長江南京新濟洲河段河道整治工程效果分析

李銘華，陳 磊，樊昆澎，孫祥志

(南京市長江河道管理處，江蘇 南京 210011)

長江南京河段易發(fā)水患，河道維護工作量較大。解放初期，政府加大了對長江南京河段的整治工作，主要包括疏浚整治、應急護岸、沉排護岸等工程類型，1950年開始實施白沙洲疏浚整治工程；1954年由于突發(fā)大水，水汛過后隨即針對浦口、下關、八卦洲等區(qū)段實施沉排護岸工程；在上世紀60—80年代間，間斷地對棲霞-龍?zhí)稄澋?、七壩、八卦洲右汊等河段實施了應急護岸工程；1983—1993年間發(fā)起了集資整治工程；1999—2000年間，開啟了浦口下關沉排加固工程；2003—2007年啟動了二期整治工程[1- 2]。2014年初，正式啟動了新濟洲河段河道整治工程，項目工期兩年半，2019年上半年完成竣工驗收。

1 工程概況及整治任務

新濟洲河段上游起點貓子山，下游終點下三山，河段總長25km，為長江下游南京河段的首段。河段分布多個洲島，如新生洲、新濟洲、新潛洲等，為典型多分汊型河道。

新濟洲河段河道整治工程的主要任務[3]，包括：通過人為干預的方法，將新濟洲河段建設成平穩(wěn)的雙分汊河道；近年來新濟洲右汊分流比不斷提高，本次整治工程試圖遏制這一趨勢，同時強化七壩節(jié)點對于河道河勢的調(diào)控功能；在滿足防洪安全、河勢平穩(wěn)的條件下，改善左岸駟馬山河～林山圩段近岸水域的環(huán)境生態(tài)，加快新濟洲河段兩岸的經(jīng)濟開發(fā)。

2 整治工程技術

2.1 工程內(nèi)容

本次河道整治項目的主體工程內(nèi)容，包括：護岸工程、導流壩工程、護底工程以及堵汊工程。工程平面布置如圖1所示。

2.2 整治技術

根據(jù)實際工況、適用性、生態(tài)環(huán)境等要求，在不同工程內(nèi)容中引用了不同的整治技術，包括網(wǎng)兜拋石護岸、干砌石護坡、砂被筑壩、水下拋石護岸、砂肋軟體排護岸等等，整體收獲了良好的整治效果，并且有些整治技術的工藝措施也得到了一定發(fā)展。

(1)水下拋石護岸。這一整治技術能夠就地取材，造價低廉，而且施工較為簡易，可分期施工、逐年加固，后續(xù)維修十分方便，由于以上優(yōu)點，目前應用廣泛[4- 5]。根據(jù)工程經(jīng)驗，塊石比重大于2.4t/m3，塊石粒徑介于0.15～0.35m之間，軟化系數(shù)高于0.7，避免采用風化石、片石等石料。

施工工藝。通過水下拋石定位船確定平面位置，然后利用錨纜固定，調(diào)整船體方位使其與水流方向垂直。定位船局部移位，通過調(diào)節(jié)錨纜的方法來實現(xiàn)局部移位。近年來，根據(jù)生態(tài)環(huán)境、施工工效等要求，拋石運輸環(huán)節(jié)發(fā)生了一些變化，一般由大型深倉船舶從碼頭裝船并轉載拋石駁船上，拋石駁船尺寸也較以前變大。

圖1 平面布置示意圖

(2)網(wǎng)兜拋石護岸，應用于新生洲頭導流壩工程護腳，具有抗沖性能好的優(yōu)點[6]。聚丙烯網(wǎng)兜由目繩和吊繩經(jīng)編織而成，其中目繩公稱直徑為12mm，吊繩公稱直徑為24mm，網(wǎng)目孔徑為15cm，網(wǎng)兜尺寸為對角線長度5.60m，單個網(wǎng)兜裝填3m3塊石。單根繩的強度應符合國家規(guī)范GB/T8050—2017/ISO1346∶2012《纖維繩索聚丙烯裂膜、單絲、復絲(PP2)和高強度復絲(PP3)3、4、8、12股繩索》的規(guī)定，吊繩、目繩的最低斷裂強力分別是60.3、23.5KN，填充石料的粒徑在0.2～0.4m之間，濕抗壓強度超過38MPa，塊石容重大于2.4t/m3，軟化系數(shù)高于0.7。

施工工藝。浮吊船定位→運輸船靠駁→人工吊環(huán)網(wǎng)兜→浮吊船吊起網(wǎng)兜至拋區(qū)→網(wǎng)兜入水脫鉤。

(3)混凝土塊鉸鏈排護岸。從應用效果來看，這一技術表現(xiàn)出易于取材、機械化程度高、整體性強、質(zhì)量容易控制等優(yōu)勢特征，在本次項目中主要用于新生洲右汊水下護岸工程[7- 8]。在構造上，主體結構是由系排梁與鉸鏈排組建的。其中，系排梁是由C15混凝土澆筑建設的，在梁內(nèi)排列了縱向構造鋼筋與橫向拉力鋼筋，同時設計了掛排拉環(huán)。本次項目中應用的系排梁的斷面尺寸：寬3.0m，臨水側、背水側的高度分別是0.7m、1.0m，下設15cm厚碎石墊層。鉸鏈排包括混凝土板和排底土工布兩部分，其中，混凝土板預留了多個受力鋼筋環(huán)，混凝土板的基本尺寸是50cm(寬)×80cm(長)×8cm(厚)，混凝土板內(nèi)部分布了橫向2根φ12和縱向1根φ10的受力鋼筋。排體設計總長度2648m，單元排體順水流寬度是61.6～75.6m，搭接寬度2m。在水上進行陸鋪法鋪排，在水下進行沉排船沉放。為了適應本次工程的特點，創(chuàng)造了無岸錨地壟沉排鋪放工藝，不僅沒有在陸上設置岸錨地壟，而且顯著加快了工作進度。無岸錨地籠沉排鋪放技術實現(xiàn)了無地壟排首上岸的目的、縮短了排首上岸時間、節(jié)省了機械費用、減輕了對工程區(qū)域環(huán)境的干擾等。

施工工藝?；炷涟孱A制→運輸船上通過U型環(huán)拼裝→運輸船運至工程現(xiàn)場緊挨沉排船外側停放→連接排首梁、拉連排體→倒拉排體上岸、就位、鎖定→循環(huán)拉連排體、移船、下沉排體→擇機安裝止排梁、同步止排→布設排尾梁、下排尾，取出排尾梁。

(4)砂肋軟體排護岸，應用于中汊封堵工程，鋪設砂肋軟體排后再筑壩，能夠有效抑制局部沉降問題以及壩體不均勻沉降問題，整體上增強了壩體的穩(wěn)定性[9]。單塊排體順水流向?qū)?2.0m，排體順坡向間隔0.7m布設一根砂肋，砂肋直徑0.30m，排體間按2.0m的間距搭接。利用聚丙烯扁絲編織的砂肋土工布，其縱橫向容許抗拉強度超過20KN/m，斷裂伸長率低于25%。砂肋軟體排護岸技術主要用于水陸交接處和水下鋪放工程內(nèi)容。

水陸交接區(qū)域采用人工結合鋪排船鋪排，水下采用鋪排船鋪排，排體從下游往上游鋪設。水陸交接處施工工藝。清基→把軟體排布卷到鋪排船滾筒上→定位鋪排船→把排首引到河岸，在岸側固定→在鋪排船上灌裝砂肋→邊移動鋪排船邊沉放軟體排，直到排尾下沉至江底。鋪排船鋪排工藝：砂肋軟體排加工制作→運輸至施工船上→排布卷上滾筒→鋪排船移位、定位→砂肋條安裝及充灌→砂肋軟體排鋪設。

(5)系混凝土塊軟體排護底，應用于新生洲右汊進口段全江護底工程，其具有整體性、柔韌性較好，抗沖能力強，適用性好等特征[10]。系混凝土塊軟體排護底的順水流向長度260m，垂直水流向?qū)挾?280m，排體間的搭接寬度不足2m。在構造上，排體包括“王”字型混凝土壓重塊和利用土工布編制的排墊兩部分，混凝土塊是利用排墊、系結條及加筋條進行連接的。利用320g/的聚丙烯編織布編制土工布排墊，在排墊的長度方向上編制寬5cm、間距50cm的聚丙烯加筋條，從而構成了長100cm的系結條，起到綁扎混凝土壓重塊的作用。

施工工藝。水下地形勘探→預設沉排軌跡→儲備用材→定位沉排船→排布安裝展放→固定排頭、安排首梁、系扎混凝土塊→放下平臺滑板、沉排→根據(jù)鋪排軌跡來調(diào)整船位→尾排下沉。

(6)砂被筑壩，應用于新生洲導流壩、中汊鎖壩壩心填筑，該技術具有施工機械化程度高、取材容易、施工簡易等優(yōu)勢，并且容易控制壩體形態(tài)，工作效率較高[11]。利用聚丙烯編織布編制砂被，根據(jù)保砂透水要求設定等效孔徑的大小。在設定砂被尺寸時，需要綜合分析壩體強度要求和施工工藝要求。在施工過程中，準備了多種規(guī)格大小的中小型砂袋，然后利用U型支架拋投入水著床筑壩。為了維護壩體的抗滑穩(wěn)定性，本次項目采取的是大型砂被，在施工過程中一邊充砂一邊沉放，砂被長60.0～80.0m，寬25.0m。該種大型砂被獲得了實用新型專利授權。在砂被上預留數(shù)個直徑0.3m的袖口，袖口排距5.0m，江砂從袖口填入砂被。在固定間距內(nèi)，在縱橫方向上縫制加強筋，從而確保砂被在施工過程中的強度。從切灘工程中篩選江砂，作為砂被的填筑材料。

施工工藝。將砂被卷到滾筒上→定位施工船→把砂被首端布設到鋪設船前端的滑板→袖口逐排沖砂排水→下放滑板→砂被首部下沉→逐排充填砂、移位、鋪放，同時放松卷筒。

(7)雷諾石墊護坡，應用于新生洲右緣陸上護坎，是新型柔性護坎型式，從應用效果來看，這一整治技術在取材、施工及維護方面都較為簡易，并且能夠適應多種工程需求，不會對周邊生態(tài)造成影響[12- 14]。雷諾石墊所用網(wǎng)箱是利用φ22mm鍍鋅鋼絲加工制作的，其尺寸為長6m×寬2m×厚0.23m，加工的網(wǎng)眼是6cm×8cm。鋼絲的抗張強度350～550N/m之間，延伸率不低于10%。填石粒徑為0.07～0.15m。

施工工藝?？睖y放樣→挖掘土方、整平坡面→建筑腳槽和格埂→無紡布鋪設→布設雷諾網(wǎng)箱→挖機裝料→由工人整理表面→閉合頂部孔隙。

3 效果分析

長江汊道的整治目標除了普通的穩(wěn)定岸坡外，更重要的是穩(wěn)定汊道的分流比。在新濟洲河段河道整治工程立項之前，開始勘測地形和監(jiān)測水文資料，在施工過程中及至工程完結之前，這項工作從未間斷，掌握了大量的數(shù)據(jù)資料。通過分析獲取的數(shù)據(jù)信息，可以得出如下基本結論：

(1)中汊封堵工程實施后，新濟洲河段由多分汊河道轉化為雙分汊河道，新濟洲河段總體將維持目前的河勢[15]。

(2)1991年以前，新生洲左汊道是主汊，其分流比較高，及至現(xiàn)在，右汊已經(jīng)發(fā)展成為了主汊，占據(jù)了更高地分流比。新生洲左汊分流比的歷年變化情況如圖2所示。

圖2 新生洲左汊分流比變化圖

根據(jù)歷史水文監(jiān)測結果，新生洲左汊在1959年的分流比是61.5%，從20世紀70年代中期，新生洲左汊的分流比不斷降低，截止到1991年下降到50%，并且依舊保持遞減態(tài)勢，在1993—1999年間處于43%～45%的水平波動，從1999年開始步入了緩慢衰退階段，最新的勘測結果表明，新生洲左汊的分流比在2003—2015年間穩(wěn)定在34.2%～40.3%區(qū)間內(nèi)，其中最低值34.2%發(fā)生在2007年5月。在新濟洲河段河道整治工程完工之后，新生洲左汊的分流比在多次測量的結果均值是37.36%，雖然仍有波動但是基本穩(wěn)定在35.6%～38.7%的區(qū)間范圍，在2018年7月的監(jiān)測結果是38.7%，這也證實了本次整治工程基本達到了穩(wěn)定河道新生洲左汊分流比的目標，配合中汊封堵工程，有效遏制了新濟洲右汊分流比增加的趨勢，從而將新濟洲河段建設成平穩(wěn)的雙分汊河道。

(3)在穩(wěn)定了新生洲右汊的分流比之后，同時降低了對新濟洲右緣尾部和七壩段的頂沖壓力，改善了駟馬山河～林山圩段的近岸生態(tài)環(huán)境，配合七壩護岸工程，增強了七壩節(jié)點在河勢調(diào)控方面的功能。

4 結語

資料分析表明，長江南京新濟洲河段河道整治工程實踐中各河道整治技術的有機結合，使得整個工程段河道整治基本取得了既定效果。通過本文的總結，希望能夠為今后的長江河道整治技術發(fā)展歷程研究以及類似的長江汊道河道整治工程實踐等方面提供借鑒。此外，因近年來生態(tài)環(huán)保需要，可用于長江河道整治中護岸工程的石料越來越少，為了同時確保長江防洪安全與生態(tài)環(huán)保需要，尋找或創(chuàng)新出合適的可替代材料，設計出更合適的結構型式等，需要我們開展相關理論和試驗研究。