河道崩岸治理方法及典型實例分析

仲 琳，臧英平，錢海峰，周玲霞

（江蘇省南京市長江河道管理處，210011，南京）

一、河道崩岸治理方法應(yīng)用概況

常見的河道崩岸治理方法主要包括：拋石、四面六邊體框架群、混凝土鉸鏈排和柴排等。這些工程方法廣泛應(yīng)用于各種崩岸岸段的治理，但是由于采用的形式不同，各種方法都有其適用范圍，在工程實踐中應(yīng)正確區(qū)分河道形式和流場特征，結(jié)合經(jīng)濟條件分析得出適用的治理方案。在條件復雜時也可以同時考慮多種工程手段相互結(jié)合的方法。為協(xié)助工程人員選擇合適的治理方法，本文對上述4種崩岸治理方法的適用范圍、優(yōu)勢與缺陷進行詳細的比較。綜合主要治理崩岸的形式及特征見表1。

拋石護岸在使用時，要通過計算用一定粒徑范圍內(nèi)的塊石將崩岸地段從深泓到岸灘均勻拋成一定厚度的塊石層，全面覆蓋易崩塌的河道岸邊，增加其抗沖能力，穩(wěn)定河勢，起到護堤作用。一般情況下，拋石厚度應(yīng)不小于拋石粒徑的2倍，水深流急處宜為3～4倍。在水流頂沖段，河床有局部沖刷坑且深泓距岸較近（60～100 m 以內(nèi)）的河段，應(yīng)拋至深泓；非迎流頂沖段，枯水位以下坡度較陡， 應(yīng)拋至岸坡坡度 1∶3～1∶4 處，或一定深槽高程處；枯水位以下坡度較緩（緩于 1∶3）必須護岸時，應(yīng)視其水流、邊界條件和崩岸強度，拋至一定的深槽高程處。

四面六邊體框架群在使用時，將多組捆扎成串的框架拋入近岸水中，構(gòu)筑成各種形式的堆積體，使水流通過框架堆積體后流態(tài)發(fā)生改變，將流體對岸坡的沖刷變?yōu)椴粵_或淤積，從而達到保護堤岸、穩(wěn)定坡腳、減小沖刷坑深度、淤臨造灘、控導河勢等目的。

混凝土沉排是一種集抗沖、反濾于一體的整體式新型護岸結(jié)構(gòu)。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，鉸鏈沉排護岸適用于岸線比較平順、岸坡較緩且比較平整的河段，并需對排體頭尾部進行裹頭處理，前沿需加拋塊石鎮(zhèn)腳。在岸線變化大、岸坡陡而地形變化大的河段，以及在已有大量拋石守護的岸段不宜采用，若需在這些岸段采用，應(yīng)在沉放排體前先將岸坡加以全面平整。

柴排是用柳枝或雜樹枝編扎而成，面積為成千平方米的片狀結(jié)構(gòu)物。它對河床平整度和岸坡坡度要求高，排體下不宜有拋石堆，要求有足夠的工作水域、陸域，排區(qū)內(nèi)不宜拋錨泊船，排體主要材料充足。

表1 主要治理崩岸形式及特征

二、基于長江南京段的河道崩岸治理實例

1.長江南京段治理概況

數(shù)十年來，在南京河段的護岸工程中主要應(yīng)用了拋石、預制混凝土鉸鏈沉排、柴排、鋼筋混凝土正四面六邊體框架等。這些護岸工程技術(shù)在崩岸段防護與治理方面都有不可忽視的作用，在長江南京段應(yīng)用，都取得了較好的效果，獲得了許多寶貴的工程經(jīng)驗。表2為長江南京段崩岸岸段治理方法統(tǒng)計表。

2.三江口窩崩治理實例分析

（1）窩崩形式及原因

2008年11月18日，長江南京河段棲霞區(qū)龍?zhí)度俅逵亚f圩 （即三江口）發(fā)生崩岸，形成長約340 m、崩進230m的窩崩。此次窩崩面積約5.3萬m2，崩塌土方量約110萬m3，導致約200m長的主江堤遭受水毀，龍?zhí)督值阑▓@水廠取水頭塌入江中。根據(jù)現(xiàn)場測圖和歷史資料對比分析，該處發(fā)生窩崩的原因主要有三個方面：一是長江南京河勢總體穩(wěn)定，棲霞龍?zhí)稄澋乐髁骶€也相對穩(wěn)定，但由于崩岸處位于棲龍彎道的下端，中低水位時水流貼岸，深槽刷深，水下岸坡變陡，導致水下岸坡失穩(wěn)；二是崩岸處上游邊界條件復雜，且位于長江二期整治工程護岸加固段尾端和三江口向儀征水道水流過渡段，水流紊亂，防沖能力不足；三是近幾年長江清水下泄，來沙量偏少，水流挾沙能力增強，打破了原有的深槽沖淤變化規(guī)律，水流貼岸和頂沖岸段以沖刷為主，抗沖能力薄弱地段易形成坍塌。

（2）窩崩治理目標

三江口窩崩治理主要經(jīng)歷了兩個階段，一是應(yīng)急搶險，二是節(jié)點護岸加固工程。

應(yīng)急搶險工程根據(jù) “守兩肩、護周邊、先促淤、后封口”防護原則，主要由兩部分組成：一是通過對崩窩采取水下拋石防護來遏制窩崩發(fā)展，為后期綜合治理創(chuàng)造條件。二是對損毀的主要江堤進行退堤設(shè)計，以滿足該區(qū)防洪安全的要求。

搶險工程受時間緊等因素制約，工程實施的范圍有限，標準也相對較低，三江河口附近岸段仍是棲霞龍?zhí)抖巫顬楸∪醯沫h(huán)節(jié)，迫切需要對三江口節(jié)點岸坡進行全面防護，以保證節(jié)點的河勢控導作用和沿岸的防洪安全及下游鎮(zhèn)揚河段的河勢穩(wěn)定。2009年12月實施三江口節(jié)點護岸加固工程，此次工程的主要任務(wù)是對三江河節(jié)點進行護岸加固，鞏固三江口窩崩搶險護岸工程，以守三江口節(jié)點為目標，保持棲霞龍?zhí)抖渭跋掠捂?zhèn)揚河段的河勢穩(wěn)定，為沿江港區(qū)建設(shè)提供一定的基礎(chǔ)條件。

表2 長江南京段崩岸岸段治理方法統(tǒng)計表

（3）治理方案及優(yōu)化

應(yīng)急搶險工程布置根據(jù)塌方岸段水下地形，以及考慮窩崩可能發(fā)展的實際情況，布置水下拋區(qū)長400 m，寬75 m，均厚1.5 m。拋區(qū)上端與原二期整治工程相銜接，下端延伸至口門下游75 m，拋石量45 000 m3。堤防退建主要結(jié)合龍?zhí)陡蹍^(qū)段現(xiàn)有的堤防形式，工程采用鋼筋混凝土防洪墻，斷面呈L形，底板高程4.0 m，寬5.2 m；墻頂高程9.87 m（含10 cm預留沉降量）。根據(jù)龍?zhí)兜貐^(qū)類似經(jīng)驗，防洪墻基礎(chǔ)采用直徑為0.5 m的水泥攪拌樁，間距1 m，樁長以打入第二層粉砂層土1 m控制。同時為滿足防滲要求，在第一排樁之間套打直徑0.5 m、長5.0 m的短樁，形成連續(xù)的防滲幕墻，以延長滲徑長度。

三江口節(jié)點加固工程布置根據(jù)對歷年水下測量圖比較可知，窩崩口上游側(cè)水下地形的變化不大，而下游側(cè)較為明顯，窩崩口至下游中石油碼頭護岸工程分別為1985—1987年實施，工程標準偏低，前緣拋石厚度只有1.25 m，內(nèi)檔拋石厚度只有0.5 m，總寬72～96 m，其后1992年對三江河口上游1985年拋區(qū)前沿進行了加固，寬12 m，厚1.25 m，而目前該岸段坡前普遍沖深10 m左右，原有塊石經(jīng)過20多年的運行，流失損毀較多，且龍?zhí)镀咂诮ㄔO(shè)正在籌備之中，其碼頭建設(shè)也將對該岸段進行相應(yīng)的防護，因此，主要應(yīng)對崩窩口下游側(cè)岸坡進行防護，主要護岸范圍為：

①在窩崩口內(nèi)進行護岸，防止岸坡進一步?jīng)_刷，促使窩內(nèi)泥沙沉積；口門處在應(yīng)急搶險工程中防崩層寬度較窄，現(xiàn)在將其適當加寬。

②窩崩下游至中石油碼頭段在20世紀80年代已實施過護岸工程，但根據(jù)水下地形比較圖可知，-10 m以下岸坡沖刷下切較劇烈，原護岸工程損毀嚴重，大多已失去已有的功能，因此基本按新護段標準實施。近岸區(qū)原護岸拋石厚度較薄，標準較低，現(xiàn)做適當補充拋石。

另外，三江口下游的中石油碼頭下游均未曾實施護岸工程，由于深泓線的逐漸下移，該處岸坡受水流沖刷作用加強，河勢向不利于岸坡穩(wěn)定的方向發(fā)展，亟須采取一定的工程措施進行防護。

三江口節(jié)點加固工程的水下防護為一般防沖設(shè)計，主要是對以往護岸工程的補充，防止水流對岸坡的淘刷造成邊坡變陡、失穩(wěn)。拋石護岸是長江南京河段最常用的工程措施，在經(jīng)濟上有投資省、施工工序簡單等優(yōu)點；該岸段深槽下移避岸，棲龍彎道至儀征水道的過渡段主泓隨之下移右擺，拋石護岸能很好地適應(yīng)該岸段的水流條件；另外該岸線利用率較高，大型物資港口集中，采用平順拋石也有利于岸線的開發(fā)利用。因此，本工程主要采用平順護岸的拋石法進行防護。另外，為使窩崩內(nèi)達到良好的回淤效果，在崩窩口拋投四面六邊體框架進行促淤。工程的水下護岸長1 340 m，崩窩內(nèi)拋四面六邊體框架促淤34 230 m2，主要工程量為：拋石94650m3、四面六邊體44500架。

（4）治理效果分析

搶險工程措施水下拋石部分于2008年12月19日完成，江堤退建（退66m）在2009年4月30日前完成，隨后2009年12月實施了三江口節(jié)點加固工程，于2010年4月完成。

應(yīng)急搶險工程完工后，2008年12月24日水下地形測圖與窩崩發(fā)生第二天即2008年11月19日測圖相比較，結(jié)果表明拋區(qū)上游0 m線淤積2 m左右，-5～-30 m線變化不大；拋區(qū)內(nèi)以淤積為主，窩崩處的0 m線在拋石后微沖微淤，幅度為1 m左右，未繼續(xù)崩退；拋區(qū)下游0～-25 m線都有所淤積，幅度為1～2 m，拋石后岸坡都有所淤積，崩窩也得到控制，深槽的變化趨于穩(wěn)定，達到了應(yīng)急搶險的預期效果。

至2010年3月，節(jié)點加固工程實施后，三江口窩崩口門-15～-25 m線以淤積為主，淤積厚度2 m左右，但深槽有所發(fā)育，-40 m槽沖刷，并出現(xiàn)-45 m沖刷坑，-35 m線也略有沖刷，沖深4 m。崩窩下游岸線有明顯沖刷，深槽也有向下游發(fā)展趨勢。從整體上來看，已拋石岸段變化不大，口門內(nèi)有回淤，窩崩可控，拋區(qū)前沿沖刷調(diào)整。

三、結(jié) 語

拋石、四面六邊體框架群、混凝土鉸鏈排、柴排等護岸結(jié)構(gòu)形式都是經(jīng)過工程檢驗的可靠的護岸型式，各形式都有其優(yōu)點，也有其適用范圍。本文對比了各種護岸形式在不同環(huán)境下的應(yīng)用效果，并在三江口窩崩治理方案中針對工程特征，綜合各護岸形式的優(yōu)勢，在應(yīng)急搶險階段采用拋石護岸穩(wěn)定河床，在節(jié)點護岸加固工程中采用水下拋石和四邊六面體框架群結(jié)合的護岸形式進行促淤，進而與堤防退建和連續(xù)防滲幕墻形成了三江口窩崩的綜合治理方案。經(jīng)過綜合治理后三江口窩崩得到了較好的控制。

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