賽克格賓沉箱新工藝在長江崩岸整治工程中的應用

沃玉報 諸青 華長平

摘要：在長江南京段崩岸應急治理中，需要采用新工藝進行護岸加固，以避免崩岸發生。經比較分析，選用賽克格賓沉箱拋石新工藝進行應急治理。重點比較了賽克格賓沉箱拋石新工藝與其他拋投工藝的優勢，并從方案設計、拋前試驗、數據分析及應用情況等方面進行了分析。結果表明，該工藝效果明顯，推廣應用價值較好，可為其他類似工程治理提供應用參考。

關鍵詞：沉箱拋石;崩岸整治;賽克格賓;南京段

中圖法分類號：TV861文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2019.05.009

1研究背景

長江干流江蘇段南京河段全長97km，是《長江流域綜合規劃》確定的重點治理河段之一。經過多年治理，長江南京段河勢得到一定程度的控制，但局部河勢仍在調整，不時產生新的崩岸險工。如新濟洲右緣中下段岸坡崩退、7壩段頂沖上提，危及7壩人工節點的穩定汊道段。三峽清水下泄，河床沖刷加劇，導致長江南京段河道主流平面擺動，水流頂沖點上提下挫，產生新的崩岸險工（如新濟洲汊道七壩至陳頂山段）。河道分流比調整產生新的崩岸險工（如新生洲右汊進口兩岸）。局部河道窄深發生崩岸險情（如下關浦口縮窄段）。

通過分析觀測資料可知，三峽水庫蓄水后，大通站年輸沙量由4.27億t（1951-2002年）銳減至蓄水后的1.45億t（2003～2015年），長江中下游干流河道將自上而下呈現長時期、長距離的沖刷態勢。1991年1月至2014年12月，長江南京段0m線以下河槽沖刷泥沙約1.8億m，河床平均沖刷1m，主要位于-5～15m高程問，其次是-20m深槽區域。長江南京段沖刷態勢、河槽刷深，危及堤防安全、河勢穩定，還影響沿線經濟建設布局和港口碼頭、引排水口等基礎設施及航運的正常運行。

長江南京段部分河勢變化較大，亟待進行應急治理以消除安全隱患。其中，長江南京某段崩岸應急治理工程擬采用賽克格賓沉箱拋石工藝。本文著重闡述賽克格賓沉箱拋石工藝設計及拋前試驗、應用情況。

2工程概況

長江南京段崩岸應急治理工程總投資4.96億元，總長度40.83km，共分7段進行整治。其中，因長江南京某段崩岸基本沒有護岸邊灘，江岸存在左沖右淤的狀況，且近期不會改變。該段岸坡承受長江主流直接沖刷，地質結構屬上軟下砂，抗沖能力差，雖然前期人工護岸起到了一定保護作用，但江水淘蝕強烈，容易攜帶走岸坡泥沙，導致崩岸發生，需采取護岸加固措施。經技術經濟對比分析，擬采用江蘇省水利廳推廣的新工藝——賽克格賓沉箱拋石新工藝進行應急治理，主要拋石工程量為114008m。具體工程位置詳見圖1。

3崩岸應急治理方案設計

河岸的抗沖條件約束水流并制約著崩岸的發生。因此，在河道平面形態符合河勢控制總體要求、無需改變水動條件的前提下，通過實施平順護岸，提高近岸河床抗沖能力，以制止崩岸發生，特別是城鎮段、碼頭港區、河口區域以及外部狹窄的重要堤段。多年實踐表明其未對河勢及防洪造成不利影響，效果較好。

3.1方案比選

水下護腳工程位于設計枯水位以下，在受水流沖擊作用較強的近岸河床區域，工程實施后可增強河床對水流的抗沖能力，從而保障岸坡的安全穩定。水下護腳工程需協調與岸線利用的關系，力求平順，避免對上下游、左右岸造成不利影響。根據工程區域地形、水流條件、周邊環境，對分別采用拋石、賽克格賓、鋼筋混凝土鉸鏈排、四面六棱透水框架和主動式鉤連體5種型式進行比較，詳見表l。結合某段工況（歷史上崩岸較劇烈，雖經過大量的拋石守護，崩岸時有發生），最終選定整體性和抗沖性較強的賽克格賓沉箱工藝。

3.2方案設計

3.2.1總體設計

該工程長度3080m，采用賽克格賓防護型式。其中，斷面樁號XNWO7～XNW10約長280m岸段坡面整體沖刷后退，故采取水下全斷面分兩區加固，護寬分別為65～120m和20m，厚度分別為0.5m和1.5m;斷面樁號XNW10-XNW38約2 800m岸段為加拋防崩層，護寬20m，厚度1.5m。合計拋護面積10.3萬m，賽克格賓面積114008m。

3.2.2賽克格賓設計

賽克格賓設計尺寸為4mx2 mx0.5m（長×寬×高，下同），內裝石料進行定點拋投。其中，在厚1.5m的區域采用4mx2 mx0.5m的尺寸3層疊加拋投。

3.2.3原材料設計

（1）賽克格賓鋼絲采用六邊形雙絞合鋼絲網并進行鍍高爾凡防腐處理，網面鋼絲直徑為2.4mm，最小鍍層量230g/m;邊端鋼絲直徑為3.0mm，最小鍍層量255/m;綁扎鋼絲直徑為2.2 mm，最小鍍層量230g/m。鋼絲的抗張強度350-550N/m，編織前鋼絲延伸率不小于8%;網孔規格D為100mm，網面抗拉強度不小于24kN/m，網面翻邊強度不小于23kN/m。

（2）塊石要求石質堅硬，遇水不易破碎或水解，濕抗壓強度大于30MPa，軟化系數大于0.7，密度不小于2.40t/m。塊石粒徑為10-30cm，填充空隙率不得超過30%。塊石粒徑應良好級配，不宜過大或過小，不符合設計要求粒徑的石料不超過5%～10%。

4賽克格賓沉箱拋前試驗

4.1拋前試驗方案設計

根據設計要求，擬在施工前進行拋投試驗。主要分以下3種情況。

（1）3層試驗段：采用0.5m厚格賓網箱拋3層，厚1.5m，長50m，寬20m，每小區格尺寸4mx10m。

（2）2層試驗段：采用0.75m厚格賓網箱拋2層。

（3）1層試驗段：采用0.5m厚格賓網箱拋1層，厚0.5m，長50m，寬20m。試驗單元具體分區詳見圖2。

4.2設備及人員配置

該設備配有1艘浮吊定位船、1艘沉箱船、3艘深艙石駁船、1艘起錨艇和1臺挖掘機。此外，配有管理人員4人、船員6人和綁扎工6人。

4.3試驗流程

4.3.1施工定位

在定位船上采用GPS水上工程軟件對定位船及定位沉箱進行船型設計。試驗采用的沉箱尺寸與劃分的拋石小區格尺寸一致，均為4mx10m。利用GPS控制定位船的移動，當船型設置的沉箱與擬拋投小區格線型重合即表示一次定位準確完成，可進行下道施工工序。施工過程中，受水流、風向等因素影響，定位船如發生偏移，根據GPS顯示的定位船的實時位置及時進行校正，保證定位準確。施工定位示意詳見圖3。

4.3.2拋前、拋后水下地形測量控制

本次試驗段的拋前、拋后水下地形測量委托第三方測量，采用多波束測深儀檢測校驗，檢測完成后對拋前、拋后試驗段數據進行整理分析。

4.3.3賽克格賓網箱制作

間隔網與網身應成90°相交，經綁扎形成長方形網箱。采用配套的、與網面同質量的綁扎鋼絲進行封口閉合操作，按照間隔10-15cm“單圈一雙圈一單圈”間隔絞合，以確保絞合處的強度。

4.3.4賽克格賓網箱裝填控制

賽克格賓網箱裝填控制采用深艙石料船整平后挖機在艙內進行網箱裝填作業的方式。深艙石駁抵達現場后，用吊機將挖機吊入深艙石駁艙內，挖機對石料進行整平，再將兩個裝箱箱體（以下簡稱“箱體”）吊人石駁艙內，以長邊并排擺放。深艙船艙內寬約9m，為不影響工人綁扎加工，兩個箱體距深艙外沿各1.5m，箱體間距離2 m。賽克格賓網箱拋石裝填示意見圖4。填料施工中，控制每層投料厚度在30cm以下，一般0.50m高網箱分2層投料，0.75m高網箱分3層投料，每層采用挖機進行粗整平。

4.3.5賽克格賓網箱吊運及入艙

入艙時，在下放賽克格賓網箱至沉箱船艙底1m的橫板處打開網箱箱體底門，使網箱平順落入沉箱船艙內，以減小網箱形變。賽克格賓網箱吊和入沉箱船艙見圖5～6。

4.3.6沉箱下放深度控制

根據拋前測定的水深情況，計算下放深度。其深度應控制在河床上部3-5m處。

在下放鋼絲繩上，每10m采用紅色油漆進行標注，每5m采用黃色油漆標注，每1m采用白色油漆標注。

根據每次拋投前測算的深度下放沉箱，待鋼絲繩長度根據讀數達到要求時，對下放限位鋼絲繩的絞關進行剎車。剎車完成后，繼續下放沉箱底艙門控制鋼絲繩完成艙門打開作業。賽克格賓沉箱沉放示意詳見圖7。

4.4試驗次序

試驗段選取了20m×100m的1.5m厚拋區及20m×50m的0.5m厚拋區，按照從“上游向下游、遠岸向近岸、深泓向淺灘”的順序拋投。

首先在1.5m厚拋區4m×2 m×0.5m尺寸賽克格賓網箱在1～25區域拋投，然后在1.5m厚拋區4m×2 m×0.75m尺寸賽克格賓網箱26-50區域拋投，最后進行4m×2 m×0.5m尺寸賽克格賓網箱在選定0.5m拋區拋投。即先進行3層試驗段，后進行2層試驗段，最后進行1層試驗段。

4.5試驗數據對比分析

4.5.1賽克格賓沉箱工程充填量分析

試驗段共有3艘深艙石駁提供石料，根據試驗性拋投方案的量方及雙控方式進行石料控制。具體數據為：3艘深艙石駁量方量為3689.11m，實際拋投網箱共計方量3520m。經校核分析，以網箱個數計量較準確，且賽克格賓網箱充填量可以達到預先設定值（0.5m厚單個網箱裝填4m，0.75m厚單個網箱裝填6m），確保試驗范圍內足量拋投。

4.5.2沉箱拋石覆蓋范圍分析

根據第三方多波束測圖顯示，沉箱拋石工藝在試驗區域內能全面且均勻覆蓋，達到試驗效果，滿足設計及規范要求。

4.5.3斷面測量的定點增厚值及增厚率分析

（1）第三方多波束測量數據及圖形。由于試驗段水深約40m，且增厚要求為0.5m及1.5m，測量精度要求較高，按比例多波束掃測平面圖上有很明顯的體現：試驗段拋后較拋前區域有呈規律性的塊狀凸起，且基本覆蓋整個試驗區域。拋后地形多波束測量見圖8，拋后三維立體成像見圖9。

（2）3層、2層及1層試驗段第三方多波束測量數據分析測點增厚值、斷面增厚值數據見表2及圖10～12。

由表2及圖10-12分析可知：①采用沉箱式水下拋石新工藝效果較好，增厚率均達到DB32/T2334.2-2013《水利工程施工質量檢驗與評定規范》、DB32/T 2947-2016《長江水下平順拋石護岸施工規范》標準要求;②15m厚賽克格賓兩層拋投較3層拋投施工效果更好、效率更高。

3.5.4拋投工效分析

根據試驗期間每船單層拋投施工時問統計發現：采用0.5m厚網箱裝填的單層拋投時間在20-25min，1.5m厚拋區單位面積（4m×10m）3層拋投需用時60～75min;采用0.75m厚網箱裝填的單層拋投時問在22-27min;1.5m厚拋區單位面積（4m×10m）2層拋投需用時44～54min。從施工效率上來說，2層拋投效率比3層拋投提高約30%。

5結論

（1）從“拋準、拋足、拋勻”等方面來看，沉箱式水下拋石新工藝較傳統拋石工藝及網兜拋石工藝效果更好。通過對現場施工流程的嚴格控制，在拋投量、拋投厚度及拋投范圍上達到了設計要求，且第三方多波束測量顯示本次試驗所選取的3層試驗段與2層試驗段拋投質量均能滿足規范及設計要求。

（2）從原材料控制、定位控制、計量控制、網箱施工控制、吊裝及下沉控制等方面證實了沉箱式水下拋石新工藝方法可行、措施可靠，特別在增厚率、平整度、計量及定位方面較傳統工藝更為準確，優勢更為明顯。

（3）施工工藝較拋石工藝復雜，有待進一步優化改進，但實施后抗沖及變形能力較好，整體效果較佳，該新工藝在類似工程中推廣應用前景較好，將為其他類似工程建設提供參考。