重复组装式导流桩坝应急抢险技术研究与探索

为解决传统技术手段不能及时、有效地控制黄河下游游荡型河段畸形河势等问题,开展了以吊车、高压水流射孔器等为主要施工机具进行插(拔)桩的重复组装式导流桩坝理论研究、现场试验等,并在欧坦工程应急抢险中进行了应用。结果表明:重复组装式导流桩坝施工简单快捷、安全可靠、投资少;减缓流速的效果明显,可有效地控制河势,减少并控制险情的发生,保护滩地和工程的安全;只需花费有限的拆除、搬运费用,即可重复使用。

基于Flow-3D的东安工程桩坝冲刷数值模拟研究

透水桩坝因其独特的缓流落淤效果而在黄河流域得到广泛应用,其作为不抢险建筑物设计,但在多年的运行过程中,黄河下游复杂的冲淤情况使透水桩坝出现了不同程度的磨损、位移,东安工程甚至还发生了桩排倒塌。为厘清透水桩坝出险原因,利用Flow-3D软件对东安工程分别进行入流角度为45°、60°、90°的冲刷数值模拟,结合工程现场采用多波束测深系统测量所得数据,实现了透水桩坝冲刷仿真模拟的精准建模。结果表明:60°、90°入流角度的冲刷深度与实测断面冲刷深度拟合较好,最大误差仅为9.4%,模拟结果比较理想;Flow-3D软件对透水桩坝冲刷模拟有较好的适用性。研究成果可为透水桩坝的设计和后期安全运行提供依据。

护岸式透水桩坝缓流落淤效果及桩部冲刷过程

通过河工动床模型试验 ,结合理论分析 ,对护岸式透水桩坝应用于黄河的缓流落淤效果及桩柱附近局部冲刷过程进行了研究。认识到影响透水桩坝缓流落淤效果的因素、坝后滩地淤积形态及过程、透水桩坝坝前的局部冲刷过程及形态 。

透水桩坝对黄河下游河势控导效果

对透水桩坝在黄河下游的应用情况及动床实体模型试验结果进行了分析。与传统丁坝相比,透水桩坝具有结构简单、施工机械化程度高、运用安全可靠、不用抢险、占地少等优点。建议:在实际应用中将透水桩坝的平面位置按规划治导线向河中推进一定距离,以弥补其透水过流后导溜部位后靠而控导能力较弱的不足;进一步开展透水桩坝布局及位置的试验研究,为合理布置工程提供科学依据。

透水桩坝导流落淤效果研究

利用实体模型对透水桩坝导流冲淤情况及桩坝前后水力特性进行了研究，结果表明：①随着人流角的增大，透水桩坝的导流能力逐渐减弱；②在透水率分别为27％、33％、43％条件下，不管人流角度大小，透水桩坝前冲刷达到稳定后，桩坝前、后水位差一般在0．05—0．15m之间；③人流角分别为30^o、60^o和90^o时，透水桩坝前、后最大垂线平均流速比值分别为3．5、2．0和1．3；④透水桩后滩地淤积部位、范围和淤积量与来流含沙量、人流角和桩坝透水率有关；⑤透水桩坝前的冲刷坑形状为一近乎平行于桩坝的长条状冲坑，当人流角分别为30^o、60^o和90^o时，透水桩坝前最大冲刷坑深度分别为18．0-19．0、19．5-19．9m和19．9-20．7m。

透水桩坝前冲刷坑深度影响因素探讨

通过模型试验对透水桩坝前冲刷坑深度的影响因素进行研究。受透水桩坝前螺旋环流淘刷,坝前冲刷坑形状为一近乎平行于桩坝的长条状冲坑,与透水桩坝连线方向一致。在来流含沙量及床沙组成不变的情况下,最大冲刷坑深度一般出现在主流顶冲段或稍偏下游部位。透水桩坝的坝前最大冲刷坑深度主要与来流单宽流量、入流角、桩坝透水率等因素有关,其中单宽流量对冲刷坑深度的影响最大。通过试验实测资料进行回归分析,得到最大冲刷坑深度与来流条件之间的无量纲表达式。

黄河下游透水桩坝控导效果模型试验研究

通过河工动床模型试验 ,对沿治导线布设形式的透水桩坝在黄河下游控导河势的效果进行了研究。结果表明 :在试验方案及水沙条件下 ,透水桩坝可以起到较明显的控导作用 ;坝后过流上滩的水势主要与透水率及坝后滩地落淤状况有关 ,上滩水量也主要取决于透水率的大小。另外 ,因桩柱的绕流作用 ,靠桩根会形成沿坝走向的沟槽 。

重复组装式导流桩坝设计指标分析

根据重复组装式导流桩坝在黄河下游欧坦抢险工程的总体布置方案，结合抢险工程特定的施工环境、工程自身的安全要求以及实际的水沙情况等，研究确定了该坝的设计流量及相应水位，结合以往工程经验确定了其合理的平面尺寸，并对存在的问题进行了总结。结果表明：①为保证安全，需在根据设计流量确定相应桩顶高程后预留0.1-0.2 m的超高；②尽可能采用最大冲刷深度来确定设计桩长；③应加大桩径、维持桩间距，以减小透水率。

重复组装式导流桩坝施工消耗量研究

分析了重复组装式导流桩坝在欧坦抢险施工过程中的水文、气象和现场地质条件,结合施工过程中对人员、材料、机械使用数量和工作过程的观测,定量分析了重复组装式导流桩坝施工定额中人员、材料、机械的消耗量。结果表明:重复组装式导流桩的费用为12.8万元/100 m,在单桩长20 m的情况下,每100延米的桩坝投资约为320万元;与传统的土石结构抢险坝相比,重复组装式导流桩坝在施工的抗干扰性、工程投资、日后的管理维护等方面均表现出一定的优势,具备推广应用的前提条件。

黄河下游桩坝水上修筑方法探讨

比较了现有桩坝的施工方法,介绍了振动沉桩法的特点和在国内的应用情况,对水上修筑桩坝的方法进行的研究表明:无论是修筑通道法还是建造浮箱平台法,施工方法都较为简便、工艺简单,工期设置更为灵活。

浅谈透水桩坝设计

黄河是世界闻名的多泥沙河流,素以善淤、善决、善徙著称。人民治黄以来,为了控导河势,稳定主流,开展了大规模的河道整治工程。但工程结构一直沿用传统的埽工结构及抛石、砌石结构,大多为浅基,靠抢险抛石加固基础,以致每年要投入大量的人力物力进行防汛抢险。因此,如何采用新技术、新材料改进传统工程结构,使之少抢险或不抢险,是摆在当代治河人面前的一项重要课题。自70年代开始。

透水桩坝在渭河的设计分析

咸阳引石过渭工程穿渭河倒虹段除险加固工程采用透水桩坝进行加固处理,系统全面的钢筋混凝土桩坝技术在渭河上乃至全省均是首次进行使用,透水桩坝的设计没有相关规范标准及类似工程经验,设计计算理念尚不完整。通过改变以往河道整治的传统工艺,吸取黄河上已有桩坝工程的先进技术经验,经分析论证,沿渭河干流拦河修建混凝土灌注桩240根。通过对透水桩坝的受力特征进行分析。结果表明设计满足规范要求。通过导流落淤控制河势,避免传统结构型式抢险而大量抛石的局面,实践表明,该设计方案施工方便、投资较小,具有显著的社会效益,可为类似案例提供借鉴。

振动沉桩法修筑黄河下游桩坝可行性分析

通过介绍振动沉桩法的特点和在国内的应用情况,认为在黄河下游河道内采用振动沉桩法修筑桩坝是可行的,并提出了在旱地和水上的相应施工方法。

河南焦作张王庄控导工程桩坝曲线段施工放样

新建张王庄控导工程设计采用钢筋混凝土桩坝结构。设计图纸给出的桩基坐标不能满足施工需要,在桩坝圆曲线段桩基中心坐标内业计算、中心坐标放样的基础上,对后方交会、间隔桩位定位等放样方法进行了分析。

桩坝结构的计算分析

利用力学原理,对不同工况下桩坝的受力特征进行了计算分析和对比.结果表明,当桩的净距太小时,隙流冲刷与主流冲刷会独立进行,且前者远弱于后者,使桩体遭受巨大的水、土压力,桩的埋深以及长度被迫增加,致使结构设计困难、安全度降低.

基于MIKE21的河南省东安透水桩坝水流数值模拟

透水桩坝作为新型河道整治建筑物,因其独特的缓流落淤效果而作为不抢险坝在黄河下游得以应用。不同透水桩坝的透水率在修建时已经确定,但在实际运行过程中,透水桩坝在复杂的水流情况下出现了不同程度的磨损、位移,造成了桩坝与设计工况出入较大。以东安透水桩坝工程为研究对象,根据花园口水文站水文资料,利用MIKE21 FM软件构建了东安工程二维水动力模型,对2021年1月1日至4月12日现场进行模拟,并利用4月12日实测资料对模型进行验证。结果表明:模拟断面流速与实测断面流速最大误差为8.55%,模拟结果比较理想;MIKE21 FM软件对东安工程河道水动力模拟有较好的适用性。研究成果可为透水桩坝的安全运行提供参考。

透水桩坝设计

自70年代开始,黄委会河务局及山东、河南两省局就成立了专门研究小组,对黄河河道整治工程中如何采用新技术、新材料改进传统工程结构这一问题进行试验研究,研究成果指出:黄河下游新结构丁坝经工艺、性能、施工、应用效果、经济等多方面综合比较,较为成熟的结构主要有两大类,一是以土工织物为排体的各种压载物组成的沉排坝,二是以砼为主体的透水桩坝.从理论上分析透水桩坝更容易满足不抢险或少抢险的设计要求.1997～1998年,根据黄委及省局要求,山东黄河勘测设计院对透水桩坝的坝型结构做进一步优化设计,根据这几年的设计情况,谈谈对有关透水桩坝设计研究的认识和体会.

钢筋混凝土插板桩坝在河道整治中的应用

钢筋混凝土水力插板桩坝在黄河河口地区河道整治中的应用,获得了较好的经济效益和社会效益。通过对八连控导、十四公里工程、清3控导工程进行的技术分析和社会评价,认为该技术在河道整治工程运用中技术上可行,对环境的影响是利远大于弊,值得推广。

施工扩孔作业对透水桩坝的影响

透水桩坝是近年来在黄河河道控导工程中采用的新坝型,它有独自的优势和良好的发展前景。透水桩坝工作条件复杂,影响因素众多,其中施工中的扩孔作业对桩坝运行有重要影响。在桩距较小的情况下实施扩孔作业,可使滩面以下的桩体实际上联为一体,减小了桩间隙的通透性,使坝前主流冲刷坑大大深于坝后隙流冲刷坑,桩坝将因此受到背河侧巨大的水、土压力。这不但增大了桩体埋置深度,而且也削弱了桩坝的结构安全度。

钢筋混凝土灌注桩坝结构计算分析

黄河下游传统的柳石结构坝垛易出险,为改变被动抢险的不利局面,近几年开始在黄河下游逐步推广钢筋混凝土灌注桩坝。为设计出合理安全的桩基,以SBNWF法为基础,建立了合适的数学模型,并开发计算软件进行结构受力计算分析,较好地解决了桩-土之间相互作用时的内力传递问题,也为工程设计提供了可靠、精确的计算成果。