放淤固堤并联管口出沙施工工艺研究

倪志伟，刘钊春，闫朝吉

（1.历城黄河河务局，山东济南 250108；2.寿光市水利局，山东寿光 262700；

3.山东省水利工程局有限公司，山东济南 250014）

放淤固堤并联管口出沙施工工艺研究

倪志伟1，刘钊春2，闫朝吉3

（1.历城黄河河务局，山东济南 250108；2.寿光市水利局，山东寿光 262700；

3.山东省水利工程局有限公司，山东济南 250014）

放淤固堤作为黄河下游堤防加固的工程手段，对加固堤防，改善防洪环境起到重要作用。但是在实际施工中围格堤脱坡、开口一直是影响淤沙施工进程的难题，如何通过技术创新，采取工程技术手段来防止淤沙过程中围格堤脱坡、开口对于堤防加固工程具有重要的意义。

放淤固堤；脱坡；开口；管口并联出沙；效益

黄河放淤固堤工程经过几十年的发展与应用，在生产规模、生产技术及生产效益上都取得了显著的成绩，对黄河下游加固堤防，改善防洪环境起到重要作用。

1 放淤固堤淤沙现状

1.1 围格堤修筑

放淤固堤淤沙前期准备工作之一就是修筑围格堤，围格堤修筑分为一次性修筑和分期修筑。一次性修筑就是一次性将围格堤修筑到标准高度的，然后再进行淤沙，此方法优点是防渗效果好，围堤不易脱坡，但是施工成本太高；而目前多数采用的是分期修筑围格堤法，即：先修筑基础围格堤，称之为一期围格堤，以此类推，然后进行淤沙，将淤至一期围格堤高度时，再进行二期围格堤修筑，再进行淤沙，依次展开，直至达到高度设计标准要求。

1.2 淤沙流程

目前在放淤固堤过程中，出沙口基本上都是放置于大堤一边，通过输沙管道单管出沙，而尾水排水口则置于靠近围堤一边，等淤至一定高度后，再利用输沙管口接塑编布袋进行淤平处理。此方法优点是不必经常性调整输沙管道出沙口，减少停机时间，保持淤沙的连续性；缺点是随着淤沙高度的升高，围堤所承受的水压力会增大，容易导致围堤脱坡，甚至开口溃堤。

2 并联管口出沙

针对以上放淤固堤方法在淤沙过程中易造成围堤脱坡甚至开口的现象，结合实际情况，采取并联管口出沙进行淤沙。

2.1 工作原理

根据流量相等原理，假设原单管道出沙流量为Q，单个并联小孔出沙流量为qi，（i=1，2，……，n），n为整数，则有：

为保证淤沙过程的平稳与持续性，假设气割小孔直径均相等，设其直径、半径分别为d、r，同时设定原来单管输沙管内直径、半径分别为D、R，则根据公式（1）得出：

根据淤沙实际，目前输沙管道一般采内直径用30～40 cm，气割小孔采用6～8 cm，假设输沙单管运行时满管输沙，输沙管道内直径取30 cm，气割小孔取6 cm，这样计算n=25。考虑到出沙管道经常在半管条件下运行，以及输沙压力减少的原因，可适当减少开孔的个数，在实际运行情况中，选择开孔个数为10个，同时还可以通过开关来对小孔出沙口进行开闭调节。

2.2 施工步骤

1）将尾水排放口置于淤区宽度中间位置，出沙口置于大堤一边，然后进行淤沙，此时可直接采用单管出沙。

2）当淤沙进行到一定程度后，再在围格堤上安装输沙管道，将出沙口置于围堤一边，采用并联管口出沙进行淤沙，这样就会在淤区宽度中间形成一个低洼地带，可以充分进行尾水排放。

3）最后再将出沙口置于格堤一边，进行最后的淤平处理。

2.3 适用条件

并联管口出沙的采用可有效防止围堤脱坡及开口，因而对于那些淤沙高程比较大的淤沙工程，采用此方法效果特别明显。

3 并联管口出沙创新点

放淤固堤并联管口出沙施工工艺改变了淤沙进程以及尾水排放方式，减少了整平工作量，主要创新点表现在以下几方面：

1）淤沙进程及尾水排放方式改变。由原来大堤至围堤单向淤沙改变为大堤至围堤以及围堤至大堤双向及格堤至排水口三向开展，由原来的单管道口出沙增加了多管道口并联出沙，由原来沿着围堤处通过排水口排放改为通过淤区中间洼地处连接排水口进行排放。

2）减少了整平工作量。在淤沙过程中，通过随机调节出沙口位置，可及时进行了淤沙整平，减少了后期整平工作量。详见表1。

表1 并联管口出沙法与原淤沙法比较

4 效果分析

4.1 经济效益

1）成本分析。并联管口出沙施工工艺增加的成本主要包括材料成本和人工成本。

材料成本主要包括小管径输沙管道购置和气割焊接小孔成本以及软皮管购置成本，合计共600元。

人工成本主要管道安装成本，在实际操作中，可安排6人，一个工作日，其花费约为600～ 800元，考虑到淤沙完成后管道拆卸，按照2倍计算，合计为1 200～1 600元。

放淤固堤并联管口出沙施工工艺单个淤沙方（按照要求淤沙宽度为80～100 m，淤沙长度为100～200 m）需要增加的总成本约为2 000元。

2）直接经济效益分析。放淤固堤并联管口出沙施工工艺最直接的经济效益就是通过调节淤沙出口位置，减少了后期淤沙整平的工作量，节省了工程成本支出。

按照目前市场价格，淤沙整平的单价为0.5元/m2，因而单就一个淤沙方（200 m×100 m）可有效节约成本10 000元，淤沙工程面越大，效益就越明显。

3）间接经济效益分析。放淤固堤过程中围堤一旦脱坡甚至开口的直接影响就是是导致正常施工停滞，延长工期，并且需要进行开口围堤重新修做以及排水沟清淤等工作，增加了施工成本；间接影响就是脱坡开口后可能导致淹没庄稼良田，离村庄比较近的地方甚至会摧毁房屋，危及人民群众生命安全，导致施工赔偿，经济损失巨大。

4.2 社会效益

放淤固堤并联管口出沙的主要的特点之一就是减少了出沙口尾水与围堤的接触时间，减少了水压力对围堤的影响，防止围堤在淤沙过程中脱坡及开口，提高了安全系数，有效维护周围人民群众的生命财产安全，具有良好的社会效益。

4.3 生态效益

围堤在水压力的作用下，如果造成围堤脱坡后淤沙会淹盖住原来的10 m护堤地（柳荫地），淤沙土方如果清理不干净的话，会影响以后的树木种植，造成所种树木死亡比较严重，成活率下降，护堤地出现参差不齐的景象，影响生态整体美观性和生态效益。

5 存在的问题和改进意见

放淤固堤并联管口出沙施工工艺在2013—2014年济南堤防加固章丘大堤桩号68+200～70+ 050部分段落中进行了实际实施，在实施过程中发现了一些问题，并及时进行了改进处理。

该施工工艺由原来的单管道口出沙变成多管口并联出沙，每个并联孔压力会比之前单管输沙时变小很多，越到最远端出沙口，输沙压力越小，在实际淤沙中造成远端并联小出沙口堵塞现象，影响淤沙工程正常开展进行。针对堵塞现象，我们采取了处理改进方法：一方面要保证泥浆泵具有一定较大的流量，保证出沙的稳定性；另一方面在输沙管道上气割小孔时将其打在离管口端0.5 m处左右，这样即使出现小管口出现堵塞现象时也可方便进行清理疏通。

6 结语

放淤固堤并联管口出沙施工工艺能减轻出沙后尾水对围堤的冲刷，减少尾水与围堤的接触时间，有效解决了放淤固堤中围堤脱坡甚至开口道问题，同时通过随机调节淤沙出口位置，减少了后期整平工作量，具有良好的经济、社会和生态效益，并在济南堤防加固章丘大堤桩号68+ 200～70+050部分段落中得以实际验证，效果明显，在今后的黄河下游堤防加固工程中可继续加以推广。

[1]杜玉海.黄河下游淤背固堤技术研究与实践.黄河水利出版社，2002.

（责任编辑 迟明春）

F426.91

B

1009-6159（2016）-11-0037-02

倪志伟（1985—），男，工程师