黃河是世界上著名的“地上懸河”,一旦大堤失事形成決口,整個(gè)黃河就要改道,形成毀滅性的災(zāi)害。因此在黃河下游,全靠?jī)砂兜牡谭缹?duì)洪水約束,現(xiàn)在的黃河堤防是在歷史民埝的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)多次加修而成的,基礎(chǔ)與堤身都存在許多問(wèn)題,而且堤身單薄,難以抵御標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)洪水。人民治黃以來(lái),每次發(fā)生大洪水,堤防都發(fā)生滲水、管涌甚至漏洞等險(xiǎn)隋出現(xiàn),因此保證堤防強(qiáng)度歷來(lái)十分重要,淤背固堤是黃河職工在黃河下游治理實(shí)踐中的一項(xiàng)重要發(fā)明,開始于20世紀(jì)70年代,已經(jīng)實(shí)施40多年了 實(shí)踐證明,通過(guò)機(jī)淤固堤增加堤身斷面,是黃河下游堤防加固的有力措施。
  1、黃河下游堤防存在的主要問(wèn)題
  基礎(chǔ)透水性較強(qiáng),很難進(jìn)行處理;歷史上決口的口門較多,堵口時(shí)留下了許多秸料等雜物,形成隱患,大堤經(jīng)過(guò)多次加高,形成堤身質(zhì)量參差不齊,特別時(shí)歷史上修堤多是動(dòng)員民工進(jìn)行搶修,質(zhì)量難以保證。由于歷史的原因,堤身內(nèi)部有許多的碉堡、軍溝等隱患·堤身土質(zhì)較差,多是沙性土,抗?jié)B和抗沖性能都較差,堤身內(nèi)部接頭、裂縫和洞穴較多。
  2、機(jī)淤固堤的基本原理
  堤防加固的有力措施是加大堤防斷面,為此需要大量的土方,同時(shí)要解決土源問(wèn)題。黃河每年都有大量的泥沙淤積在河道內(nèi),合理的利用河道泥沙加固堤防是進(jìn)行黃河下游治理的有效途徑。黃河下游的機(jī)淤固堤就是采用機(jī)械設(shè)備將黃河河道內(nèi)淤積的泥沙,利用水力管道輸送至大堤背河側(cè)沉放,既加固了堤防,又為黃河淤積的泥沙解決了出路。
  3、機(jī)淤固堤的生產(chǎn)環(huán)節(jié)
  機(jī)淤固堤是采用機(jī)械設(shè)備在黃河河道中挖沙,利用水力管道輸送至大堤背河側(cè)沉沙。自20世紀(jì)7O年代開始,黃河職工根據(jù)黃河多沙的特點(diǎn),自制了簡(jiǎn)易沖吸式挖泥船,利用高壓水流破壞河床土體,形成泥漿,利用水力管道輸送,將含有大量泥沙的泥漿輸送至黃河大堤背河進(jìn)行沉放。黃河上機(jī)淤固堤是從簡(jiǎn)易吸泥船開始,通過(guò)多年實(shí)踐,已經(jīng)發(fā)展到挖泥船、水力沖挖機(jī)組、組合機(jī)泵等多種機(jī)械并舉。主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)包括造漿、泥沙輸送和泥沙沉放。這三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成了機(jī)淤固堤的生產(chǎn)全過(guò)程,缺一不可,而且其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本都起著決定性的作用。
  3.1造漿
  就是將已經(jīng)沉積的固體泥沙與水混合,形成可以流動(dòng)的泥漿,為水力輸送泥沙創(chuàng)造條件,以便通過(guò)抽取泥漿的手段達(dá)到取土的目的。在機(jī)淤固堤中,造漿是最為重要的環(huán)節(jié)之一,工程建設(shè)需要的是土料,泥漿中的水對(duì)于工程本身而言并不重要 水只是作為土的載體,在土料沉放后還需要排掉。因此以取土為目的抽取泥漿時(shí),希望單位體積的泥漿內(nèi)所含的水越少越好,同時(shí),抽取的泥漿還應(yīng)有足夠的數(shù)量。
  在實(shí)際生產(chǎn)中,造漿的方式有多種,可以采用不同的機(jī)械和手段。按照形成泥漿的原理不同,造漿的基本方式可以分為:水流挾帶式、水沖式和機(jī)械擾動(dòng)式。
  3.2輸送
  輸送就是將制造的泥漿輸送到設(shè)計(jì)地點(diǎn)。黃河下游的機(jī)淤固堤主要采用泥漿泵和水力管道進(jìn)行有壓輸送,泥漿在壓力作用下發(fā)生流動(dòng)。在輸送距離較近時(shí),一般采用單級(jí)泵輸送,在排距較遠(yuǎn),單級(jí)泵輸送困難時(shí),需要進(jìn)行接力輸送。
  3 3沉放
  就是按照設(shè)計(jì)將泥沙沉放到指定地點(diǎn),達(dá)到加固黃河大堤的效果,這是機(jī)淤固堤的最終目的。通過(guò)水力管道輸送到大堤背河側(cè)的是泥漿,泥沙沉放需要將泥漿中的水與泥沙進(jìn)行分離,將水排走,將泥沙按照工程設(shè)計(jì)進(jìn)行堆放。此外,由于在河道內(nèi)挖取的泥沙顆粒較粗,多為粉沙和細(xì)粉沙,遇風(fēng)雨天氣易產(chǎn)生風(fēng)沙和水土流失,所以,沉放這一環(huán)節(jié)也包括對(duì)淤背體的防護(hù),即在沉沙到一定程度后,采取必要的措施,以保證工程的完整性和耐久性,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
  在黃河下游實(shí)施淤背固堤,泥沙沉放的基本方法與一般水力填充基本相同,主要工作程序包括:(1)修筑施工圍堰。(2)沉沙排水。(3)整形。(4)表面防護(hù)。
  4、機(jī)淤固堤的優(yōu)越性
  長(zhǎng)期實(shí)踐證明,機(jī)淤固堤有著其它方案無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn):
  4.1由于機(jī)淤固堤通常在黃河河道內(nèi)取土,減少挖毀農(nóng)田。按平均挖深1.0米計(jì)算,每1.0萬(wàn)m³土挖毀1.0hm²農(nóng)田,黃河下游已經(jīng)完成的機(jī)淤固堤土方,與挖地取土相比,共計(jì)減少挖毀農(nóng)田近6萬(wàn)hm²,相當(dāng)于近百萬(wàn)農(nóng)民的耕地。當(dāng)前國(guó)家提出解決“三農(nóng)”問(wèn)題,對(duì)支援糧食生產(chǎn)、保護(hù)農(nóng)民利益、促進(jìn)農(nóng)業(yè)增收都是十分有利的。
  4.2可以減少國(guó)家的建設(shè)投資,由于采用了水力輸送和減少了挖地的賠償,工程費(fèi)用也相對(duì)減少,與人工或機(jī)械施工比較,單位土方工程的造價(jià),在相同的施工條件下,可減少20%~40%,節(jié)約了大量的工程投資。
  4.3機(jī)淤固堤將堤身、堤基的滲流穩(wěn)定問(wèn)題,填筑不實(shí)、土質(zhì)不良、獾狐洞穴等隱患問(wèn)題一并處理,可以顯著提高堤防的整體穩(wěn)定性,有效解決堤身質(zhì)量問(wèn)題和堤基隱患。
  4.4較寬的淤背區(qū)可利用其土地資源進(jìn)行淤區(qū)開發(fā),發(fā)展黃河經(jīng)濟(jì)。淤區(qū)邊坡上可栽植大量樹木,為黃河抗洪搶險(xiǎn)提供大量物料,同時(shí)也改善了沿黃的生態(tài)環(huán)境。
  4.5可以從河道中挖沙,有一定的疏竣減淤作用,使黃河泥沙變害為利。因此長(zhǎng)期實(shí)施放淤固堤,利用黃河泥沙淤高背河地面,在加固堤防的同時(shí)淤筑“相對(duì)地下河,使地上“懸河”形似地下流水,實(shí)現(xiàn)黃河的長(zhǎng)治久安。
  5、機(jī)淤固堤的實(shí)踐效果
  為提高堤防強(qiáng)度,自20世紀(jì)70年代初開始,黃河職工根據(jù)黃河多泥沙的特點(diǎn),自制了簡(jiǎn)易挖泥船,在黃河河道中挖取泥沙,利用水力管道將泥沙輸送至大堤背河側(cè)沉放,將黃河大堤加寬50-100米,取得了顯著得效果。據(jù)統(tǒng)計(jì),至2000年黃河下游已完成機(jī)淤固堤土方6億m³,通過(guò)填平背河側(cè)的低洼坑塘.加大堤防寬度,延長(zhǎng)了滲徑,增強(qiáng)了堤身的穩(wěn)定性,對(duì)解決漏洞、滲水、管涌等險(xiǎn)情有顯著的作用,有效的提高了堤防防御洪水的能力。實(shí)踐證明,凡是進(jìn)行淤背固堤且達(dá)到加固標(biāo)準(zhǔn)得堤段,發(fā)生大洪水時(shí)在背河都沒有險(xiǎn)情發(fā)生。除此之外,由于其取沙于河床,符合以黃治黃的方針,還有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
  6、機(jī)淤固堤施工中應(yīng)注意的問(wèn)題
  (1)選擇好責(zé)任心、事業(yè)心強(qiáng)的船長(zhǎng)和主機(jī)手。俗話說(shuō),工作好與壞全靠班長(zhǎng)帶,對(duì)機(jī)淤固堤來(lái)說(shuō),船長(zhǎng)和主機(jī)手就是這一班人的班長(zhǎng),選好班長(zhǎng),就能把這一班人帶好,把工作做好。
  (2)截滲溝、退水渠開挖時(shí)要注意離開淤區(qū)堤腳外一定距離,以免施工時(shí)造成圍格堤塌陷堵塞截滲溝。截滲溝要按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)開挖,避免偷工減料,挖的不夠深、不夠?qū)捊档徒貪B溝使用壽命。
  (3)狠抓機(jī)淤固堤工作三要素:含沙量、出水量、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。勤移動(dòng)船位,靈活掌握大水靠溜邊,小水肯嫩灘的規(guī)律,使含沙量經(jīng)常處于最佳狀態(tài)。
  (4)為減少淤區(qū)的泥沙流失,排水口的排出水流的泥漿濃度應(yīng)控制尾水含沙量小于3kg/m³
  (5)土方淤筑中最需注意的問(wèn)題是看護(hù)好圍堤,尤其雨季施工時(shí)最好在圍格堤從上到下鋪設(shè)一層塑料布,以免圍堤決口沖刷附近的田地和建筑物。為確保黃河防洪安全,為沿黃地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供安全保障,盡快消除堤防工程薄弱環(huán)節(jié),黃河水利委員會(huì)根據(jù)水利部部長(zhǎng)汪恕誠(chéng)提出的“堤防不決口、河道不斷流、水質(zhì)不超標(biāo)、河床不抬高”的黃河治理目標(biāo),2002年黃委確定建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化堤防,構(gòu)建黃河防洪保障線、搶險(xiǎn)交通線和生態(tài)景觀線,形成標(biāo)準(zhǔn)化的堤防體系。要求淤區(qū)寬度達(dá)到100米,淤區(qū)高程按2000年設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),建成防洪保障線,100米淤背區(qū)內(nèi)按株距2米,行距3米栽植適生林。可見機(jī)淤固堤在標(biāo)準(zhǔn)化堤防建設(shè)中占有舉足輕重的位置,充分發(fā)揮著其不能替代的作用。