內河航道整治工程多種護底方案的利弊分析

摘 要：內河航道整治工程對護岸進行護底已成為保護護岸的必要措施，通常方案有模袋混凝土護底、混凝土鉸鏈排護底、現澆混凝土護底或灌砌塊石護底等。文中通過工程案例，從適用性、局限性等方面詳細論述各護底方案的利弊，從而為不同的內河航道整治工程項目選擇恰當的護岸護底方案提供借鑒。

關鍵詞：航道整治;護底方案;利弊分析

中圖分類號：U617.8? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）01-0133-03

根據本人在“淺析船舶尾軸流對護岸穩定性的影響及改善措施[1]”文中分析，大噸位船舶的尾軸流確是引起護岸失穩的根本原因，基礎埋置深度較淺的護岸易收到尾軸流的破壞，需采取護底措施，確保護岸基礎底標高處土體穩定。目前，廣泛使用的主要護底方案有模袋混凝土護底、混凝土鉸鏈排護底、現澆混凝土護底或灌砌塊石護底等。這幾種方案在水運行業內都有實踐并論述，但深入研究各自的適應性和局限性的卻不多見，本文著重于借助工程案例，對以上幾種護底方案逐一進行利弊分析，以便在以后的工程實踐中合理加以采用。

1模袋混凝土護底

1.1工程案例

1983 年 5 月，引進日本模袋護坡施工技術，在南官河航道口岸油庫北（河東）實施護岸工程，長度 40.7 m，面積488.4m2 ，坡比 1：1.6，坡長 11.2 m，坡底標高▽-2.2 m，坡頂標高▽3.6 m（廢黃河高程），模袋砼厚度 15 cm。自此，模袋混凝土護底方案廣泛應用于泰州市南官河舊護岸加固或新建工程。 2014年，市區站在南官河集鎮段大規模實施了模袋混凝土護坡，實施護岸長度5.5公里，坡長18.6米，中標合同價1006萬，每延米造價約1800元，實際工期3個月，有效解決了護岸坍塌、河床淤積隱患，取得良好的社會效益。該段的實施開拓了老駁岸加固的另一種可行方案，克服并解決了老駁岸前趾嚴重吊腳、不適宜大面積開挖及不斷航情況下的施工難題。

1.2適應性

從護岸的效果來看，模袋混凝土護坡在泰州南官河的應用無疑是成功的，仔細分析，該方案的主要優點如下：

（1）能全面有效地應對船舶尾軸流對護岸基礎的沖刷。如圖1所示，模袋護坡從高程▽2.22—▽2.03對護岸底部進行了全面防護，保證了護岸的穩定，對于船舶流量較大地段尤其是待閘區段護岸能夠進行有效護底。

（2）為了保證滑坡的穩定性，應該將安全系數控制在≥ 1.5 的范圍，以保證護坡施工的穩定[2]。在粉細砂河床河段，因摩阻系數大，抗滑效果好，護岸整體穩定。

根據《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》（ SL/T225-1998 ）6.4.4 條規定，抗滑穩定安全系數按下式計算：

式中：L2為坡面模袋長度（m）;L3為坡腳以外模袋長度（m）; m 為邊坡系數;α為斜坡傾角;H為護面高度（m）;fcs為模袋與土壤的摩阻系數。南官河的模袋底坡摩阻系數在設計時根據地質勘探報告選為0.32，而一般粘性土（可塑）的摩阻系數通常為0.2-0.25，可見，粉細砂河床地段，從抗滑的角度出發，更適合選用模袋混凝土進行護底。

（3）無論是新建護岸還是舊護岸加固，無需圍堰進行干地施工，施工速度快、成本低、風險小。

1.3局限性

模袋混凝土護底方案也有它的使用弊端，主要是與生態環保要求不相適應。

（1）如圖1所示，模袋混凝土護坡自坡肩至坡底隔斷了河床與水體，阻礙了水生植物和動物生長，不利于河床“呼吸”。

（2）在施工過程中，會有水泥漿滲出模袋，影響水體質量。

模袋混凝土的機理就是通過混凝土泵將混凝土充灌進模袋，填充料依靠泵壓和自重，利用織物袋充灌填料后具有透水不透漿的特性，從模袋的孔隙中排出多余水份，降低水灰比，凝固后達到設計強度，形成牢固穩定的防護面，以起到固坡作用。但即使模袋本身的等效孔徑在規范允許的范圍內，水泥漿的滲透仍無法避免。

2混凝土鉸鏈排護底

混凝土鉸鏈排護底廣泛應用于長江、黃河等大江大河航道整治工程建設中，在黃河三角洲地區堤身護腳結構就采用了混凝土連鎖塊軟體排，最大限度地保證了工程質量[3]。但混凝土鉸鏈排護底在限制性內河航道中的應用并不多見，泰州周山河引航道整治工程進行了首次嘗試。

2.1工程案例

新建素砼結構（A型），該結構用于船舶待閘停靠區的護岸底板采用C25素砼，底板頂高程為▽-1.28，寬5.7m，厚0.5m，墻身采用C25素砼，底部設置0.5×1.0（m）倒角;壓頂采用0.5×0.6（m）（高×寬）的C25砼壓頂，護岸頂高程為▽2.8。停靠區護岸墻前為防止沖刷，設置混凝土鉸鏈排預制塊加復合土工布護底，鋪排長度1.143km，鋪排寬度6.75m，鋪排面積7715m2。典型斷面圖如圖2所示。

2.2適應性

（1）排體生產可工廠化，排體質量容易控制。該工程的鉸鏈排租用預制場進行預制，制作時選擇一塊平整場地，按照支模、預制、拆模、按照鉸鏈塊排體形狀工整擺放、穿插鋼絲的工序進行流水作業，穿插完畢后將用銜扣固定鋼絲繩交叉處，以達到吊裝強度需要，并有專人負責，檢查卸扣螺帽擰緊度，防止脫落。

（2）現場鋪排，避免了水泥漿對水體的污染。首塊鉸鏈塊排體安裝時，將由履帶吊車配合特制鋼制吊架（此吊架尺寸略大于6.75*5m），共8個吊點用活結系固在鋼制吊架上面整體起吊排體，首塊排體施工前用儀器在已施工完壓頂上定位并標記，用履帶吊吊起已拼裝好的鉸鏈排，慢慢移至定位的位置，潛水員通過對講裝置與岸基現場指揮人員交流，指揮人員通過旗語、對講設備和吊車操作人員溝通調整精確將鉸鏈塊排體擺放到指定位置。現場吊裝安放預制的鉸鏈排，避免了水泥漿對水體的污染，達到了環保施工要求。

（3）有利于維護河床的生態環境。鉸鏈塊排體屬于半剛半柔性排，不同于模袋混凝土結構，既有利于對護岸進行防護，又有利于維護河床的生態環境，河床的微生物和植物能夠吸收水體中的陽光進行光合作用，為微生物和植物的成長留下了生長空間。

（4）同模袋混凝土護底一樣，混凝土鉸鏈排護底同樣適用于船舶流量較大地段特別是待閘區段護岸的護底，對老護岸的護底加固無需進行圍堰，施工速度快。

2.3局限性

（1）在限制性航道中受制于航道寬度，無法采用鋪排船施工。鉸鏈排應用于內河是一個有益嘗試，但廣泛推廣存在一定的局限性，主要原因是鉸鏈排的施工受制于航道的寬度，無法采用常規的鋪排船鋪排技術進行施工。以上述案例為例，泰州周山河引航道整治工程鉸鏈排施工前，原擬定的作業船舶為鋪排船，但因周山河航道口寬僅40米，市場上最小的鋪排船的船長就有50米，船舶丁靠鋪排的航道作業面遠遠不夠，無奈之下，只能采用岸上履帶吊車吊裝鋪排的作業方式，施工難度增加，施工進度緩慢。

（2）因無法采用鋪排船施工，鋪排作業成本增加。因無法采用鋪排船施工，所帶來的是鋪排作業成本有所增加。仍以泰州周山河引航道整治工程鉸鏈排施工為例，鋪排船施工的預計施工成本約在19元/m2，實際吊裝鋪排的施工成本為47元/m2，吊裝總費用增加21萬元。

3 現澆混凝土護底或灌砌塊石護底

3.1工程案例

現澆混凝土護底或漿砌塊石護底在新建工程中得到了廣泛應用，隨著人工成本的增加及禁止開采山石的環保要求，漿砌塊石護底的設計已不多見，現大多采用現澆混凝土護底的結構設計。通揚線泰州段航道整治工程護岸前趾位置，澆筑了頂寬0.95米、底寬0.75米、厚度0.5米的倒梯形混凝土護底，加強對護岸基礎的保護，主要結構設計如圖3所示。

3.2適應性

從施工過程及交工驗收以來的工程質量角度出發，現澆混凝土護底具有以下幾個方面的適應性。

（1）廣泛應用于新建重力式護岸工程的護底設計。新建重力式護岸工程一般都采用干地施工的工藝，按照降水基槽開挖→地基處理→碎石墊層→基礎澆筑→混凝土護底→墻身澆筑→壓頂澆筑→分層回填的施工順序完成護岸工程，混凝土護底是其中的重要工序，施工簡單，造價便宜且能夠保證工程質量。

（2）特別適用于河面開闊地段的護岸底部加固。河面開闊的航道，船舶一般都在中部設計航寬處航行，船舶尾軸流對護岸底部的破壞不大，混凝土護底足以抵御船舶尾軸流的沖刷，確保護岸穩定。通揚線航道工程交工以來，墻前水下土體穩定，護岸狀況良好。

3.3局限性

對老護岸的護底加固存在客觀上的局限性，我們曾嘗試過采取水下混凝土護底方案，但因施工質量不易控制，護底效果不甚理想。

4總結

通過以上三種護底方案的利弊分析，可以把三種護底方案的適用性、局限性歸納總結如表1所示：

5 結語

隨著科技的不斷進步，護岸的護底方案層出不窮，我們需要從多維度進行比選，以上三種護底方案的利弊分析僅提供了一些比選的思路，更多的還是要結合內河航道整治工程所在航段的具體情況進行具體分析，綜合考慮，定奪最合理的護底方案。

參考文獻：

[1] 高志鋒.淺析船舶尾軸流對護岸穩定性的影響及改善措施[J].中國水運，2013（10）：156-160.

[2] 張偉.模袋混凝土護坡施工技術在港口航道整治中的運用研究[J].中國水運，2019（9）：89-90.

[3] 任洪波，等.混凝土連鎖塊軟體排+土工格柵在防波堤工程中的應用[J].中國水運，2015（6）：187-188.