理论教育 长江中下游护岸工程优化经验总结

长江中下游护岸工程优化经验总结

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:几十年来,长江中下游实施了规模宏大的护岸工程,在防洪护堤、保护岸线、控制河势等方面发挥了重要作用。50多年来,长江中下游护岸工程建设发展迅速,护岸工程技术不断提高。因此,除长江口地区保滩工程外,长江中下游护岸工程宜采用平顺护岸型式。这种情况在长江中下游时有发生。长江中下游护坡工程可供选择的材料主要有干砌石、浆砌石、混凝土预制块、模袋混凝土、钢丝网石垫及植物护坡等。

长江中下游护岸工程优化经验总结

几十年来,长江中下游实施了规模宏大的护岸工程,在防洪护堤、保护岸线、控制河势等方面发挥了重要作用。为了总结各个时期护岸工程的经验,长江委于1975年、1981年、1985年、1989年、1993年与2001年分别在湖北沙市市、安徽马鞍山市、江苏江都县、湖南岳阳市、江西九江市与湖北武汉市主办召开了六次护岸工程经验交流会,交流研讨了各个阶段长江护岸工程规划、研究、设计、施工、管理和工程效果及河道治理等方面的经验和成果,相继出版了《长江中下游护岸工程经验选编》、《长江中下游护岸工程论文集》(第二、三、四集)、《长江中下游河道整治和管理经验论文集》(第五集,上、下册) 和《长江护岸工程(第六届)及堤防防渗工程技术经验交流会论文选集》,对促进长江中下游护岸工程技术的发展起了重要作用[3][4][5][6][5,6,8,10,38~40,75,76]。

50多年来,长江中下游护岸工程建设发展迅速,护岸工程技术不断提高。20世纪50年代,长江中下游主要是对一些重要堤防的矶头群守护工程进行抛石加固,同时实施了较多的沉柴排工程;对荆江大堤护岸提出了抛石加固标准,对沉排护岸工程的设计和施工进行了总结。60年代和70年代长江中下游广泛采用平顺抛石护岸,取得了比丁坝和矶头护岸更好的效果,中下游各省(直辖市)都在不断探索抛石护岸的经验,长江科学院就抛石护岸机理和施工中的问题以及不同护岸形式的比较,进行了较为系统的试验和研究,为护岸工程技术的发展起到了一定的推动作用。通过不断地调查总结、试验研究和工程实践,1993年长江委组织编制了《长江中下游护岸工程技术要求(试行)》,并下发沿江各地试行,这是护岸工程规划、设计、施工和管理的规范性文件

1998年长江发生大洪水后,长江中下游掀起堤防和护岸工程建设的新高潮。为了做好护岸工程设计,长江科学院于2000年编制了《长江中下游平顺护岸工程设计技术要求(试行)》,为护岸工程设计提供了依据。同时,长江科学院开展了护岸工程新材料、新技术试验和研究,提出了新的研究成果,为新材料、新技术的推广应用起到了推动作用,护岸工程技术又得到进一步的发展。迄今为止,水上护坡工程材料从采用干砌石和浆砌块石发展到同时可采用混凝土预制块、模袋混凝土及生态护坡;水下护脚工程材料已从传统的抛石、柴枕、柴排发展到混凝土铰链沉排、土工织物砂枕、土工布压载软体排、模袋混凝土等新材料。经过几十年来的研究及工程实践,取得了以下主要经验。

(1)护岸工程布置是关系到护岸工程整体布局和成败的关键性问题,必须合理确定护岸工程的治导线和防护范围,否则达不到预期效果或造成浪费。如有的护岸工程由于守护长度不足,护岸段上、下游发生崩塌,严重的甚至造成“抄后路”而破坏已护工程。

(2)平顺护岸工程基本上不改变近岸水流结构,矶头护岸和丁坝护岸对近岸水流结构影响比较大。因此,除长江口地区保滩工程外,长江中下游护岸工程宜采用平顺护岸型式。

(3)护岸工程防护标准不能太低,而且要一次性抛足,否则难以达到稳定,且加固工程量更大,事倍功半。这种情况在长江中下游时有发生。如下荆江许多护岸工程是逐年实施的,每年守护标准不高,但累计工程量很大,而险情仍不断发生,这与首次守护的标准低有直接关系。

(4)护脚前沿的防冲石和上下游裹头是必需的,而且抛护方量不能太少,否则难以适应河床冲刷调整而影响工程效果。

(5)护岸工程实施时机也是工程成败的重要因素之一。护岸工程实施时机的选择必须服从河段河势控制规划,当岸线达到规划治导线时实施守护为好,过早或过迟守护都可能引起河势不顺,护岸工程本身也不易稳定。

(6)护坡工程材料需综合考虑岸坡土体结构、水流顶冲、风浪、破坏变形、环境要求等情况选择。长江中下游护坡工程可供选择的材料主要有干砌石、浆砌石、混凝土预制块、模袋混凝土、钢丝网石垫及植物护坡等。

干砌石护坡具有取材容易、施工简单、维修方便,排水性能好,工程造价低等优点;因块石不平整,对垫层破坏较大,块石之间的空隙密实较困难,因此垫层容易被水流和风浪掏刷而出现局部跌陷破坏。浆砌石护坡具有干砌石护坡的优点,外形美观,可以防止风浪拍击破坏,但工程造价高,施工相对难一些。混凝土预制块护坡具有取材容易、可工厂化生产、施工简单、施工速度快、不破坏垫层、外形美观等优点;但混凝土预制块护坡适应变形能力较差,维修难度大些,对块与块之间灌缝技术要求高,造价也较高。模袋混凝土护坡具有整体性好、防冲刷和防浪、不破坏垫层、外形美观等优点,但造价高,排水困难,适应变形能力差。植物护坡造价低、施工简单、外形美观;但防冲刷和防浪能力差,多用于堤坡防护。钢丝网石垫是采用耐腐蚀、高强度、柔性好的钢丝编织成网笼,里面充填石料而成,具有整体性和透水性好、可变、耐久、防冲刷和防浪、不破坏垫层、网垫内充填物选材范围广等优点,而且还可在网垫上铺土种草,有利于环境保护,是一种有发展前途的护坡形式。

护坡工程排水设施是保证护坡工程稳定的重要措施之一,必须加以考虑,尤其是岸坡土质为透水性差的岸段,坡面设置垫层、导滤沟、排水沟和滩顶截流沟等组成的排水系统更为重要,否则在施工过程中和实施后均可能影响岸坡的稳定。

一定宽度的枯水平台对于护坡工程和护脚工程的稳定是有一定作用的,有条件时应该设置,但其宽度直接影响削坡工程量的大小,因此,枯水平台设置应综合考虑治导线及岸坡稳定等因素加以确定。一般宽度不应小于2m,但也不宜过大。

(7)水下护脚工程结构需根据崩岸强度、河势现状及发展趋势、水流顶冲状况、各种材料结构的适用范围及环境要求等因素综合确定。长江中下游护脚工程结构主要有抛石、沉排、抛枕、抛混凝土块、模袋混凝土、钢丝网石垫(笼)、梢料、四面六边透水框架护岸等。(www.daowen.com)

1)抛石护岸历史悠久,在长江中下游护岸工程中应用最为普遍,其最大的优点是能很好地适应河床变形,同时还具有就地取材,施工和维护简单,可分期施工、逐年加固,造价低廉等优点;抛石护岸缺点是整体性较差,施工过程中抛石部位、数量控制难度较大;抛石护岸适用范围广,在各种水流、边界条件下均能使用,无论是一般护岸段,还是迎流顶冲段,只要设计合理、抛投准确,护岸效果均较好,尤其是在崩岸发展过程或抢险中更能体现抛石的优越性。

2)混凝土铰链排是近30年来在我国长江上采用的护岸结构形式。混凝土铰链排护岸具有整体性好,取材容易,可工厂化生产,机械化施工,质量易控制等优点,但造价较高,并需防止抛锚破坏。混凝土铰链排护岸适用于岸线比较平顺、岸坡较缓且比较平整的河段。在岸线变化大、崩岸强度大、岸坡陡、地形变化复杂的岸段不宜采用,在已有大量抛石守护的岸段采用时,应在沉放排体前先将岸坡加以全面平整。

3)模袋混凝土护岸在国外应用较早,在长江中下游采用模袋混凝土护岸时间还不长。模袋混凝土护岸具有整体性强,抗冲能力强,施工机械化程度高,施工速度快,抗风浪冲击能力强,施工质量容易控制等优点,但对河床平整度要求高,水下岸坡整修量大且定位较困难,适应河床变形的能力较差,造价较高。模袋混凝土护岸适用于岸线比较平顺、河床冲淤变化不大、岸坡较缓且比较平整的河段,在岸线变化急剧、水下地形起伏大、河床冲淤变形剧烈的迎流顶冲岸段不宜采用。在崩岸速度较大,河道外形变化急剧,水下地形起伏大的地段尚无应用经验。如何采用分格结构,加强柔性,适应河床变形以及前沿河床防冲措施和标准等,均有待于进一步研究和实践。

4)土工织物砂枕(排) 护岸具有取材容易,工程数量与质量较易控制,造价较低及施工方便等优点,但砂枕在水深大的情况下排列较乱,适应河床变形能力较差,同时还易遭受抛锚破坏。以往多用于崩岸强度小,水流顶冲不强烈的地段,在水流顶冲强烈段护岸是否适用尚有待探索。砂枕用于分汊河道整治的潜锁坝工程和航道整治的丁坝工程,在镇扬河段和界牌河段的综合治理中都取得了很好的效果。

5)土工布压载软体排具有压载物可靠耐久,能适应河床变形,反滤防冲效果较好,沉放施工较成熟,缺点是需要采用专用施工船沉放,不适宜复杂地形和已有块石的护岸,易被船只抛锚所破坏。土工布软体排适用于水下坡度较缓、崩岸强度小、水流顶冲不强烈的河段,深泓近岸、迎流顶冲岸段和抛锚区不宜使用。

6)梢料(柴枕、柴排、柴帘、沉梢坝、沉树等)护岸多用于滩岸抗冲能力差的地段。荆江河段柴枕护岸用于迎流顶冲、崩岸强度大、河床抗冲能力弱的地段。柴排和柴帘护岸整体性较好,可就地取材;能较好地适应水流及河床边界情况,维修、加固简单,但施工难度较大,目前应用较少。沉梢坝和沉树较多用于崩窝治理,促淤效果好。

7)钢丝网石笼(垫)护岸的优点是抗冲能力强、整体性和柔性好,能适应河床变形,施工便捷,沉放到位准确率高,能均匀地铺盖床面,保护冲刷,能较好的计量,但一次性投资较大。一般适用于水深流急的重点险工段的加固和新护,并适用于对河岸基础加固,有效阻止凹岸顶冲和崩岸。

8)正四面体混凝土块也是一种散抛型护岸,具有块体尺寸较大,抗冲能力强的特点,工程数量较易控制,但投资较大,适应河床变形的能力相对较差。

9)四面六边透水框架护岸具有结构简单,构件可以工厂化生产,工程量较省,施工简便等优点,当水流流速较小时能减小近底流速,具有促淤作用,因此适用于崩岸速度较小、水流流速较小处护岸和崩窝治理。在水深流急和迎流顶冲地段不宜采用四面六边透水框架进行守护。

10)20世纪80~90年代,上海市先后在崇明、宝山、川沙、南汇的海塘工程中实施新型护坡试验工程。其形式丰富多彩,有翼型块体、蛙式块体、螺母块体等防浪消浪结构,还有浆砌块石加石笋护坡、由钢筋混凝土纵横梁组合的栅板式护坡、粉煤灰水泥土护坡和模袋混凝土护坡等结构。实践表明,后面三种护坡形式都存在消浪较差的缺点。保滩工程的结构除堆石坝以外,曾采用过桩堤栏栅式、沉箱式钢筋混凝土丁坝、异形块体护面堆石顺坝,均取得促淤保滩、造滩的良好效果。此外,上海市曾长期坚持采取生物措施抵御台、潮风浪。堤坡种植芦竹,高滩种植芦苇,消浪作用极佳。100m的滩地种植芦苇可以抵抗8级台风的风浪。上海市曾在低滩试种互花米草,在潮间带促淤效果较好,为滩涂综合治理提供经验。

(8)护岸工程加固应依据近岸河床冲刷最严重时的水下地形图设计。由于不同河道形态的河段,其年内冲淤规律也不同,因此,应在充分分析工程河段河床年内冲淤变化规律的基础上,布置水下地形观测时间。护岸工程加固工程量应综合考虑历年抛护的部位、有效累积工程量(即不计算因水流抄后路或岸线整体大幅度崩退而失效的工程量)、破坏情况和河势状况确定。加固部位一般以抛护坡脚前沿为主,但由于抛护的不均匀性以及水流的冲刷调整作用,枯水位以下附近岸坡常遭到破坏,因此,如果枯水平台附近岸坡有滑动现象,则应对枯水位以下附近岸坡进行加固。

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