1 实例工程简介

    王庵控导工程位于开封县袁坊乡王庵村北，距开封县城25km，王庵控导工程始建于1994年，共有坝、垛工程53道，上迎北岸大宫工程的来溜，下导溜至北岸古城工程。主流向南已达王庵工程前，并在-14垛南坐弯，沿-14垛连坝背河行溜。目前-27～-25垛、-14垛、4～5坝、13～33坝靠河，6~12坝不靠河，其中13～33坝靠主流。为满足工程本身的要求以及适应小浪底水库清水下泄的需求，保证工程的完整，提高工程抗洪能力。

该工程的修建特别是铅丝笼沉排坝对控导主流、稳定河势、保障防洪安全发挥了重要作用。

2 坝型比较与选择
    黄河下游床沙的组成较细，河床质粒径D50=0.06～0.1mm，抗御水流的能力很差。由于河道的这种特殊性，一般而言黄河下游多选用散石沉排、铅丝笼沉排、柳石枕沉排等。
    散石沉排实质就是在坑槽内填抛块石加强工程的基础强度和深度。但由于挖槽的宽度根据冲刷坑深度及水流冲刷部位的强弱来决定，单个块石的重量有限，散石沉排体会随着工程前冲刷坑的深度变化而变形，有出险的几率。
    利用传统柳石结构初始筑坝时，旱工部分一般挖槽深度2～3 m，水中进占仅能修筑水底以上部分，一般水深2～5m，一次难以达到15 m左右要求的稳定深度，所以运用期间必需进行抢险加固。
   铅丝笼沉排是利用铅丝笼将散石集结为一个整体，增加了个体的体积与重量，减少了洪水来时对单个石块的冲刷致其走失现象。经比较分析我们采用铅丝笼沉排体加固丁坝。
3 排体设计
   铅丝笼沉排排体结构是由反滤布、压载、裹护体护坡组成。设计内容包括结构的选择和稳定性校核。
3.1 反滤布
   铅丝笼沉排底层采用无纺土工布做反滤布，上层采用编织布以防止铅丝及块石刺破无纺土工布。反滤布既要满足保土性、透水性，又要有一定强度。一般选用300ｇ／ｍ²的无纺土工布做反滤布，造价低且适应性强，得到广泛的应用。
3.2 沉排压载
    铅丝笼沉排系用铅丝编制结成网格的笼状物体，内填块石，网格的大小以不漏填充的石块为限。王庵根石加固工程铅丝笼沉排设计采用8^＃铅丝为笼筋，10^＃铅丝编制成网格，并在结点处，上下左右用铅丝连接起来，以增加石笼的整体性。
3.3 冲刷深度确定

护岸沉排，由于水流侧蚀作用受到了限制，排脚处河床必然冲深，排脚伸出坡脚的尺寸，应满足河床冲至最低高程时排体坡度仍能维持稳定，并很好地保护岸坡。
   采用潜坝的水流条件（阿尔图宁公式）计算沉排前冲刷坑深度（△ｈ）：

式中：ν为坝前平均行进流速44.4ｍ／ｓ；ｍ为沉排终止后的边坡系数，ｍ＝2；α为沉排与水流夹角，α＝45°。
3.4 沉排宽度计算

式中：△ｈ为沉排前冲刷坑深度；ｍ为沉排终止后的边坡系数，ｍ＝2 。

3.5 抗滑稳定分析
排体的抗滑稳定安全系数为：

式中：L2、L3为分别为斜坡段沉排长度与斜坡坡脚外沉排长度（ｍ）；α为坡角；ｆ_ｃｓ为沉排与坡面间摩擦系数；F_ｓ为抗滑稳定安全系数，取值不小于1.3。
3.6 沉排压载计算

式中：ω为排体面积（ｍ^２）；ｈ为排体厚度（ｍ）；γ石为块石容重（ｋｇ／ｍ^３）；γｓ为块石比重。
4 工程施工
   河道工程的施工，就其施工大环境而言可分为旱工和水工两种。旱工作业就是在黄河河道滩地上施工，传统意义上的旱工作业除了工程主体的土方填筑之外，考虑到工程的稳定，还要在滩面上用机械开挖一个坑槽并对坑槽进行处理且沉埋防冲体或裹护体。该工程的铅丝笼沉排坝施工即采用旱工作业。
4.1 施工工艺
   先用泥浆泵开槽（或用大型机械开槽），然后清理坑槽，开始铺设土工织物（其中有纺布在上，无纺布居下），土工织物上铺放一定厚度的柳秸料垫层，运输石料到基坑内，开始装笼作为压载体，铅丝笼沉排体施工完毕后，再在其上部覆压土体即可。进行施工时干扰因素小，修筑及防护方便，施工工艺也不复杂，易于操作，与传统的柳石结构比减少了柳秸料的运用，有利于保护人类的生存大环境，这将是今后河道工程施工的一种趋势。
4.2 施工注意事项
   采用泥浆泵挖槽时，要随时注意土质情况，校核土与布的摩擦系数和钢筋数量，严格按设计控制挖槽深度，必要时配以水泵排水。预制的铅丝网片要用钢筋作骨架，严格控制网眼大小。块石装笼时注意保护土工布，必要时可在土工布上铺放0.1ｍ的沙土，石块从下而上由小到大，笼口必须绑扎结实。