鎖壩在國土防護工程中的應用

1 鎖壩與其他整治建筑物的對比

1.1 丁壩，從岸、灘修筑凸出于水中的建筑物，以挑移主流，保護岸、灘。丁壩一般成組布設，可以根據需要等距或不等距布置。但不宜單獨建一道長丁壩，因易導致上下游水流紊亂，又易受水流沖擊而遭破壞，還可能影響對岸安全。

1.2 順壩，具有束窄河槽、導引水流、調整河岸的作用。大致與水流方向平行布置，常沿治導線在過渡河段、凹岸末端、河口、洲尾、分汊等水流分散河段布設。

1.3 鎖壩，可用于堵塞河道汊道或河流的串溝。堵串（汊）目的主要有：塞支強干、集中水流、增加水深利于航運，防止汊道演變為主流引起大的河勢變化。鎖壩可布置在汊道進口、中部或尾部，根據地形、地質、水文泥沙、施工條件擇優確定方案。

1.4 護岸，用抗沖材料直接鋪護在河岸坡面上，可布置為長距離連續式，也可布置在丁壩或磯頭之間防止順流或回流淘刷。

漠河縣黑龍江干流古城島護岸工程中設計的鎖壩，古城島護岸工程位于黑龍江興安～古城島江段，地處漠河縣東北部的興安鄉境內，地理位置為北緯53°02′02″～53°22′15″和東經124°01′39″～124°01′50″。古城島鎖壩是古城島護岸工程的一個重要部分鎖壩位于古城島主島于（2）、（3）號島小島之間水道進、出口處，如圖1。

2 鎖壩在工程的作用

2.1 雍高上游水位、調整比降、增加航深，鎖壩堵塞支汊后，使主汊流量增加、水位抬高。主汊內水位的抬高以進口處最大，至出口段沿程遞減。如建有島偉順壩，則水位抬高可影響到出口處。鎖壩能夠鎖水和雍水，主汊水位抬高是這兩種作用綜合的結果。由于山區河流的落差較大，作為鎖水建筑物的鎖壩可以促淤趕沙，減小過水面積、消除不良流態。

2.2 堵塞河道汊道或河流的串溝，堵汊目的是：塞支強干、集中水流、增加水深利于航運，防止汊道演變為主流引起大的河勢變化，如古城島鎖壩位于古城島主島于（2）、（3）號島小島之間水道進、出口處，如圖1，由于古城島江岸土質松散，由亞砂土和粉細砂組成，抗沖刷能力差，尤其此段又是冰壩易發區，在冰凌撞擊的作用下，江岸坍塌嚴重，根據地形圖套繪比較，古城島主島于小島之間水道由解放初期的5m左右沖寬至70m，在鎖壩建成之后，能有效的減小流速。

2.3 增加水流輸沙能力，增加水流輸沙能力是整治淺灘的主要手段。當支汊封閉后，主汊的來沙量增加。因此，僅靠抬高水位是不夠的，還必須提高水流的輸砂能力，才能達到整治效果。實踐證明，具有一定高度的鎖壩，不但提高了主汊水位，也增大了流速，延長了水流對淺灘沖刷的過程，能夠起到增加水流輸砂能力的作用。

2.4 抵抗冰排撞擊，黑龍江省地處高緯度地區，冬季漫長寒冷，封凍期冰層較厚，一般冰層厚度在80cm-120cm左右，古城島護岸工程位于興安～古城島江段。此段為分汊性河道，屬黑龍江上中游12處大型汊道之一，此段是冰壩易發區，在大流速頂沖、冰凌撞擊的作用下，江岸坍塌嚴重，鎖壩采用拋石結構，長度73m，于冰接觸60m，頂寬4m，上下游邊坡坡比1：3，壩體頂部及上下游邊坡均設厚度為0.6m的鋼筋石籠護面；上下游側分設長度為10m及20m的鋼筋石籠護坦，鋼筋石籠厚度為0.6m，下設0.4m厚拋石墊層及無紡布一層。

根據前蘇聯冰荷載規范（SNiP-11-57-75），流動冰排對斜面水工建筑物的撞擊荷載：水平冰力Fh=KβmlRfhd2；垂直冰力Fb，w=Fh/ml式中：Kβ-系數，對斜坡建筑物取0.1b；ml-系數，冰的抗壓強度，取最大值1470kPa（冰溫-10°，氣溫零下）hd-冰的厚度，根據實測取0.8m。水平力Fh=KβmlRfhd2=0.1×60×1/3×1470×0.82=1881.6（KN），豎直力b，w=Fh/ml=1881.6/0.33=5701.8（KN）

3 鎖壩的施工

3.1 壩基清理

本鎖壩工程由于是冬季施工，所以在清基上和夏季施工的鎖壩不同，本鎖壩壩基清理主要是清除冰層，清冰采用挖掘機破除，用裝載機運到鎖壩施工范圍以外的方法，當冰層全部清除之后，鋪設一層無紡布，最后進行拋石墊層和壩體的施工。

3.2 壩體拋石填筑

先根據測量技術人員的測量放樣，采用機械拋投的方法，用挖掘機拋投到指定高程。采用分層填筑的方法，每層不超過60cm，拋投完成后，用挖掘機進行簡單碾壓，質量檢查后進行下一層的拋填。當距設計高程30cm時，采用機械配合人工方式進行拋填，最后進行人工整平，使壩面平整，為下一步鋼筋石籠施工做好準備工作。

3.3 鋼筋石籠施工

3.3.1 鋼筋石籠的制作，鋼筋石籠的制作是鎖壩施工中的一個重要工序，鋼筋石籠采用φ16和φ12的鋼筋焊接而成，長5m、寬2m、高0.6m，鋼筋間距0.1m。焊接方式為鋼筋電阻點焊，焊接的要求不允許有裂縫、脫焊點、漏焊點，表面平順，沒有明顯的咬邊、凹陷、氣孔等，鋼筋不應有明顯燒傷。

3.3.2 裝填石料，石料要求質地堅硬、密實無裂紋、不易泥解、或崩解，鋼筋籠施工前，基礎面必須清理、平整、壓實至設計高程，石籠內所填石塊為人工裝填，其中大塊墊底，并且大面向下，石塊相互擠緊，其空隙應采用較小粒徑的塊石、碎石填充密實，石籠表面應修整平整至設計高程面。

3.3.3 鋼筋石籠搭接，鋼筋石籠的搭接處理相鄰兩個鋼筋石籠要排列緊密，做到無空隙，采用焊接的方式連接。做到相鄰鋼筋石籠之間緊密連接，提高整體性和抗沖性。

4 社會經濟效益

古城島位于黑龍江省大興安嶺地區興安鎮東北約4公里的黑龍江中，總面積15平方公里，為黑龍江第二大島，稱此島為“古城島”。原為額木爾鄉古城村及鄉政府駐地，人口200多。2013年4月27日黑龍江漠河縣興安～古城島江段開江興安江段有大量冰排涌上沿岸3公里江畔，在古城島鎖壩工程前方，冰排更是形成了長1公里、寬70米、最高疊峰約5米冰壩。通過計算鎖壩經承受水平力1881.6（KN），豎直力5701.8（KN），經過觀察鎖壩在冰排的撞擊下未發生嚴重變形，有效的阻止冰排對河岸兩側的撞擊。防止了內汊的繼續擴大，有效的防止了國土的繼續流失，圖2。

5 結束語

鎖壩有效堵汊支流，防止汊道演變為主流引起大的河勢變化。鎖壩工程抗冰排撞擊能力強，固床效果好，施工相對簡單，在國土防護中應加以改善并廣泛應用。

參考文獻

[1]趙世強.鎖壩下游的沖深計算[J].水力學報，2003.

[2]吳景波.鎖壩在河道整治、灘涂開發中的應用[J].黑龍江水專學報，1999.

[3]何曉麗.鎖壩治理河道[J].東北水利水電，1995.