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摘 要 丁坝是航道整治工程中最常见的一种建筑物，受水流冲击作用，丁坝水毁现象非常严重，稳定性能差。本文结合工程经验，研究出了一系列适合不同水流条件和地形条件的预防措施，大大提高了丁坝整治建筑物的整体稳定性。
关键词 丁坝 结构 稳定性 预防措施
一、概述
随着国家“西部大开发”战略的实施，水运业呈现出良好的发展势头。然而对于长江上游航道急流险滩多，航道等级低和通航能力差等特点，需要对长江上游航道进一步加强建设，并配套建设相应的维护设施。
在航道整治和维护的过程中，丁坝是一种最常用的整治建筑物，但是丁坝在使用过程中，由于受水流动力、坝体结构、人类生活生产活动及维护管理等因子的影响，致使丁坝出现水毁现象的频率很高。
大量的数据统计显示，丁坝的坝头、坝根及坝面等部位在水流作用下损坏最严重，这使得丁坝整治建筑物的工作性能不能满足航运的要求，使国家蒙受了大量的损失，为了能够加强丁坝的防冲性能，保证丁坝稳定性，进行丁坝结构型式和管理措施的研究显得很有必要。
二、丁坝材料和结构型式预防措施
散抛石坝体，干砌条石和浆砌条石坝面结构是川江目前主要的航道整治建筑物。丁坝和顺坝的顶宽为2～3m，潜坝顶宽为3～5m，迎水边坡为1：1.5～1：2.0，背水边坡为1：1.5～1：2.5。川江的河床地质较好，一般情况下，这种结构是稳定的，但在水流流速较大的滩段，这种坝体结构仍将会出现毁坏。为了进一步增强川江航道整治建筑物的稳定性和耐久性，减少工程建成后的维护工作量，维持整治效果，在长江上游泸渝段及叙泸段试验性的使用了一些新型材料结构，较好地保持了整治建筑物的稳定。
（一）钢筋砼箱体坝面+砼块铰链排护背水坡+抛石坝体（如图1所示）
坝体由下部抛石坝体和上部钢筋砼空心箱型坝体及砼块铰链排护面三部分组成。坝体下部仍采用散抛块石，迎水坡坡度为1：1.5，背水坡坡度为1：2。待坝体抛筑至距坝面顶高1m高时，铺设砼块铰链排进行护坡，然后用钢筋砼箱体进行压顶，钢筋砼箱体是中部空、有底的钢筋砼空心结构体，钢筋砼箱体的壁厚为150mm。箱体的截面型式为梯形，其尺寸大小为上面宽3m，下面宽5.43m，高度为1m，沿坝轴线方向的长度为1.5m。箱体浇筑完毕后回填砂卵石进行压载，最后现浇150mm厚、强度为C30砼盖进行封顶。砼块铰链排护底的上端压在钢筋砼箱体下，下端护到丁坝坝体的坡脚。该结构用于水流对坝体的作用力度较大，对坝体强度及稳定性要求较高的滩险，如水流直接顶冲的杨柳碛滩上丁坝。
（二）块石砼坝面+砼块铰链排护背水坡+抛石坝体（如图2所示）
泸渝段砼块铰链排是对坝体迎水坡、背水坡及坝顶均进行护面，但未进行压排易被掀开；另从泸渝段坝体实施的情况来看，坝体背水坡块石易被淘刷。针对上述现象，将铰链排护面结构优化为只对背水坡进行守护，即是坝体下部采用块石结构，在距坝顶高程差0.6m处坝轴线的下游一侧和背水坡铺砼块铰链排，然后在之上浇块石砼坝面压住砼块铰链排。这样，坝体的顶面由块石砼保护，整体性较强，背水坡又用砼块铰链排进行袒护，合理的增加了建筑物整体的稳定性和耐久性。
这种结构的坝面块石砼厚度可在0.3～0.6m间适当调节，用于水流对坝面的冲击力相对较小，以及不便于在坝面建钢筋砼箱体的坝体，如吊鱼嘴滩的丁坝加高、筲箕背滩的坝体修复、杨柳碛滩的下丁坝等。
图1 坝体结构1断面图（单位：mm）
图2 坝体结构2断面图
（三）扭王字块护面+抛石坝体 （如图4所示）
在山区河流中，整治建筑物的坝头由于处在水流顶冲的关键部位，毁坏相当严重，特别是坝头水流流态较乱，采用铰链排等片状护面结构易于被水流冲翻，失去保护功能。因此拟将海港工程中防波堤护面结构中常用的扭王字块首次用于长江上游整治建筑物的坝面结构上，丁坝坝体中心采用抛石，在丁坝坝体的表面铺一层扭王字块结构体进行护面，扭王字块体高为1.094m，每块的重量为0.8t，砼的强度为C30（见图3）。扭王字块体可在丁坝坝体的表面随机抛放。扭王字块体主要用在距丁坝坝头20m长的范围内。
在施工中，采用定点、随机安放扭王字块体的施工工艺，抛放时的排距和间距均为0.85m，排与排之间应错位0.42m。
图3 扭王字块立面、侧视、俯视图
图4 扭王字块护面坝体断面图
（四）砼嵌卵石护面（如图6所示）
在工程实践中，根据现场实施的实际情况看，金鱼碛和筲箕背丁坝段位于卵石输移带，对坝面及迎水坡有较大的磨损，由此，为提高坝面的耐磨能力，增加一种新的坝面结构进行试验：即C30砼坝面嵌入直径为12-18cm的大卵石，卵石外露2-3cm（图5），以进行坝面的耐磨结构试验。该结构主要是用于卵石输移带的坝体表面，增强坝面的卵石耐磨性能。
图5 坝面嵌入卵石示意图（单位：cm）
图6 坝面嵌入卵石剖面示意图（单位：cm）
三、丁坝维护管理方面预防措施
山区河流，坡陡流急，漂浮物多，破坏力大。因此，建筑物在汛期出现一些局部水毁是难免的，问题在于要及时发现，及时维修，这是管理工作的关键。
笔者通过参加几条河流整治规划的实践，认为对保证丁坝结构稳定性应从以下几个方面进行管理：①各级航道机构应切实按照管理范围的划分，做好航道维护工作，加强专业维护队伍的建设，优化人才结构，提高维护人员的技术水平。②要加强航道行政管理，向沿江广大群众宣传保护整治建筑物的意义，禁止一切有害于航道畅通、破坏整治建筑物的人为活动。③航标揭示。近年来，随着长江水运的快速发展，运营船舶数量和吨位不断增大，整治建筑物时有被船舶因各种原因造成碰损的情况发生，长江上游泸渝段、叙泸段航道整治工程结束后，整治建筑物数量大幅提升，为确保航道畅通以及船舶与整治建筑物的安全，上游通航河段整治建筑物均配以航行标志予以揭示，所配航标以整治建筑物名称予以命名和编号，由各辖区航道管理处承担维护管理工作。④加大维护及科研投入经费。2008年以来，国家将长江黄金水道的建设和发展提到了历史高度，长江航道的建设和科研投入不断得到大幅提升，水毁防治与生产任务和科学研究得到有效结合，整治建筑物的水毁防御能力逐年提高。⑤建立工程技术档案。针对长江上游航道整治建筑物的技术状况及其维修工程，建立完整的技术档案。整治建筑物的技术状况应包括：建筑物的现有尺寸与工程竣工时的尺寸有何差异；建筑物附近河床与水流状况有无特异变化；建筑物的作用和功能能否继续发挥，有无缺陷和隐患等。根据技术状况检查结果，按规范规定将整治物的技术状况进行合理分类，确定维修工程的轻重缓急，制定维修计划和修理方案。
四、结论
通过对长江上游整治建筑物水毁实例进行研究，提出的丁坝材料和结构型式和维护管理方面预防措施，在工程应用中取得了很好的效果。增强了川江航道整治建筑物的稳定性和耐久性，减少工程建成后的维护工作量。
基金项目：河北省高等学校科学技术研究项目（Z2015158）
参考文献：
[1]佘俊华.川江航道整治建筑物新结构研究[D].重庆：重庆交通大学，2006.
[2]苏伟，王平义，喻涛，等.不同结构形式丁坝水毁过程分析[J].水运工程，2012，（4）：119-124.
[3]应强，焦志斌.丁坝水力学[M].北京：海洋出版社，2004.
[4]吴望一.流体力学[M].北京：北京大学出版社，1992.
（作者单位：河北农业大学）
关键词 丁坝 结构 稳定性 预防措施
一、概述
随着国家“西部大开发”战略的实施，水运业呈现出良好的发展势头。然而对于长江上游航道急流险滩多，航道等级低和通航能力差等特点，需要对长江上游航道进一步加强建设，并配套建设相应的维护设施。
在航道整治和维护的过程中，丁坝是一种最常用的整治建筑物，但是丁坝在使用过程中，由于受水流动力、坝体结构、人类生活生产活动及维护管理等因子的影响，致使丁坝出现水毁现象的频率很高。
大量的数据统计显示，丁坝的坝头、坝根及坝面等部位在水流作用下损坏最严重，这使得丁坝整治建筑物的工作性能不能满足航运的要求，使国家蒙受了大量的损失，为了能够加强丁坝的防冲性能，保证丁坝稳定性，进行丁坝结构型式和管理措施的研究显得很有必要。
二、丁坝材料和结构型式预防措施
散抛石坝体，干砌条石和浆砌条石坝面结构是川江目前主要的航道整治建筑物。丁坝和顺坝的顶宽为2～3m，潜坝顶宽为3～5m，迎水边坡为1：1.5～1：2.0，背水边坡为1：1.5～1：2.5。川江的河床地质较好，一般情况下，这种结构是稳定的，但在水流流速较大的滩段，这种坝体结构仍将会出现毁坏。为了进一步增强川江航道整治建筑物的稳定性和耐久性，减少工程建成后的维护工作量，维持整治效果，在长江上游泸渝段及叙泸段试验性的使用了一些新型材料结构，较好地保持了整治建筑物的稳定。
（一）钢筋砼箱体坝面+砼块铰链排护背水坡+抛石坝体（如图1所示）
坝体由下部抛石坝体和上部钢筋砼空心箱型坝体及砼块铰链排护面三部分组成。坝体下部仍采用散抛块石，迎水坡坡度为1：1.5，背水坡坡度为1：2。待坝体抛筑至距坝面顶高1m高时，铺设砼块铰链排进行护坡，然后用钢筋砼箱体进行压顶，钢筋砼箱体是中部空、有底的钢筋砼空心结构体，钢筋砼箱体的壁厚为150mm。箱体的截面型式为梯形，其尺寸大小为上面宽3m，下面宽5.43m，高度为1m，沿坝轴线方向的长度为1.5m。箱体浇筑完毕后回填砂卵石进行压载，最后现浇150mm厚、强度为C30砼盖进行封顶。砼块铰链排护底的上端压在钢筋砼箱体下，下端护到丁坝坝体的坡脚。该结构用于水流对坝体的作用力度较大，对坝体强度及稳定性要求较高的滩险，如水流直接顶冲的杨柳碛滩上丁坝。
（二）块石砼坝面+砼块铰链排护背水坡+抛石坝体（如图2所示）
泸渝段砼块铰链排是对坝体迎水坡、背水坡及坝顶均进行护面，但未进行压排易被掀开；另从泸渝段坝体实施的情况来看，坝体背水坡块石易被淘刷。针对上述现象，将铰链排护面结构优化为只对背水坡进行守护，即是坝体下部采用块石结构，在距坝顶高程差0.6m处坝轴线的下游一侧和背水坡铺砼块铰链排，然后在之上浇块石砼坝面压住砼块铰链排。这样，坝体的顶面由块石砼保护，整体性较强，背水坡又用砼块铰链排进行袒护，合理的增加了建筑物整体的稳定性和耐久性。
这种结构的坝面块石砼厚度可在0.3～0.6m间适当调节，用于水流对坝面的冲击力相对较小，以及不便于在坝面建钢筋砼箱体的坝体，如吊鱼嘴滩的丁坝加高、筲箕背滩的坝体修复、杨柳碛滩的下丁坝等。
图1 坝体结构1断面图（单位：mm）
图2 坝体结构2断面图
（三）扭王字块护面+抛石坝体 （如图4所示）
在山区河流中，整治建筑物的坝头由于处在水流顶冲的关键部位，毁坏相当严重，特别是坝头水流流态较乱，采用铰链排等片状护面结构易于被水流冲翻，失去保护功能。因此拟将海港工程中防波堤护面结构中常用的扭王字块首次用于长江上游整治建筑物的坝面结构上，丁坝坝体中心采用抛石，在丁坝坝体的表面铺一层扭王字块结构体进行护面，扭王字块体高为1.094m，每块的重量为0.8t，砼的强度为C30（见图3）。扭王字块体可在丁坝坝体的表面随机抛放。扭王字块体主要用在距丁坝坝头20m长的范围内。
在施工中，采用定点、随机安放扭王字块体的施工工艺，抛放时的排距和间距均为0.85m，排与排之间应错位0.42m。
图3 扭王字块立面、侧视、俯视图
图4 扭王字块护面坝体断面图
（四）砼嵌卵石护面（如图6所示）
在工程实践中，根据现场实施的实际情况看，金鱼碛和筲箕背丁坝段位于卵石输移带，对坝面及迎水坡有较大的磨损，由此，为提高坝面的耐磨能力，增加一种新的坝面结构进行试验：即C30砼坝面嵌入直径为12-18cm的大卵石，卵石外露2-3cm（图5），以进行坝面的耐磨结构试验。该结构主要是用于卵石输移带的坝体表面，增强坝面的卵石耐磨性能。
图5 坝面嵌入卵石示意图（单位：cm）
图6 坝面嵌入卵石剖面示意图（单位：cm）
三、丁坝维护管理方面预防措施
山区河流，坡陡流急，漂浮物多，破坏力大。因此，建筑物在汛期出现一些局部水毁是难免的，问题在于要及时发现，及时维修，这是管理工作的关键。
笔者通过参加几条河流整治规划的实践，认为对保证丁坝结构稳定性应从以下几个方面进行管理：①各级航道机构应切实按照管理范围的划分，做好航道维护工作，加强专业维护队伍的建设，优化人才结构，提高维护人员的技术水平。②要加强航道行政管理，向沿江广大群众宣传保护整治建筑物的意义，禁止一切有害于航道畅通、破坏整治建筑物的人为活动。③航标揭示。近年来，随着长江水运的快速发展，运营船舶数量和吨位不断增大，整治建筑物时有被船舶因各种原因造成碰损的情况发生，长江上游泸渝段、叙泸段航道整治工程结束后，整治建筑物数量大幅提升，为确保航道畅通以及船舶与整治建筑物的安全，上游通航河段整治建筑物均配以航行标志予以揭示，所配航标以整治建筑物名称予以命名和编号，由各辖区航道管理处承担维护管理工作。④加大维护及科研投入经费。2008年以来，国家将长江黄金水道的建设和发展提到了历史高度，长江航道的建设和科研投入不断得到大幅提升，水毁防治与生产任务和科学研究得到有效结合，整治建筑物的水毁防御能力逐年提高。⑤建立工程技术档案。针对长江上游航道整治建筑物的技术状况及其维修工程，建立完整的技术档案。整治建筑物的技术状况应包括：建筑物的现有尺寸与工程竣工时的尺寸有何差异；建筑物附近河床与水流状况有无特异变化；建筑物的作用和功能能否继续发挥，有无缺陷和隐患等。根据技术状况检查结果，按规范规定将整治物的技术状况进行合理分类，确定维修工程的轻重缓急，制定维修计划和修理方案。
四、结论
通过对长江上游整治建筑物水毁实例进行研究，提出的丁坝材料和结构型式和维护管理方面预防措施，在工程应用中取得了很好的效果。增强了川江航道整治建筑物的稳定性和耐久性，减少工程建成后的维护工作量。
基金项目：河北省高等学校科学技术研究项目（Z2015158）
参考文献：
[1]佘俊华.川江航道整治建筑物新结构研究[D].重庆：重庆交通大学，2006.
[2]苏伟，王平义，喻涛，等.不同结构形式丁坝水毁过程分析[J].水运工程，2012，（4）：119-124.
[3]应强，焦志斌.丁坝水力学[M].北京：海洋出版社，2004.
[4]吴望一.流体力学[M].北京：北京大学出版社，1992.
（作者单位：河北农业大学）