科技信息 。河务专论Ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２００８年第３０期 黄河下游历史口门地质特性及加固措施分析 陈静李新建范沛军 （山东黄河勘测设计研究院 山东济南【摘２５００１ １） 要】本文对黄河下游历史口门土的形成机理、沉积特点、物理力学性质进行了分析，并就加固措施进行了分析评价，提出了以放淤固 堤为主局部结合截渗墙的加固建议。 【关键词】历史口门；加固措施；放淤固堤；截渗墙 黄河下游河道是一条堆积性很强的河道，历史上具“善淤、善决、 泵送至堤防背河形成淤背体的工程措施，主要是通过加大堤防断面， 善徙”的特点。据不完全统计，黄河下游堤防在１９４９年以前２０００多年 延长渗径，降低背河浸润线高程，提高堤防安全保障。放淤固堤施工工 的时间里．决口达１５ｏｏ多次，造成改道的就有２６次。历史上堤防曾经 艺简单，便于长战线施工，还能结合河道淤砂的排放，降低河槽高程， 发生决口处称之为历史口门，其种类可分为冲决口、溃决口、漫决口、 优点是显而易见的。其缺点是工程投资大，工期长，施工中征地拆迁等 盗决口、分决Ｅｌ等。黄河一旦发生洪水，由于这些历史口门存在，堤防 社会问题较多。放淤固堤防护的重点是堤身，不能截断堤基中的渗漏 容易发生渗漏、管涌、流沙等一系列的工程地质问题，从而造成堤防失 通道。能在历时较短的洪水期间使堤身保持稳定，一旦发生历时较长 稳．给人民的生命财产造成威胁。因此，充分认识历史口门，研究其工 的洪水或长期靠溜的情况，堤内外水头差增大，加大了堤基渗流淘蚀， 程地质特性，为防洪工程提供基础数据，进一步消除堤防险点、险段是 可能造成背河堤脚外出现翻砂、管涌，堤身出现蛰陷、裂缝等险情，从 十分必要的。 地质角度而言不能从根本上解决口门堤防渗流稳定问题。 １．口门土沉积特点 目前黄河下游截渗墙主要有混凝土截渗墙和水泥土搅拌桩截渗 １．１堵复口门每当决口之后，须尽早进行堵复，以减少和消除溃 墙两种，混凝土截渗墙是在地面上进行开槽（造孔）施工，在地基中以 水漫游带来的灾害，由于黄河下游处于“悬河”状态，河床高于两岸地 泥浆固壁，开凿成槽形孔或连锁桩柱孔，回填防渗材料，筑成具有防渗 面，堵口工程比较复杂、艰巨。黄河下游堤防堵口历史，自汉代始有记 性能的地下连续墙。水泥土搅拌桩截渗技术是利用多头小直径深层搅 载．至今已有两千多年的历史，培口多用埽工技术，传统的方法是“捆 拌机具把水泥浆喷入土体并搅拌形成水泥土，以水泥为固化剂，固化 厢进占、后浇戗土”，堵复材料为块石、土料、秸料等，成分复杂，土石混 剂和土体之间发生物理化学反应，使土体固结成具有良好整体性、稳 掺，但秸料多具成层性，钻探揭露厚度多在０．０５～０．５米之间，主要为黑 定性、不透水性，并具有一定强度的水泥土截渗墙，达到截渗的目的。 色、灰黑色，局部未腐烂状，有臭味。土料以粘土、壤土或粘性土混掺为 截渗墙防护的重点是堤基，截渗深度可根据地层情况进行调整（以截 主，棕黄～棕灰色，不均匀，无层理，夹杂物较多，呈软塑～可塑状态。在 渗墙底部嵌入相对不透水层０．５米～１米为准），就现在截渗墙的施工 这种情况下，口门范围内的地层较两侧岩性明显不同，其口门范围较 工艺而言，可截断堤基下０～３０米范围内的透水地层。截渗墙工程施工 易判别，口门线比较明显。 难度较大，技术要求高，但施工工期短，占地少，投资相对较小，可从根 １．２未堵复口门 在某些特定的社会和历史条件下，一些口门未 本上解决口门堤防渗流稳定问题。 进行堵复，而是洪水过后水溜变缓而落淤，使口门自然堵复。这种情况 放淤固堤是目前黄河下游规划实施的主要加固措施，理论和实践 下口门范围内的地层具有明显的成层性，一般来说。口门下部沉积的 证明总体是有效的．可行的。防洪监测资料显示，在实施了放淤固堤 地层多为砂性土或砂粒含量较高（根据以往的研究结果，黄河两岸沉 后，个别口门险段在ｌ临河水位不高的情况下仍然发生了淤背区外渗水 积土的粘粒含量平均为１６．５％，粉粒含量平均为６４．４％。砂粒含量平均 的险情。２００６年１月８日～１２日．滨州市滨城区王大夫河段形成严重 为ｌ９．１％，综合考虑砂粒含量大于２０％的土称砂粒含量较高的土）的 的冰塞，道旭险工上首的麻家湾滩低洼串沟进水后，导致大堤偎水，在 少粘性土，中部以砂壤土、壤土过渡，上部为颗粒较细的粘土或壤土． 大堤桩号１７１＋９６０背河淤区坡脚出现渗水、“管涌”现象，有１Ｏ余处冒 均呈浅灰色或灰色，颜色上浅下深。在这些土层中，往往夹有较多的腐 水孔，其中有５处冒浑水。“管涌群”附近１７１＋８８０～１７２＋０００之间１２０ｍ 殖质，呈小块状或条带状分布。口门地层与两侧堤段的地层不对应，分 长淤区坡明显洇湿，渗水出逸点距地面１．６ｍ。直至三月中旬，背河淤 布较为杂乱，主层中往往含有两个以上夹层或透镜体，这与当时水流 区坡脚出水量逐渐减少，３月２５日前后“管涌”积水基本消失。据历史 相当紊乱的沉积环境有关，但总体土质基本均匀，具水平沉积层理。口 资料记载，１７１＋６００～１７２＋１００堤段于１８９２年漏决，属老口门堵复段。 门范围线以下地层多以棕黄色或其它浅色、呈可塑状的粘性土为主． 地质资料显示口门土的特点主要是高含水率、高压缩性、高渗透性，在 且存在较为明显被水冲蚀的痕迹 一些人工堵复段甚至存在厚度较大的柳枕秸料层，具备形成集中渗漏 ２．口门土的物理力学性质分析 通道的条件。所以单纯依靠放淤固堤，并不能完全保障口门堤段堤防 堵复口门土质杂乱，夹杂有块石、秸料等，且各Ｅｌ门填料情况不 安全，在重点口门堤段采用截渗墙方式截断渗漏地层，加固堤防，是必 同，造成其物理力学指导离散性太大，不具备代表性，起不到对同类工 要的。 程的借鉴作用，因此应将研究分析的重点放在未堵复口门上。未堵复 ４．结语 口门提段的土层属新近沉积土，其物理力学性质较差，主要表现在以 历史口门堤段历来是黄委、河南及山东省河务局的在编险点、险 下几个方面：（１）天然含水量大。历史口门一般情况下距现黄河主河道 段，是防洪工作中的重中之重。口门加固的工程措施应结合标准化堤 仅有几十米至几百米，最远处也不过几公里，与主河槽水力联系密切． 防建设以放淤固堤为主，并依据地质勘察资料，对重点堤段特别是人 地下水埋深较浅，砂性土处于湿一饱和状态，天然含水量在２５～３０％之 工堵复堤段采用截渗墙直接截断浅层渗漏通道，确保堤防安全。建议 间；粘性土天然含水量均在３０％以上。（２）压缩性高。历史口门地层因 加大对黄河历史口门堤段的地质勘察力度，运用多种手段获取全面的 沉积年代短，一般处于欠固结状态，据室内压缩试验结果分析统计。粘 地质资料，逐步建立口门险段地质资料数据库，为防洪决策和工程建 性土均为中高压缩性土，压缩系数在０．２０ＭＰａ一１左右．（３）渗透性强。 设提供地质依据 历史口门地层中一般均有强透水层（粉细砂、中砂）存在，其渗透系数 量级在１０—３ｃｒｒｇｓ左右，且厚度较大，洪水偎堤时，大堤内外易形成渗 ［责任编辑：翟成梁］ 漏通道，给堤防稳定造成隐患。 ３．口门堤段加固措施分析 为消除历史口门给堤防稳定带来的安全隐患，近年来黄河管理部 门采取了一系列的工程措施，如放淤固堤、截渗墙、前后戗工程等，对 堤防的稳定起到了一定的加固作用 放淤固堤工程，是利用抽沙设备从河道抽取淤积泥沙．利用管道 ３１６
