長江崩岸治理工程設計存在問題及對策分析

方素麗

(安徽省長江河道管理局，安徽 蕪湖 241000)

1 崩岸治理概況

長江中下游河道承接著巨大的徑流量和輸沙量，兩岸邊界條件大多由沖積平原二元結構組成，在水流與河床相互作用下，河道演變十分復雜，河床沖淤變化大，河道崩岸劇烈而頻繁。新中國成立以來，從局部的搶險治理到局部的河勢控制再到重點河段及大水后的系統治理，長江中下游干流河道岸線與河勢日趨穩定，防洪能力增強，航道條件改善。但近年來，受河道自然調整及三峽水庫清水下泄的影響，上游來沙顯著減少，中下游干流河道長期處于沖刷態勢，崩岸依舊是防洪的薄弱環節，是“安瀾長江”建設中需要著重解決的問題，因地制宜地選擇合適的護岸型式，提升護岸的時效性、耐久性，加強崩岸治理能力，維護長江河道的穩定，顯得尤為重要[1-5]。

長江某段崩岸應急治理工程是國家172項重大水利項目中長江中下游干流河道治理的子項，實際共治理崩岸段26處，護岸總長度50.5 km，總投資64 343.63萬元。工程于2015年9月開工，2019年1月完工，完成水下護腳長度48.140 km，水上護坡長度30.256 km。

2 工程初步設計

2.1 護岸形式的選擇

長江中下游常用的平順護岸結構型式有拋石、混凝土鉸鏈排、模袋混凝土、模袋砂等，設計單位從工程造價、施工工藝、材料供應及與河岸地形相適當等方面進行比較，最終選擇了水下拋石和混凝土鉸鏈排兩種型式作為本工程的水下防護形式。拋石護岸是長江中下游普遍采用的一種護腳形式，取材容易、造價較低，與河床變形適應較好，新護或加固均可應用，但其工程整體性差，在水流的長期沖刷作用下需經常維護加固?；炷零q鏈排集柔性與整體性于一身，能很好地適應河床變形，有效地抵御水流的淘刷，護岸效果好，且工程運行期間基本不需要加固維修，但工程一次性投資較大，對坡面平整度要求較高，沉排區內不宜拋錨。

2.2 工程初步設計及變更

根據長江某段崩岸應急治理工程初步設計，工程共治理崩岸24處，治理總長43.85 km，由水上護坡和水下護腳兩部分組成，枯水位以上采用干砌預制塊和干砌塊石護坡型式。24處護岸工程中，水下護腳有8處采用鉸鏈排型式，14處采用水下拋石型式，2處無水下部分只對水上進行護坡。

一方面，工程在實施過程中部分岸坡地質、現場地形及水位情況發生變化，工程無法按圖施工，分析原因，研究制定變更方案，對批復的初步設計進行變更；另一方面，為統籌完善崩岸預警段治理，對初步設計崩岸點工程進行了完善，同時新增了2處一級崩岸預警區的崩岸治理，新增長度6.65 km。

3 存在的問題及采取的技術措施

護岸工程作為一項水下隱蔽工程，在設計中需要考慮的因素較多，且要進行現場查勘，結合工程區岸坡地質、地形地貌及崩岸特點采取相適應的護岸工程形式和結構材料。對長江某段崩岸應急治理工程中存在的主要問題及采取設計變更措施進行如下分析。

3.1 對局部崩岸段岸坡地質條件分析不夠

河岸發生崩岸主要是河勢變化、岸坡地質較差、抗沖弱、地下水活動等因素造成。而河勢變化和土質差是崩岸的關鍵，地下水活動是次要因素，僅起抑制或促進作用。長江某段崩岸應急治理工程中長沙洲治理段，岸坡地質結構為雙層結構Ⅱ1類，上部為粉質黏土，厚約2 m，下部為粉細砂層，局部夾砂壤土，厚度>15 m，在初步設計報告中對護岸工程區岸坡綜合評價為穩定性差的岸坡，該崩岸段當時被列為長江干流某段崩岸Ⅰ級預警區，屬強崩段。長江崩岸應急治理工程初步設計中采用混凝土鉸鏈排護腳形式，由于長沙洲岸坡表面一層為粉質黏土，岸坡組成主要為粉細砂，地質條件較差，且岸坡坡度較陡，沖刷幅度大，系排梁實施加大了岸坡荷載，鉸鏈排系排梁難以穩定，工程完工后，當年9月底就發生了崩窩，崩窩處系排梁倒坍，鉸鏈排懸空吊掛在系排梁上，完全失去了防護的作用。后經提出多種技術方案比較，最終選取在排首處切斷鉸鏈排，讓排體下沉貼合河床，減小系排梁處坡面荷載，并對崩窩及上下游一定范圍采取水下拋石緩坡，以維持系排梁及上部已實施的預制塊護坡的穩定。

3.2 對工程現場實地查勘情況不明

護岸工程設計是建立在大量資料收集的基礎上，除河道地形、岸坡地質、水文泥沙及現有工程資料外，工程現場實地查勘也是必不可少的，特別對于水上護坡工程，直接影響工程的形式及工程造價。在長江某段崩岸應急治理工程和悅洲治理段，水上護坡工程長2.4 km，原設計采用干砌混凝土預制塊護坡，按1∶2.5坡度自設計枯水位至灘頂。干砌預制塊護坡由漿砌塊石封頂、封邊、坡身、導濾溝、漿砌石隔埂、漿砌石腳槽、枯水平臺等部分組成。進場之后發現無法按照原設計施工，主要原因一是近期崩岸嚴重，岸坎大幅后退，岸坡崩塌變陡，受洲灘上居民宅基地及農作物耕地限制，拆遷征地困難，且工程未安排移民安置補償經費，無法按設計坡度進行削坡治理；二是該段洲灘水塘較多，工程區多處岸坡滲水嚴重，地質條件較差，多為淤泥質土層，承載力差，枯水平臺及腳槽施工困難；三是該段局部岸坡歷年汛期發生崩岸險情，地方政府自發組織的應急度汛搶險，采用的散拋石護坡工程已基本穩定，岸坡產生淤積，無需再重復建設；四是隨著河勢變化，局部岸坡很緩，如果按原設計施工會造成大量的土方回填，工程質量難以保證。

結合工程現場地形、岸坡地質條件及已護工程情況，設計單位對該段護坡工程進行了優化，采取散拋石護坡，即節約了投資又保證了工程質量，確保工程按期完成，且在主汛期到來前發揮作用。

3.3 對水文資料分析不全面

護岸工程的實施與水位關系密切，水上護坡工程只能在枯水期實施，而水下拋石和沉排護腳工程必須等水位上漲到腳槽以上中、低水位時工程才能實施到位。長江某段水位變化特點是：枯水位出現在當年12月—次年3月，4月份水位明顯起漲，5月長江進入汛期，6—8月為主汛期，汛后11月水位明顯回落。大通以上河段不受潮汐影響，水位主要取決于上游來水量，大通以下河段為感潮河段，水位受上游來水量和潮汐兩個因素影響。據相關資料統計分析，2003年三峽工程運行后，大通站枯水期流量增大11.2%，主汛期流量減小6.3%，日均流量<10 000 m3/s的出現頻率由10%降為1%，日均流量>50 000 m3/s的出現頻率由9.3%降低為3.9%(見圖1)，對應安徽長江河道枯水期水位較以前上升，中低水位持續時間長，工程設計中未充分考慮三峽工程運行后對長江下游河道的調節作用，在枯水位分析中依然采用1950—2012年長江中下游干流5個水位站歷年12月—次年2月連續最枯3個月多年平均水位的平均值，資料引用時間周期長，其中三峽工程建成后時間占比很小，忽略了三峽工程建成后對枯水位的影響。長江某段崩岸應急治理工程于2015年9月開工，2015年11月施工期長江水位陡漲，枯水期長江某段水位較常年同期水位偏高2.0～2.5 m，12月份水位時漲時落，降幅不明顯，致使本工程關鍵部位系排梁和護坡腳槽處于水下淹沒狀態，無法實施，嚴重影響項目實施進度。為此，及時采取抬高系排梁及護坡腳槽高程的補救措施。系排梁高程抬高，引起水平位置產生后移，與原排體之間形成的空檔采用毛石粗排覆蓋。

圖1 三峽工程運行前后大通站日均流量分布圖

3.4 未充分考慮河勢變化帶來的影響

河勢變化處于一個動態過程，崩岸治理工程應掌握最新的河勢發展動態，利用最新的萬分之一河段測圖及分流分沙比進行河勢分析。本項目2009年編制的項目可研報告，2011年對可研報告進行修訂，直到2015年7月對可研報告進行了批復，前期工作歷時時間長，期間河勢發生了變化，如太磯子河段的鐵銅洲，可研報告中設計方案水下采用鉸鏈排護腳，2016年汛期大水后，太子磯河段左汊進、出口口門淤積，中低水位時洲頭與洲尾沙洲與左岸邊灘淤積相連，汊道內水流被封堵，枯水期水位下不去，鐵銅洲崩岸點鉸鏈排系排梁無法施工，又因汊道進出口口門淤堵，預制的鉸鏈排無法運至工地，后來只能將護岸型式變更成散拋石護岸，待水位上漲至滿足條件時再行施工。

4 措施效果分析

通過采取設計優化措施的長沙洲護岸段、和悅洲護岸段和鐵銅洲護岸段工程均在2017年底完工，長沙洲護岸區所在的工程河段因正處于河勢調整變化劇烈階段，已護工程區岸坡橫向沖刷受限，近岸深槽向縱深發展，為穩定現有河勢及已護工程安全，又安排了對近岸深槽部分實施了水下拋石加固補充完善工程，并于2018年底完工。

工程實施至今已經歷了4個水文年，特別是2020年特大洪水的考驗，工程區岸線未出現明顯變化，現場檢查時發現，工程外觀形象良好，局部已產生淤積現象，工程區河岸處于穩定狀態。在監測分析報告中對已實施護岸工程的崩岸點采用最新近岸水下測圖進行分析，明確提出監測段護岸范圍內近岸岸坡基本保持穩定，崩岸應急治理工程的實施保護了岸坡穩定，遏制了崩岸險情發生，保障了防洪安全，護岸效果較好。

5 結 語

河道在水流與河床相互作用過程中不斷變化，受河道來水來沙的變化、邊界條件的改變及人類活動因素等的影響，其變化過程異常復雜。因此，在今后的護岸工程設計中要理論與實踐經驗相結合，充分考慮河勢變化、岸坡地質條件、水沙變化等因素的影響，設計人員必須親自到現場進行實地查勘，走訪當地居民，了解崩岸過程，從實踐過程中提高對河道演變特性的認識，積累護岸工程經驗，改進工程設計。