滹沱河治理工程措施的选择和布置

　　摘 要：“96.8”洪水以后，滹沱河进行了以防洪为主的较大规模整治。本文介绍了主要工程措施的选择和简要布置，为同类河道治理提供参考。
　　关键词：滹沱河治理；工程措施；选择；布置

　　1 前言
　　滹沱河进入平原以后，为典型的游荡性河道，河槽宽浅，主槽散乱，主流摇摆不定，流速较大，冲淤变化剧烈，遇洪水易泛滥成灾，严重威胁国民经济和人民生命财产的安全，必须进行整治。
　　“96.8”洪水以后，为提高滹沱河防洪标准，自1998年开始，分期分批实施了一系列治理工程，现将确定的主要措施和简要布置介绍如下。
　　2 堤防工程
　　2.1 北大堤和南大堤的上延堤防工程是用来防止洪水漫溢灾害的一种最古老而使用最广泛的防洪措施，虽说是治标性的，但在现阶段仍不失为防御洪水的一种重要措施。滹沱河现状北大堤起于无极县东罗尚村南，长101.1km，为1级堤防；南大堤起于深泽县西三村北，长82.6km，为3级堤防。本次设计将南、北大堤均按3级堤防上延至京广铁路桥，分别叫北堤、南堤，上延的南、北堤之间的距离一般都在4-5km，这样，即保护了两岸良田不受洪水淹没，又保持了该段滹沱河的容蓄能力。
　　2.2 复堤和戗堤北大堤和南大堤堤顶高程凡不满足本次设计水面线（考虑“96.8”洪水）和《堤防工程设计规范》（GB50286-96）要求或堤顶高程、堤顶宽度不够的堤段，采取复堤措施以满足规范要求。根据现状情况，复士后北大堤堤顶宽度不小于8m，边坡系数为4.0；南堤堤顶宽度不小于7m，边坡系数为3.0.上延段大部分也都是在原有堤埝上加高培厚，考虑到堤本身较低，堤外地势又逐渐抬高，堤顶宽度取5m，边坡系数2.0-2.5.对于渗径长度不足的堤段，戗堤是经济适用的措施。戗堤可以从堤前戗、堤后戗或前后都戗，这要根据现有堤防状况、地形地质条件、施工条件确定。
　　3 丁坝、锁坝和导流排
　　3.1 丁坝滹沱河出山后，从灵寿、鹿泉至晋州、深泽，历年来修筑了数十条丁坝，“96.8”洪水中大部分被冲毁。这次修复设计中，滹沱河出山后的一段河道内，由于河床突然放宽至数公里，水流横向摆动大，河势流向变化急剧，在这样的河段适当布置一些丁坝，发挥其主导作用以控制水流是必要的。
　　丁坝有长丁坝和短丁坝之分。长丁坝有束窄河槽，将水流动力轴线移向对岸，改变主流位置的功能；短丁坝只能挑托水流外移或迎托水流，起局部扩岸护滩作用。在本次修复设计中，对原有丁坝的功能进行重新认定，特别是对有挑流作用的长丁坝持谨慎态度。长丁坝的挑流应以不影响对岸堤防或岸滩稳定为原则，对于伸入河段制导线以内的丁坝一律减短至制导线以外。例如无极县25#丁坝由原来的675m缩短为510m，北中山险工布置的丁坝群，尽管主流已逼近北岸，但由于该河段狭窄仅300m，采用了长22-37m的短丁坝方案，只顶托水流，削杀水势，无挑流作用，不影响对岸。
　　单独布置一座丁坝，易引起其上下游水流情况的恶化，同时考虑到滹沱河洪水来势汹猛，一座丁坝难以承受巨大的水流冲击，因此，丁坝大都布置成丁坝群，少者四五座，（正定大孙村D1、D2、22#、D3丁坝），多者十余座（无极辛庄-佛堂营14座丁坝和深泽北中山川12座丁坝）。用于防洪护堤的丁坝，布置成非淹没丁坝，坝顶略低于堤顶高程而高于50年一遇洪水位，如灵寿县、正定市、无极县中合流至佛堂营14座丁坝；用于保护河滩的丁坝，坝顶一般与滩地齐平，如深泽北中山和高庙丁坝群。为使坝头前水流平顺，丁坝布置成下挑，丁坝轴线与水流方向交角60-65°。丁坝的间距，按过坝后水流扩散边线不出下一丁坝坝身为原则，一般为坝长的2-4倍。这样，既能充分发挥每一座丁坝的作用，又能保证两坝间不发生冲刷。
　　丁坝坝头受水流顶冲，防护工程量大，可采取丁坝连续导流排的结合型式，王岗、姚庄等险工就是采取这种结构形式，效果很好。
　　3.2 锁坝在滹沱河中下游河段，由于筑堤、盖房取土等原因，造成滩地沿南、北大堤形成一条宽、深不一的堤脚沟，洪水上滩后，即在沟中形成一股堤跟随流，或大或小，甚者可诱导主流逼近大堤，危害极大。对于这种堤脚沟和通向堤脚沟的汊沟，采用锁坝予以堵塞，以促进其淤塞衰亡。当堤脚沟较长时，应布置成锁坝群。
　　锁坝坝顶的中部布置成水平，两端以3%-5%的坡度升高并与滩地衔接，使得坝顶过流时自中心向两侧发展，缓流落淤自两侧向中心发展，直至淤平。当采用锁坝群时，间距一般取锁坝长的1.0-1.5倍
　　3.3 导流排滹沱河上采取导流排防护的有王岗、姚庄、吕汉险工和石佛高速公路藁城段险工。导流排的主要功能是用来消减水势和导引水流，在导流排之间，缓流落淤。由于是透水的，它的挑流作用较小。导流排是轻型结构，工程量、投资较丁坝省。导流排长度按河道整治线确定，导流排轴线与整治线的夹角取70-90°，间距取导流排长度的1-3倍。为加速导流排之间的落淤，可在两导流排的头部用帘板连接，做成顺水流方向透水的顺排。滹沱河上的导流排均布置成淹没式，以充分发挥其作用。
　　4 护坡工程护坡工程用来保护堤防、岸滩，不会因水流顶冲、波浪冲击或地下水侵蚀而坍塌。滹沱河的堤防、岸坡、滩坎大都由比较松散的沙土和壤土构成，堤防经不起冲刷，岸坡容易失彻，滩坎崩塌更是常见的事。由于护坡不影响河势，能抵抗3.5-5.0m/s的流速冲击和1m以下的波浪，施工简便，防护效果显而易见，经济美观，所以在滹沱河的堤防、岸坡、滩坎防护中采用较多。
　　护坡有干砌石、浆砌石、混凝土板等多种形式。干砌比浆砌省工省浆，排渗好，较能适应河床变形，但无抗渗能力，若垫层或施工质量不好，水流、跌浪容易抽走岸坡土壤。浆砌石的整体性和抗冲性能较强，整齐美观，但柔韧性较差，不能适应河床变形，排渗条件差。在滹沱河上，通常在较坚实的岸坡上（如护堤）用浆砌石，在浆砌石下铺垫粗砂和土工膜，以提高浆砌石的抗渗能力。在不紧实的岸坡上（如护滩）用干砌石。在干砌石下一般铺垫粗砂和土工布，以使干砌石下的土壤不被水流抽走。混凝土板与浆砌石性能基本一样，只是其抗渗能力更强，更整齐美观，投资也更高。根据水流对岸坡的作用及气候、施工条件，护坡工程上、中、下不同部位可采取不同结构形式。如安平县油子、长汝险工，上、中层采取浆砌石护坡，下层采用塑网块石护脚，深泽县北中山、赵八、高庙险工上、中层采取混凝土板护坡，下层则用更经济的纺织土袋护脚，浆砌石、混凝土板有利于抵抗水流和波浪的冲击，塑网块石，纺织土袋结构又能很好地适应冲刷带来的河床变形。
　　5 防渗加固措施
　　5.1 劈裂灌浆劈裂灌浆是沿土堤（土坝）轴线布置灌浆孔，利用灌注泥浆的压力，有控制性的将堤身（坝体）或附加应力场范围内一定深度的地基劈开，使之形成一道近于垂直并连续的浆体防渗帷幕，解决土堤（坝）的渗透稳定问题。劈裂灌浆适用于堤坝地基附加应力场主要影响范围内的粘土层、土夹砂层、具有一定胶结性的砂层，以及级配好的细砂层，对于级配不好的粗砂和砂卵石层，以及级配好的细砂层，对于级配不好的粗砂和砂卵石层，则不能实现劈裂灌浆。该项技术具有施工机械简单、容易操作、施工期短、效果好、工程造价低廉等优点，特别是对解决量大面广、挡水不深的堤坝透水地基防渗工程有着显著的技术、经济效益。
　　由于劈裂灌浆对于粘性土层效果好，在滹沱河北大堤粘性土堤段全部进行劈裂灌浆，全长72km，其中堤身浅孔灌浆段长63.5km，堤基深孔灌浆段长8.5km.堤身浅孔灌浆深度按堤身高度确定为5.0-7.0m，堤基深孔灌浆深度根据大堤基础渗流的下游出逸坡降等于或小于下游土层的允许渗透坡降，确定为12m.
　　5.2 沉模板灌注防渗墙滹沱河北大堤无极县东汉、安平县刘吉口及饶阳县吕汉等险工段，采用沉模板灌注防渗墙防渗。该技术利用振动锤将模板沉入地层至设计深度，而后缓慢提升模板，并同时向沉模板造成的空腔灌注浆液，通过循环作业，形成一道连续的防渗墙。该技术主要适用于低水头挡水建筑物，如低坝、堤防、部及施工基坑等工程，广泛应用于地基为第四纪中、细颗粒的透水覆盖层的防渗除险工程。与混凝土防渗墙相比，由于浇筑墙厚度较薄，施工程序简化，造价可降低1/2以上，且施工效率高，1台设备可成墙10-16m2/h.浆体材料要能满足凝固前不沉淀、不离析，能抵抗地下水的要求；凝结后有足够的不透水性，有较高的塑性，能适应土层的变形。东汉、刘吉口和吕汉段防渗墙浆体材料选用水泥砂浆，并掺用少量粉煤灰等材料，以增加浆液的和易性。墙体厚不小于120mm，墙深12-18.5m.模板墙轴线根据施工条件、堤顶交通情况，东汉、西汉段沿堤顶中心线布置，刘吉口段布置在前戗台，距堤内坡脚2m处。