马家控导工程出险原因及整治建议

徐海涛，张文娟，陈晓龙

（章丘黄河河务局，山东 章丘 250210）

黄河马家控导工程位于黄河下游右岸，章丘市黄河镇马家村西，相应大堤桩号86+000～86+576，工程长度576m，护砌长度479m，共有乱石护岸7段，起着固滩定弯，控制溜势，保护堤防的作用。马家控导工程始建于1970年，1976年洪水中被淹没部分冲毁，1977年进行了加高整修；1996-08洪水中，该工程1号和2号坝被洪水揭顶冲刷，后进行修复。马家工程上接上游左岸葛店险工之来溜，向下平顺送溜至王家圈控导工程。中常洪水时，该工程1～6号坝均靠大溜，受冲刷较严重。该工程目前坝顶高程低于2000年设计防洪标准，坦石断面不足，基础较浅，洪水冲刷下极易出险，亟需整修加固。

1 近年来出险情况

1.1 2004年出险情况

2004-06-17T11：00，上游水文站泺口站8时流量1010m3/s，马家控导3号护岸上首和中部发生根石基础坍塌险情，出险处水深4.3m，长15m，出险坡度为1∶0.6；中部出险部位高度3m，长8m，坡度约 1∶0.6，经计算，两处共缺石 147m3，经及时组织抛乱石150m3，方控制险情。

2004-06-18T11：00，上游水文站泺口站8时流量1090m3/s，该工程2号坝全线出现坦石坍塌险情，出险部位高度2.5m（水下1.5m），长度61m，出险段水上部分形态表现为垂直下沉，高度1.0m，此时正值调水调沙准备工作紧张时期，形势非常严峻，章丘河务局在上报同时，迅速展开抢护工作，经抛乱石300m3，控制了险情发展。

1.2 2014年汛期出险情况

2014-06-19T09：00，在黄河调水调沙前工程检查时，管理段巡查工作人员发现马家工程3～7号坝同时出现不同程度的险情，当日，上游泺口水文站8时流量382m3/s。经勘查，各坝出险情况均为根石坍塌，以3号坝为例，出险部位坍塌高度平均3.3m，最大4.42m，长度64.3m，缺石断面底部平均宽度4.77m，计算缺石量为192m3；出险5坝段共缺根石2774m3，此时距离2014年度调水调沙运行时间很近，险情多发且比较严重，现存备石料本来就缺，远远不能满足抢险需要，章丘河务局在把险情上报的同时，一面组织先动用该工程备防石料抢护险情较重的坝岸，一面组织从其他工程调运备防石料应急，同时立即通知备案的石料供应商向马家控导运送抢险石料，并协调章丘市交通和公路部门对运送抢险石料车辆优先通行，经紧急抛铅丝笼和乱石近2800m3，确保了工程安全度过调水调沙运行和汛期。

2 工程溜势情况和工程出险的规律特点

2.1 溜势情况

受上游左岸葛店险工左弯控导溜势作用影响，河道主流在出葛店险工后趋中并逐渐靠向右岸，马家控导工程1～6号坝中水时常年靠主溜，受溜势摆动影响，1号坝有时处于顶冲状态，顶冲时坝上游有回溜，7号坝在中常洪水时着靠大边溜。

2.2 工程出险的特点和规律

1）小水出险。险情发生时的大河流量为1090m3/s、1010m3/s和 382m3/s， 均在 1100m3/s以下，特别是2014-06-19流量仅382m3/s，更是典型的小水出险。

2）出险部位和特点的一致性。出险坝段和出险位置均为主溜冲刷或大边溜淘刷较重的部位；工程险情多发生在各坝岸的中部向两侧发展，越靠近中部越严重。

3）险情在短时间内多发且集中。2004年是2d内同一工程连续发生2次险情，2014年更是同一天在同一工程发现5处险情，这说明一些年限较长的工程开始老化，随着工程强度和功能降低，进入隐患多发和险情多发期，尤其受外力作用的情况下更是明显。

3 工程出险原因

3.1 调水调沙和洪水的造床作用致使河床下切

由于工程所在河段属于顺直段，近年来调水调沙运行和汛期洪水在主槽内流动，此处主槽较窄，仅300m左右，过水断面较小，在洪水流量较大的情况下，再加上主溜靠右岸，坝前流速大，水流动能就大，而近年来调水调沙运行和汛期洪水含沙量较小，洪水带走床底泥沙的能力相对较大，洪水冲走坝前河床泥沙，造成河床下切，待河床下切到根石以下土质基础并继续发展时，工程处于不稳定状态，随时可能出险。

3.2 根石断面单薄、坡度过陡、单块体积重量不足

马家控导根石断面单薄，坡度1∶1.5，水平厚度1.0m左右，垂直厚度为0.45m，一般就两层乱石厚度，薄弱处更是仅有一层块石覆盖坝坡，此种情况下容易发生水流冲走表层根石后形成水流直接淘刷坝基的险情。根石坡度过陡可使工程根石部分不够稳定，在水流冲击力和重力的惯性等外因作用下发生根石坍塌险情，根据经验，黄河河道整治工程根石坡度应缓于1∶1.3。

黄河河道整治工程单块根石的重量要求一般为30～75kg。当根石单块体积重量不足时，石块起动流速低，水流速度一旦大于石块起动流速，很容易把根石表面石块冲失，由量变发展到质变，造成工程出险。

3.3 工程基础较浅，被水流淘空而出险

由于该工程系抢险修建，工程各坝岸基础较浅，黄河的河道工程坝前，即使是小水，其水流动能也是不容忽视的，水下坝根处的水流也有一定的水流挟沙力和冲刷力，足以冲走作为坝岸基础的泥沙，将基础淘空而发生坍塌、沉陷等险情。

4 治理建议

4.1 加强工程维护，充分利用维修养护石料

1）抛石加固。抛乱石使坝岸厚度、坡度等几何尺度都达到工程设计安全要求，根据经验，黄河上一般采取的根石水平厚度不低于100cm，根石坡度等于或稍缓于1∶1.5。

2）抛大块石或铅丝笼加固重点部位。实践证明，抛石的单体重量和体积越大，抵御水流冲击能力越强，越不容易被冲走，所以在受大溜顶冲和主溜冲刷部位，采用抛护较重的大块石或铅丝石笼的加固措施，是防止发生根石走失而导致出险的有效措施。

3）预抛乱石预防坝根基础淘塌。在工程基础较浅部位，可预抛部分乱石，使其在基础被淘空时自动陷落填补淘空部位以达到抢险和加固的双重目的。

4.2 提高标准，整修加固

该工程建成至今已45年，工程老化严重，标准低，维修养护只能维持现状，无法提高工程防洪标准和抗洪强度。建议对该工程按新的河道整治工程标准重新进行规划和设计，并按照设计新标准进行整修加固。改变此工程在抢险基础上修建的基础浅、标准低和平面布局不合理等对防洪、河道整治不利的局面。

4.3 加强工程巡查，及时发现险情并抢护

按照工程管理和防汛有关规定，严格落实班坝责任制，加强对工程的巡查力度，特别要重视非汛期和小水时期对老旧工程和新建改建工程的经常性巡查和定期探测，以便及时发现险情，采取抢护措施，保证工程安全。