控導工程的根石是壩體的基礎,一旦根石走失,就會造成坦石滑動,壩體基礎失去穩(wěn)定而坍塌。根石走失是目前控導工程出現險情的主要原因。減少根石走失,及時拋石護根,是保障控導工程安全的關鍵。
1. 根石走失的部位
根石走失的部位與來溜方向和沖刷的部位有關,一般壩垛的上跨角和壩垛前頭受大溜沖刷的可能性較多,此處容易發(fā)生根石走失;其次是壩垛的迎水面、下跨角易受回流沖刷的區(qū)域,也容易發(fā)生根石走失。
2. 根石走失的原因
2.1水流因素
2.1.1水流條件對工程的影響??貙Чこ坛霈F險情一般多發(fā)于中常洪水。因為在發(fā)生較大洪水時,主溜移至河心,水流通道比較順暢,工程一般都是靠邊溜和大邊溜,對工程的沖刷和掏底能力較弱。在發(fā)生中常洪水時,水流容易坐灣,工程易靠大溜和大邊溜,水流對工程的沖刷及淘底能力較強。水流能將護根的石塊沖走,使根石的坡度變陡,壩體失去穩(wěn)定性而出現險情,經常在工地搶險的人常說:“不怕來大水,就怕小水坐灣”。
2.1.3壩岸遭受急流沖刷。控導工程的壩岸在遭到大溜、大邊流沖刷時,水流能將護根的石塊沖走,使根石的坡度變陡而出現根石滑動。
2.1.2橫河、斜河的影響。所謂橫河、斜河就是由于河勢的變化,來溜方向與工程出現較大的夾角,導致水流直沖工程的壩垛,造成工程的根石、坦石被沖揭剝離,壩垛前出現較大的沖刷坑,根石出現滑動而出險。
2.1.3含沙量的影響。水流中的含沙量的大小,對工程根石的穩(wěn)定有一定的影響。當水流流速較小,含沙量較大時對工程影響不大;當水流流速較大,含沙量較大時,水流的拖拽能力較大,容易將根石拖帶走;當水流含沙量較小時,河床常時間遭受水流沖刷,泥沙被水流拖帶走,河床下切,壩垛前易產生較大的沖刷坑,根石易發(fā)生滑動。
2.1.4壩岸基礎的影響。壩垛底部的河床組成對壩垛根石穩(wěn)定性有一定的影響,河床受淤積條件的限制,各河段河床組成也不盡相同,有些地段甚至是多元結構,個別地段存在軟弱夾層。不同組成結構的抗剪和抗滑能力不同,對壩垛整體穩(wěn)定的影響也不同,當河床淺層存在細顆粒粘性土層或弱夾層,且壩垛基礎又座落在其上時,受水流沖刷作用,壩前易產生較大的沖刷坑,造成根石滑動走失。
2.2施工方法因素
2.2.1控導工程加高改建時,把原有根石基礎埋在壩基下,重新往外拋投根石,即使過去已經穩(wěn)定的根石,也會坍塌出險。
2.2.2拋投根石不到位,工程因受水流沖刷出現險情時,在壩頂拋投散石,會造成大量的石塊被水流沖走,一部分則堆積在根石的上部,看似穩(wěn)定實際不穩(wěn)定。
2.2.3旱地施工時,在基槽挖好后,槽內只填散石沒有預埋鉛絲籠,工程一旦著溜,根石容易走失。
2.2.4壩岸根石深度不夠的影響。控導工程的根石,是經過多年的水流沖刷、拋投才形成的,不是一次能夠拋投到一定的深度的。根據多年的探測,控導工程根石的深度一般達到12—15米時,工程一般較少出現險情,如果根石深度不夠,水流淘刷形成壩前沖刷坑,容易是壩體發(fā)生裂縫和蜇動。
2.3塊石重量因素。拋護根石使用的石料重量不足時,壩前流速大于根石啟動流速時,根石不能保持自身穩(wěn)定,就會出現根石被揭走的現象。所以,在拋護根石時一般要選用大于30公斤的石塊,防止石塊被水流沖走。
3.根石走失的搶護方法。
壩岸發(fā)生根石走失,一般可根據出現的情況采取以下方法進行搶護:1、拋塊石;2、拋鉛絲籠;3、拋土袋;4、拋柳石枕。
4.防止根石走失的措施
4.1采用較大塊石和鉛絲籠固根。在實際搶險和施工中采用較大塊石和鉛絲籠護根的方法,對防止根石走失起到過一定的作用。其中鉛絲籠護根的效果較好。在拋塊石護根時,應選用30公斤以上的石塊。使用鉛絲籠護根因投資較大,一般選擇壩的上跨角和迎溜較大的部位使用。工程出現根石走失后,應在險情較重的部位拋投鉛絲籠,然后再加拋散石,防止根石滑動。在發(fā)生根石走失,水流流速較大時,應在險情位置下游拋投鉛絲籠墩,然后拋散石,防止散石被水流沖失。
4.2加強觀測,及時補拋根石。為爭取主動防止險情擴大,控導工程靠河的壩垛應加強觀測,及時探摸根石,發(fā)現根石坡度陡于1:1時,就應及時補充根石,拋石應用鉛絲籠固腳,要一次到位,應先遠后近,先下游后上游,邊拋邊摸,直到拋到穩(wěn)定坡度為止。
4.3采用新材料、新工藝施工。
4.3.1.在旱地施工時,槽底增加鋪設防護土工布。
4.3.2.水中進占時在底勾繩上鋪設土工布,提高工程基礎的抗沖能力,即可節(jié)省投資,又可減輕壩前沖刷,防止根石走失。
總之,控導工程根石走失的原因是多方面的,也是目前工程出險的主要原因,加強工程觀測及時補拋根石是防止工程出險的關鍵,只有做到防患于未然才能把險情減小到最小程度,保障控導工程的安全。