理论教育 铰链混凝土沉排技术优化方案

铰链混凝土沉排技术优化方案

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:铰链混凝土沉排最早使用的是在武汉河段天兴洲右缘的护岸工程中。自1985年武汉河段天兴洲右汊实施铰链混凝土沉排护岸后,又于1992年在湖南津市澧水防洪大堤刘公桥险段加固工程中实施了铰链混凝土沉排护岸,达到了预期效果。铰链混凝土沉排应用在武汉著名的龙王庙险段亦收到了良好的效果。针对龙王庙险段的实际情况,选择了铰链混凝土沉排与抛石组合方案。

铰链混凝土沉排技术优化方案

铰链混凝土沉排最早使用的是在武汉河段天兴洲右缘的护岸工程中。1984 年,为解决长江武汉河段天兴洲右汊内武钢取水口因河势变化而发生取水困难的问题,需对取水口对岸处于剧烈崩退中的岸线进行守护。在综合分析了国内外已有各种类型护岸工程的特性,从技术经济等方面进行比较的基础上,研究设计出铰链混凝土板- 聚酯纤维织布沉排(即新的护岸形式—铰链排)[1]。1984~1985年铰链混凝土沉排首次正式应用于该岸段2km长的护岸(铰链排结构见图10-1)。

图10-1 铰链混凝土板——聚酯纤维织布沉排示意图

(a)断面示意图;(b)铰链排体平面布置示意图

天兴洲铰链混凝土沉排护岸工程于1985年顺利竣工后,已经过近20多年的运行考验,特别是经过了1988年、1998年、1999年等大洪水的考验,在基本未采取维护加固措施的情况下,工程结构仍相对完整。通过竣工后对该河段和工程区域河道和岸线的多次监测成果分析,护岸工程效果良好,达到了预期要求。工程的实施抑制了天兴洲右汊内主流的进一步左摆,稳定了武钢取水口对岸岸线,改善了取水口前部的淤积状况,保证了武钢水源泵站的正常运行。

自1985年武汉河段天兴洲右汊实施铰链混凝土沉排护岸后,又于1992年在湖南津市澧水防洪大堤刘公桥险段加固工程中实施了铰链混凝土沉排护岸,达到了预期效果。1998 年大洪水后,在长江重要堤防隐蔽工程护岸工程中,黄冈长江干堤、粑铺大堤、同马大堤以及芜裕河段均部分采用了铰链混凝土沉排护岸,防护效果良好。

铰链混凝土沉排应用在武汉著名的龙王庙险段亦收到了良好的效果。龙王庙险段位于汉江与长江交汇处的凹岸迎流顶冲段,是直接威胁武汉市防洪安全的著名历史重点险工段,在过去的42年间该险段一直采用抛石护岸,累计抛石量达27.7万m3,平均每平方米抛石量高达250m3。虽然多年的抛石对抑制险情发展起到了重要作用,但从多年运行情况来看,水下岸坡仍然陡峻,为确保龙王庙险段在流速较大水流条件下的安全,仍需经常性地进行抛石加固。

龙王庙险段水下护脚是该段综合整治工程重要组成部分。如何解决迎流顶冲引起的岸脚掏刷问题,是护脚设计中的关键技术问题。从现状看,42 年内累计抛石达27.7万m3,但口门河段1995年、1996年、1998年仍出现-10m深槽。针对龙王庙险段的实际情况,选择了铰链混凝土沉排与抛石组合方案。具体方案为:首先对陡于1∶2.5的岸坡抛石还坡至1∶2.5,再抛一定厚度的块石防止板间空隙处床沙的冲刷,最后再沉放铰链混凝土排。

龙王庙险段综合性整治工程实施后,每年对汉口整治段桩号38+900~39 +988范围进行了两次水下地形测量。由1999~2003年岸坡变化统计资料可知,1999~2000年3号断面岸坡有所冲刷,2000 年以后冲淤基本平衡;5 号断面的岸坡趋于稳定(图10-2、图10-3)。(www.daowen.com)

铰链混凝土沉排的施工和运行实践表明,铰链混凝土沉排护岸仍可在以下方面作进一步改进,以更好地发挥其护岸效果。

首先,系排梁的断面尺寸,可依据排体防护长度的不同作进一步优化设计;可改变系排梁的形式,比如地锚、预制混凝土桩或其他形式。选择预制形式可缩短现场的施工期,由此还可对排首高程作适当调整。

另外,护岸段纵向岸坡起伏变化较大,对沉排护岸效果的影响不容忽视。它会造成排体沉放不到位,致使排体的防护效果削弱。因此,对起伏较大的岸坡,需进行整平后再实施沉排。而在技施设计时,需采用大比例尺水下地形图,分析计算断面的具体情况,较精确的布置好排体单元数量。

为避免锚钩刺破织布或钩着铰链牵动排体,铰链排护岸工程河段内是不允许船舶抛锚的,这是一个有待改进的问题。针对该问题在1990年提出了改进型沉排的初步设想,即最大限度地缩减原沉排混凝土板间的间距,并以有限尺度的土工布作为其板间渗透反滤体,取代原排体下的土工布,既保持了原沉排的优良特性,又克服了原沉排的不足之处,还可节省工程投资

图10-2 龙王庙险工段3 号断面冲淤变化

图10-3 龙王庙险工段5 号断面冲淤变化

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