馬家控導工程出險原因及整治建議

徐海濤，張文娟，陳曉龍

（章丘黃河河務局，山東 章丘 250210）

黃河馬家控導工程位于黃河下游右岸，章丘市黃河鎮馬家村西，相應大堤樁號86+000～86+576，工程長度576m，護砌長度479m，共有亂石護岸7段，起著固灘定彎，控制溜勢，保護堤防的作用。馬家控導工程始建于1970年，1976年洪水中被淹沒部分沖毀，1977年進行了加高整修；1996-08洪水中，該工程1號和2號壩被洪水揭頂沖刷，后進行修復。馬家工程上接上游左岸葛店險工之來溜，向下平順送溜至王家圈控導工程。中常洪水時，該工程1～6號壩均靠大溜，受沖刷較嚴重。該工程目前壩頂高程低于2000年設計防洪標準，坦石斷面不足，基礎較淺，洪水沖刷下極易出險，亟需整修加固。

1 近年來出險情況

1.1 2004年出險情況

2004-06-17T11：00，上游水文站濼口站8時流量1010m3/s，馬家控導3號護岸上首和中部發生根石基礎坍塌險情，出險處水深4.3m，長15m，出險坡度為1∶0.6；中部出險部位高度3m，長8m，坡度約 1∶0.6，經計算，兩處共缺石 147m3，經及時組織拋亂石150m3，方控制險情。

2004-06-18T11：00，上游水文站濼口站8時流量1090m3/s，該工程2號壩全線出現坦石坍塌險情，出險部位高度2.5m（水下1.5m），長度61m，出險段水上部分形態表現為垂直下沉，高度1.0m，此時正值調水調沙準備工作緊張時期，形勢非常嚴峻，章丘河務局在上報同時，迅速展開搶護工作，經拋亂石300m3，控制了險情發展。

1.2 2014年汛期出險情況

2014-06-19T09：00，在黃河調水調沙前工程檢查時，管理段巡查工作人員發現馬家工程3～7號壩同時出現不同程度的險情，當日，上游濼口水文站8時流量382m3/s。經勘查，各壩出險情況均為根石坍塌，以3號壩為例，出險部位坍塌高度平均3.3m，最大4.42m，長度64.3m，缺石斷面底部平均寬度4.77m，計算缺石量為192m3；出險5壩段共缺根石2774m3，此時距離2014年度調水調沙運行時間很近，險情多發且比較嚴重，現存備石料本來就缺，遠遠不能滿足搶險需要，章丘河務局在把險情上報的同時，一面組織先動用該工程備防石料搶護險情較重的壩岸，一面組織從其他工程調運備防石料應急，同時立即通知備案的石料供應商向馬家控導運送搶險石料，并協調章丘市交通和公路部門對運送搶險石料車輛優先通行，經緊急拋鉛絲籠和亂石近2800m3，確保了工程安全度過調水調沙運行和汛期。

2 工程溜勢情況和工程出險的規律特點

2.1 溜勢情況

受上游左岸葛店險工左彎控導溜勢作用影響，河道主流在出葛店險工后趨中并逐漸靠向右岸，馬家控導工程1～6號壩中水時常年靠主溜，受溜勢擺動影響，1號壩有時處于頂沖狀態，頂沖時壩上游有回溜，7號壩在中常洪水時著靠大邊溜。

2.2 工程出險的特點和規律

1）小水出險。險情發生時的大河流量為1090m3/s、1010m3/s和 382m3/s， 均在 1100m3/s以下，特別是2014-06-19流量僅382m3/s，更是典型的小水出險。

2）出險部位和特點的一致性。出險壩段和出險位置均為主溜沖刷或大邊溜淘刷較重的部位；工程險情多發生在各壩岸的中部向兩側發展，越靠近中部越嚴重。

3）險情在短時間內多發且集中。2004年是2d內同一工程連續發生2次險情，2014年更是同一天在同一工程發現5處險情，這說明一些年限較長的工程開始老化，隨著工程強度和功能降低，進入隱患多發和險情多發期，尤其受外力作用的情況下更是明顯。

3 工程出險原因

3.1 調水調沙和洪水的造床作用致使河床下切

由于工程所在河段屬于順直段，近年來調水調沙運行和汛期洪水在主槽內流動，此處主槽較窄，僅300m左右，過水斷面較小，在洪水流量較大的情況下，再加上主溜靠右岸，壩前流速大，水流動能就大，而近年來調水調沙運行和汛期洪水含沙量較小，洪水帶走床底泥沙的能力相對較大，洪水沖走壩前河床泥沙，造成河床下切，待河床下切到根石以下土質基礎并繼續發展時，工程處于不穩定狀態，隨時可能出險。

3.2 根石斷面單薄、坡度過陡、單塊體積重量不足

馬家控導根石斷面單薄，坡度1∶1.5，水平厚度1.0m左右，垂直厚度為0.45m，一般就兩層亂石厚度，薄弱處更是僅有一層塊石覆蓋壩坡，此種情況下容易發生水流沖走表層根石后形成水流直接淘刷壩基的險情。根石坡度過陡可使工程根石部分不夠穩定，在水流沖擊力和重力的慣性等外因作用下發生根石坍塌險情，根據經驗，黃河河道整治工程根石坡度應緩于1∶1.3。

黃河河道整治工程單塊根石的重量要求一般為30～75kg。當根石單塊體積重量不足時，石塊起動流速低，水流速度一旦大于石塊起動流速，很容易把根石表面石塊沖失，由量變發展到質變，造成工程出險。

3.3 工程基礎較淺，被水流淘空而出險

由于該工程系搶險修建，工程各壩岸基礎較淺，黃河的河道工程壩前，即使是小水，其水流動能也是不容忽視的，水下壩根處的水流也有一定的水流挾沙力和沖刷力，足以沖走作為壩岸基礎的泥沙，將基礎淘空而發生坍塌、沉陷等險情。

4 治理建議

4.1 加強工程維護，充分利用維修養護石料

1）拋石加固。拋亂石使壩岸厚度、坡度等幾何尺度都達到工程設計安全要求，根據經驗，黃河上一般采取的根石水平厚度不低于100cm，根石坡度等于或稍緩于1∶1.5。

2）拋大塊石或鉛絲籠加固重點部位。實踐證明，拋石的單體重量和體積越大，抵御水流沖擊能力越強，越不容易被沖走，所以在受大溜頂沖和主溜沖刷部位，采用拋護較重的大塊石或鉛絲石籠的加固措施，是防止發生根石走失而導致出險的有效措施。

3）預拋亂石預防壩根基礎淘塌。在工程基礎較淺部位，可預拋部分亂石，使其在基礎被淘空時自動陷落填補淘空部位以達到搶險和加固的雙重目的。

4.2 提高標準，整修加固

該工程建成至今已45年，工程老化嚴重，標準低，維修養護只能維持現狀，無法提高工程防洪標準和抗洪強度。建議對該工程按新的河道整治工程標準重新進行規劃和設計，并按照設計新標準進行整修加固。改變此工程在搶險基礎上修建的基礎淺、標準低和平面布局不合理等對防洪、河道整治不利的局面。

4.3 加強工程巡查，及時發現險情并搶護

按照工程管理和防汛有關規定，嚴格落實班壩責任制，加強對工程的巡查力度，特別要重視非汛期和小水時期對老舊工程和新建改建工程的經常性巡查和定期探測，以便及時發現險情，采取搶護措施，保證工程安全。