔭地），淤沙土方如果清理不干凈的話，會影響以后的樹木種植，造成所種樹木死亡比較嚴(yán)重，成活率下降，護(hù)堤地出現(xiàn)參差不齊的景象，影響生態(tài)整體美觀性和生態(tài)效益。

5 存在的問題和改進(jìn)意見

放淤固堤并聯(lián)管口出沙施工工藝在2013—2014年濟(jì)南堤防加固章丘大堤樁號68+200～70+ 050部分段落中進(jìn)行了實(shí)際實(shí)施，在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題，并及時進(jìn)行了改進(jìn)處理。

該施工工藝由原來的單管道口出沙變成多管口并聯(lián)出沙，每個并聯(lián)孔壓力會比之前單管輸沙時變小很多，越到最遠(yuǎn)端出沙口，輸沙壓力越小，在實(shí)際淤沙中造成遠(yuǎn)端并聯(lián)小出沙口堵塞現(xiàn)象，影響淤沙工程正常開展進(jìn)行。針對堵塞現(xiàn)象，我們采取了處理改進(jìn)方法：一方面要保證泥漿泵具有一定較大的流量，保證出沙的穩(wěn)定性；另一方面在輸沙管道上氣割小孔時將其打在離管口端0.5 m處左右，這樣即使出現(xiàn)小管口出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象時也可方便進(jìn)行清理疏通。

6 結(jié)語

放淤固堤并聯(lián)管口出沙施工工藝能減輕出沙后尾水對圍堤的沖刷，減少尾水與圍堤的接觸時間，有效解決了放淤固堤中圍堤脫坡甚至開口道問題，同時通過隨機(jī)調(diào)節(jié)淤沙出口位置，減少了后期整平工作量，具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益，并在濟(jì)南堤防加固章丘大堤樁號68+ 200～70+050部分段落中得以實(shí)際驗(yàn)證，效果明顯，在今后的黃河下游堤防加固工程中可繼續(xù)加以推廣。

[1]杜玉海.黃河下游淤背固堤技術(shù)研究與實(shí)踐.黃河水利出版社，2002.

（責(zé)任編輯 遲明春）

F426.91

B

1009-6159（2016）-11-0037-02

倪志偉（1985—），男，工程師