簡析鎖壩在松花江呼蘭河口航道養護工程中的應用

韓洪波

摘 要：鎖壩是一種截斷河流汊流的水上構造物，最早于20年代末始于美國密西西比河航道整治工程中。黑龍江水系自1979年成立黑龍江省航道局以來，在嫩江、松花江、呼蘭河、黑龍江、烏蘇里江主干航道的整治建設中，加入了護岸工程的鎖壩水工構造物，其目的就是為了調整流向、改變流速，提高航道尺度，提升航道條件，為運輸船舶創造良好的航行條件。本文從鎖壩的特異性、作用和具體施工工藝組織和社會效益入手，分析其具體的實用價值。

關鍵詞：鎖壩；航道養護；作用

一、鎖壩優于其他水工構造物的特質

（一）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，還可能影響對岸基安全。

（二）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。

（三）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。

（四）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。

二、鎖壩在工程的作用

（一）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。

（二）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，如呼蘭河口鎖壩，由于江岸土質松散，由黑土和細砂組成，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，呼蘭河口水道由解放初期的5m左右沖寬至70m，在鎖壩建成之后，能有效的減小流速。

（三）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。

（四）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，呼蘭河口護岸工程位于松花江中游江段。此段為分汊性河道，屬松花江中游大型汊道之一，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，與冰接觸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：水平力Fh=KbmlRfhd2；垂直冰力Fb，w=Fh/m。式中：Kb-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度，氣溫零下）hd-冰的厚度，根據實測取0.8m。水平力Fh=bKmlRfhd2=1881.6（KN），豎直力bw=Fh/ml=1881.6/0.33=5701.8（KN）。

三、鎖壩的施工

（一）壩基清理。呼蘭河口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。

（二）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。

（三）鋼筋石籠施工。首先是鋼筋石籠的制作。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16和12號鋼筋焊接而成，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。第二是裝填石料，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。第三是鋼筋石籠搭接，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。

四、社會經濟效益

哈爾濱市呼蘭河口航道整治工程中設計的鎖壩，護岸工程位于松花江中游17號航標處，哈爾濱市呼蘭區第三電廠附近，呼蘭河口鎖壩是呼蘭河口護岸工程的一個重要部分，鎖壩位于河口主島和汊流濕地之間水道進、出口處，原為呼蘭縣政府和哈爾濱市第三發電廠駐地，是哈爾濱重要生態濕地聚集區。2013年松花江武開江，在此江段江段有大量冰排涌上沿岸，在河口鎖壩工程前方，冰排更是形成了長2公里、寬50米、最高疊峰約5米冰壩，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，有效保護了岸基及其附屬建筑物，保護了人民財產安全。

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，在黑龍江水系航道建設工作中有著廣泛的應用前景。

參考文獻：

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[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.