浅谈丁坝在航道整治中的应用

摘 要：天然河流常存在水深不足、水流流态险恶等影响船舶通航的现象，为了巩固和提高航道尺度、改善航行条件、扩大通过能力、增加通航里程、提高水运经济效益和社会效益，必须对碍航滩险进行治理，所采取的工程措施即为航道整治工程。我省内河航道整治中整治建筑物多采用丁坝，本文阐述丁坝的作用、结构、施工工艺及整治后效果。

关键词：丁坝 作用 结构 应用效果

天然河流在水流与河床的相互作用下，无时无刻不在变化着。处于自然状态下的河流，常常不能完全满足航行要求，有些地方水深不够，宽度不足，弯曲半径过小；有些区域流速太大，流态险恶阻碍航行。为了满足航行要求，或者提高通航船舶等级，在河流上常需采取一定的工程措施对航道进行整治，整治措施包括浚深河道，建造整治建筑物，渠化河流等，整治建筑物中丁坝在航道整治中常常采用。河道中丁坝建造完成后，能改变和调整水流结构，稳定主流，控制和调整泥沙在河槽内的运动，集中水流冲刷浅滩河床，增加航道水深；改善或消除不利于航行的急弯和汊道，减缓过大的纵向和横向流速，调整不利的水流流态，以达到改善险滩的流态和降低急流滩的流速。成功的整治工程能较大的提高航道尺度，并能长期的维持航道稳定。笔者参与过多条内河航道整治工程，下文论述丁坝这一整治建筑物在工程实践中的应用。

1.丁坝的作用与布置

丁坝是最常用的整治建筑物。丁坝坝根与河岸连接，坝头伸向河心，坝轴线与水流方向正交或斜交，在平面上与河岸构成丁字形，横向阻挡水流。它的主要作用是：未淹没时束窄河槽，提高流速冲刷浅滩；淹没后造成环流，横向导沙，增加航道水深；调整分汊河道的分流比，控制分流；淤高河滩，保护河岸；挑出主流以防顶冲河岸和堤防等。

按照丁坝坝顶高程与水位的关系，丁坝可分为非淹没式和淹没式两种。水流流向非淹没丁坝时受丁坝壅阻，比降逐渐减小，流速降低，接近丁坝时出现反比降，使水流流向河心，在丁坝上下游形成几个回流区，回流区内流速减缓，泥沙容易淤积，这些现象说明，可以利用丁坝加大主流区的流速，冲刷浅滩，使泥沙下移或在坝田内淤积。水位淹没丁坝后，丁坝束水作用大大降低，坝下回流区逐步消失，水流漫过坝顶，形成跌水，在坝后产生螺旋流，这时丁坝主要起导沙作用。

按照丁坝对水流的影响程度，可分为长丁坝和短丁坝。长丁坝有束窄河槽，改变主流线位置的作用；短丁坝则只是导顺主流，保护河岸。

按照丁坝与水流方向的夹角来区分，则可以分为上挑、正挑、下挑丁坝。上挑丁坝，坝轴线与水流交角α90°，丁坝方向指向下游，这种形式，坝头水流较平顺，坝头冲刷坑小而浅。正挑丁坝，坝轴线与水流垂直，坝头冲刷坑和坝田淤积介于上述两者之间。由于夹角不同，丁坝对水流结构的影响也不一样，对淹没式丁坝以上挑形式最好，因为水流漫过后，形成沿坝身方向指向河岸的螺旋流，可将泥沙带向河岸一侧，有利于坝田的落淤。而下挑丁坝螺旋流指向河心，造成坝之间冲刷，危及坝根安全。对非淹没式丁坝，则以下挑为好，此时水流较平顺，所引起的冲刷较弱，上挑坝将造成坝头水流紊乱，局部冲刷激烈。

丁坝的间距直接关系到工程效果和工程量，适宜的间距可以合理的分担水势，保证坝体安全，合理且经济。为防止坝头、坝根遭受严重冲刷，应使下一条丁坝的壅水范围能达到上一条丁坝的坝头，避免坝头发生较大的水面跌落现象。同时应使水流绕过坝头后所形成的扩散水流边线能达到下一个丁坝有效长度范围内，避免坝根冲刷。目前多根据经验确定丁坝间距，以上一条丁坝坝长的1～2倍来确定其间距，一般取1.5倍坝长。

2.丁坝的结构

丁坝结构形式多种多样，由于整治工程是在整条河段上进行，施工线路长，应按因地制宜，就地取材的原则进行选择。广东省内河航道整治多采用抛石筑坝，也有采用石笼抛筑。抛石丁坝采用块石抛堆，表面也可采用砌石整修，一般采用干砌形式，近年来由于施工作业机械化，可以抛筑较大体积的块石，同时合适的石材供应短缺以及人工费用的不断上升，筑坝也多采用抛石护面再理坡的施工工艺。丁坝横断面多为梯形，坝顶宽度一般采用1.0～2.0m；迎水面坡面为1：1～1：1.5，背水面坡面为1：1.5～1：2.0；为了防止丁坝全部同时过水而引起河床的急剧变化，都将坝顶设计成斜向河心的纵坡，纵坡的大小，取决于坝长和与丁坝相接的河岸高度，一般为1：100～1：300；为了防止中、洪水时水流冲刷河岸，切断坝根，在坝根与河岸坡面连接段，紧靠坝根上下游河岸，抛筑坝根护岸，其长度根据土质、流速、坝轴线与水流交角确定，一般是上游护岸5～15m，下游护岸10～25m；坝头处水流湍急，承受的动水压力大，并产生绕过坝头的螺旋流，在坝头稍下的位置形成冲刷坑，必须做加固处理，一般采用扩大坝头、放缓坝头向河坡比、加大坝头处的护底面积等措施。

3.丁坝的施工质量控制

丁坝的施工工艺一般为：抛筑之前，在河岸上设置导标，定好坝轴线，并在坝头处设置标识，当有护底时，抛石可从河岸向河心推进，没有护底时而河床易受冲刷时，应先抛一层块石护底，然后由河岸向河心推进。抛石时，若流速较大，应采用纵向停泊，从河岸向河心方向，沿船的向岸一侧抛石；若流速较小时则可横向停泊，沿船的一侧抛石。为了增加丁坝的稳定性，在坝下游坡脚和坝头等部位，应抛筑较大的石块，并有一定的级配以提高坝的密实度。

丁坝抛筑中常见的质量隐患有块石规格级配不符合要求、坝体中夹杂砂石、坝体坡面坡比不足等，在施工过程中应充分提高施工、监理人员的责任心、质量意识，源头上加强原材料进场验收，对强度、规格和级配均应按频率进行抽检和监理平行检测；施工过程中要制定措施防止砂石等夹杂进入坝体中形成薄弱面，影响坝体稳定；坝面成型后要做好防碰损措施，防止船舶碰撞以及人为损毁。

4.工程实例

东江中游航道整治工程整治建筑物为丁坝，包括新建、旧坝维修等共196条。丁坝横断面为梯形，材料为块石，坝身顶宽1.0m，坝头长11m，顶宽2.0m，迎水坡1：1，背水坡1：1.25，坝身纵坡1：200，坝头向河坡1：3，丁坝坝顶及设计水位以上边坡为抛石理坡，坝根上、下游位置采用抛石棱体护脚；坝根护岸长度上游侧为10m，下游侧为25m，设计水位+0.5m以下为抛石，自然坡度，以上为干砌石。筑坝工程完成后，经对整治前后的测图分析，工程实施后在经历枯洪期考验后，河段的深泓线与规划的设计航槽线基本吻合，河势得到较好的控制，坝田淤积较好，坝头冲刷发展稳定，河岸稳固，对河岸起到了较好的保护，挖槽内流速增加，达到了设计预期的效果。

5.结语

正确的整治措施必须建立在对河性及其演变规律充分掌握的基础上，因此，在进行航道整治时，要做好分析研究，认真总结实践经验，以及进行必要的数学模型计算和物理模型试验。对于丁坝结构形式应综合考虑材料来源、劳动力、机械调遣等因素，采用适合当地情况的形式，做到施工简便、质量可靠、费用合理、整治效果良好。