黄河口生产村护岸工程插板桩坍塌原因分析

一、概述
　　为稳定黄河清水沟入海流路，自1986年起先后在崔家河弯下游左岸修建了西河口，八连及右岸的苇改闸控导工程，与已有的扬水船，护林，十八公里控导工程一起，形成了节点工程，稳定了河势。1993年汛期，崔家河弯大幅度坍塌，使得苇改闸和扬水船工程全部脱河，主溜直冲东大堤下游850m长范围的滩岸，坍塌严重。西河口控导工程处主溜右移、下延。若任其发展，不但西河口工程脱河，而且下游的护林、八连等工程也将溜势发生变化。为稳定该河段河势，保护已有的河道整治成果，1995年在苇改闸工程下游1100m处修做了生产村控导护岸工程。工程建成后，滩岸的坍塌得到了控制，在中小洪水时能将主溜平顺送至西河口工程，保证了西河口引水工程的取水。但工程上游未修工程处，经过1995年汛期冲刷，滩岸平均坍塌宽度30余m，并有超工程后路的趋势。为此，1996年，又将原工程进行上延续建，上中部的1～4号鱼鳞坝为迎溜导溜段，下部的5～6号顺坝为送溜段,长度205m。工程顶高程7.5m（黄海标高）。黄河“96·8”洪水期间，随着流势的不断下移，该工程所有坝垛均受主溜顶冲，工程坝顶水深达0.9～1.0m，坝顶走溜，所有坝垛均出现了蛰陷坍塌现象，5～6号坝损坏最严重,两段坝全部坍落于河中,滩岸也塌进了10余m。97-98年，胜利油田投资对1-6#坝进行了重新修建和加固，并把工程顶部高程提高到8.5m。根据流势的变化情况，99年在工程未部修建了插板桩护岸。
　　二、插板桩工程简介
　　插板桩用于黄河河道整治是胜利油田的一项专利技术，自1997年起曾先后在十四公里险工、丁字路取水口、八连控导、生产村护岸、清三控导等工程中使用，取得了良好的运行效果。
　　插板桩结构形式为预制钢筋混凝土桩板，板内预埋充水管，板底设喷水管和喷头，用高压水泵充水，借助水对河床泥沙的冲击力将板桩插入就位。板桩的两侧一侧设有凹槽，一侧埋设滑板，以便相临板桩紧密地结合在一起。板桩插入定位后，板缝内灌水泥浆。板桩顶部预留钢筋，用连梁连接，每30m预留一道变形缝。生产村护岸工程插板桩板高12.0m，板厚0.3m，板宽1.0m，连梁断面尺寸为0.3m×0.3m，连梁顶高程8.5m，插板桩护岸设计长度225m，实做长度150m。
　　三、插板桩护岸修做后工程的着溜变化情况
　　黄河崔家控导工程以下河道溜势极不稳定，近十几年来主溜线不断左移下延。2004年插板桩护岸修建后，8月下旬至9月份利津流量100-510m3/s时，生产村护岸工程1-6#坝靠主溜，插板桩靠边溜；10月9日利津流量达1120m3/s，其后溜势逐渐下延，1-6#坝前出滩脱溜，插板桩靠主溜；2000年-2002年6月，由于黄河水量较小，溜势缓慢下延，插板桩下首着主溜，其后长500余米范围内滩地坍塌，最大坍塌宽度260m。2002年7月4日黄河小浪底开始调水调沙实验，7月10日利津流量1770 m3/s时，生产村护岸水位达最高值7.52m，溜势稍有上提，插板桩全部着主溜。其后虽然流量不断加大，7月20日利津流量达到2510m3/s，但由于河口河道发生溯源冲刷，泄流能力增大，水位下降了0.2-0.3m，河道内溜势逐渐左移下延，插板桩下首主溜顶冲，造成坍塌30m。调水调沙实验结束时，溜势进一步下延，插板桩全部出滩脱溜。
　　四、插板桩坍塌原因分析
　　（一） 水流集中冲刷，插板桩两边形成局部冲刷坑，插板桩失稳坍塌。调水调沙期间，插板桩下首板前受主溜顶冲，板后受回溜淘刷，形成局部冲刷坑。采用武水《水利计算手册》水流斜冲防护岸坡产生的冲刷计算公式：
　Δhp=23tg(σ/2)vj2/g(1+m2)-1/2-30d
　　式中：Δhp——从河底算起的局部冲深；
　　　　　σ——水流流向与岸坡交角；
　　　　　m——防护建筑物迎水面边坡系数；
　　　　　d——坡角外土壤计算粒径；
　　　　　vj——水流偏斜时，水流的局部冲刷流速。
　　计算的局部冲刷深度为3.3m，相应最大冲刷水深为10.3m。插板桩处水位为7.52m，相应冲刷坑底高程为-2.78m，而插板桩底高程为-3.8m，埋深仅1m左右，插板桩因整段（30m）失稳而坍塌。
　　（二） 由于资金等方面的原因，该工程没有按设计实施。插板桩护岸设计长度225m，实修150m，少修了75m，对工程整体挑溜送溜作用的发挥产生了不利影响；板桩后填土没填到设计高程，保持插板桩稳定的锚墩拉杆没做，使插板桩在水流淘刷冲击下无法维持自身的稳定。
　　（三）该工程有胜利油田投资兴建和管理，但由于1-6#坝脱溜后造成西河口控导油田取水口脱溜，没有达到修建的目的，所以插板桩建成后一直处于无人管理状态，不能及时进行观测、维修和加固。
　　五、几点认识
　　（一）黄河口控导工程的修建，要上下游统一规划。如果上游河势得不到控制，处于经常变化中，那么，下游修做的工程很难发挥出应有的效用。
　　（二）河口段河势变化复杂，河弯控制性的节点工程的修建必须把握准时机，以免河势向不利的方面转化。
　　（三）黄河口必须纳入国家统一管理，以解决规划、投资、管理诸方面存在的问题。