浅谈机淤固堤在黄河下游堤防加固中的作用

黄河是世界上著名的“地上悬河”，一旦大堤失事形成决口，整个黄河就要改道，形成毁灭性的灾害。因此在黄河下游，全靠两岸的堤防对洪水约束，现在的黄河堤防是在历史民埝的基础上经过多次加修而成的，基础与堤身都存在许多问题，而且堤身单薄，难以抵御标准内洪水。人民治黄以来，每次发生大洪水，堤防都发生渗水、管涌甚至漏洞等险隋出现，因此保证堤防强度历来十分重要，淤背固堤是黄河职工在黄河下游治理实践中的一项重要发明，开始于20世纪70年代，已经实施40多年了 实践证明，通过机淤固堤增加堤身断面，是黄河下游堤防加固的有力措施。
　　1、黄河下游堤防存在的主要问题
　　基础透水性较强，很难进行处理；历史上决口的口门较多，堵口时留下了许多秸料等杂物，形成隐患，大堤经过多次加高，形成堤身质量参差不齐，特别时历史上修堤多是动员民工进行抢修，质量难以保证。由于历史的原因，堤身内部有许多的碉堡、军沟等隐患·堤身土质较差，多是沙性土，抗渗和抗冲性能都较差，堤身内部接头、裂缝和洞穴较多。
　　2、机淤固堤的基本原理
　　堤防加固的有力措施是加大堤防断面，为此需要大量的土方，同时要解决土源问题。黄河每年都有大量的泥沙淤积在河道内，合理的利用河道泥沙加固堤防是进行黄河下游治理的有效途径。黄河下游的机淤固堤就是采用机械设备将黄河河道内淤积的泥沙，利用水力管道输送至大堤背河侧沉放，既加固了堤防，又为黄河淤积的泥沙解决了出路。
　　3、机淤固堤的生产环节
　　机淤固堤是采用机械设备在黄河河道中挖沙，利用水力管道输送至大堤背河侧沉沙。自20世纪7O年代开始，黄河职工根据黄河多沙的特点，自制了简易冲吸式挖泥船，利用高压水流破坏河床土体，形成泥浆，利用水力管道输送，将含有大量泥沙的泥浆输送至黄河大堤背河进行沉放。黄河上机淤固堤是从简易吸泥船开始，通过多年实践，已经发展到挖泥船、水力冲挖机组、组合机泵等多种机械并举。主要生产环节包括造浆、泥沙输送和泥沙沉放。这三个环节构成了机淤固堤的生产全过程，缺一不可，而且其中任何一个环节对系统的生产效率和生产成本都起着决定性的作用。
　　3．1造浆
　　就是将已经沉积的固体泥沙与水混合，形成可以流动的泥浆，为水力输送泥沙创造条件，以便通过抽取泥浆的手段达到取土的目的。在机淤固堤中，造浆是最为重要的环节之一，工程建设需要的是土料，泥浆中的水对于工程本身而言并不重要 水只是作为土的载体，在土料沉放后还需要排掉。因此以取土为目的抽取泥浆时，希望单位体积的泥浆内所含的水越少越好，同时，抽取的泥浆还应有足够的数量。
　　在实际生产中，造浆的方式有多种，可以采用不同的机械和手段。按照形成泥浆的原理不同，造浆的基本方式可以分为：水流挟带式、水冲式和机械扰动式。
　　3．2输送
　　输送就是将制造的泥浆输送到设计地点。黄河下游的机淤固堤主要采用泥浆泵和水力管道进行有压输送，泥浆在压力作用下发生流动。在输送距离较近时，一般采用单级泵输送，在排距较远，单级泵输送困难时，需要进行接力输送。
　　3 3沉放
　　就是按照设计将泥沙沉放到指定地点，达到加固黄河大堤的效果，这是机淤固堤的最终目的。通过水力管道输送到大堤背河侧的是泥浆，泥沙沉放需要将泥浆中的水与泥沙进行分离，将水排走，将泥沙按照工程设计进行堆放。此外，由于在河道内挖取的泥沙颗粒较粗，多为粉沙和细粉沙，遇风雨天气易产生风沙和水土流失，所以，沉放这一环节也包括对淤背体的防护，即在沉沙到一定程度后，采取必要的措施，以保证工程的完整性和耐久性，达到设计要求。
　　在黄河下游实施淤背固堤，泥沙沉放的基本方法与一般水力填充基本相同，主要工作程序包括：(1)修筑施工围堰。(2)沉沙排水。(3)整形。(4)表面防护。
　　4、机淤固堤的优越性
　　长期实践证明，机淤固堤有着其它方案无法比拟的优点：
　　4．1由于机淤固堤通常在黄河河道内取土，减少挖毁农田。按平均挖深1.0米计算，每1.0万m³土挖毁1.0hm²农田，黄河下游已经完成的机淤固堤土方，与挖地取土相比，共计减少挖毁农田近6万hm²，相当于近百万农民的耕地。当前国家提出解决“三农”问题，对支援粮食生产、保护农民利益、促进农业增收都是十分有利的。
　　4．2可以减少国家的建设投资，由于采用了水力输送和减少了挖地的赔偿，工程费用也相对减少，与人工或机械施工比较，单位土方工程的造价，在相同的施工条件下，可减少20％～40％，节约了大量的工程投资。
　　4．3机淤固堤将堤身、堤基的渗流稳定问题，填筑不实、土质不良、獾狐洞穴等隐患问题一并处理，可以显著提高堤防的整体稳定性，有效解决堤身质量问题和堤基隐患。
　　4．4较宽的淤背区可利用其土地资源进行淤区开发，发展黄河经济。淤区边坡上可栽植大量树木，为黄河抗洪抢险提供大量物料，同时也改善了沿黄的生态环境。
　　4．5可以从河道中挖沙，有一定的疏竣减淤作用，使黄河泥沙变害为利。因此长期实施放淤固堤，利用黄河泥沙淤高背河地面，在加固堤防的同时淤筑“相对地下河，使地上“悬河”形似地下流水，实现黄河的长治久安。
　　5、机淤固堤的实践效果
　　为提高堤防强度，自20世纪70年代初开始，黄河职工根据黄河多泥沙的特点，自制了简易挖泥船，在黄河河道中挖取泥沙，利用水力管道将泥沙输送至大堤背河侧沉放，将黄河大堤加宽50-100米，取得了显著得效果。据统计，至2000年黄河下游已完成机淤固堤土方6亿m³，通过填平背河侧的低洼坑塘．加大堤防宽度，延长了渗径，增强了堤身的稳定性，对解决漏洞、渗水、管涌等险情有显著的作用，有效的提高了堤防防御洪水的能力。实践证明，凡是进行淤背固堤且达到加固标准得堤段，发生大洪水时在背河都没有险情发生。除此之外，由于其取沙于河床，符合以黄治黄的方针，还有着巨大的经济效益和社会效益。
　　6、机淤固堤施工中应注意的问题
　　(1)选择好责任心、事业心强的船长和主机手。俗话说，工作好与坏全靠班长带，对机淤固堤来说，船长和主机手就是这一班人的班长，选好班长，就能把这一班人带好，把工作做好。
　　(2)截渗沟、退水渠开挖时要注意离开淤区堤脚外一定距离，以免施工时造成围格堤塌陷堵塞截渗沟。截渗沟要按设计标准开挖，避免偷工减料，挖的不够深、不够宽降低截渗沟使用寿命。
　　(3)狠抓机淤固堤工作三要素：含沙量、出水量、运转时间。勤移动船位，灵活掌握大水靠溜边，小水肯嫩滩的规律，使含沙量经常处于最佳状态。
　　(4)为减少淤区的泥沙流失，排水口的排出水流的泥浆浓度应控制尾水含沙量小于3kg／m³
　　(5)土方淤筑中最需注意的问题是看护好围堤，尤其雨季施工时最好在围格堤从上到下铺设一层塑料布，以免围堤决口冲刷附近的田地和建筑物。为确保黄河防洪安全，为沿黄地区社会经济发展提供安全保障，尽快消除堤防工程薄弱环节，黄河水利委员会根据水利部部长汪恕诚提出的“堤防不决口、河道不断流、水质不超标、河床不抬高”的黄河治理目标，2002年黄委确定建设标准化堤防，构建黄河防洪保障线、抢险交通线和生态景观线，形成标准化的堤防体系。要求淤区宽度达到100米，淤区高程按2000年设防标准，建成防洪保障线，100米淤背区内按株距2米，行距3米栽植适生林。可见机淤固堤在标准化堤防建设中占有举足轻重的位置，充分发挥着其不能替代的作用。