水下拋石在西江干流治理工程中的應(yīng)用實(shí)踐

摘 ?要：在治理江河堤防險(xiǎn)工險(xiǎn)段時(shí)，水下拋石護(hù)岸是一種較為有效的治理方法，其通過在崩岸地段拋置一定厚度塊石層來提高堤岸的抗沖刷能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，能夠起到穩(wěn)定河勢、保護(hù)堤岸的目的。但是，水下拋石作業(yè)施工量大、容易受到多種因素影響，導(dǎo)致其作業(yè)質(zhì)量往往難以得到保障。對此，深入研究水下拋石工藝，以西江干流治理工程為依托研究水下拋石作業(yè)的應(yīng)用實(shí)踐方法，以期為廣大技術(shù)與作業(yè)人員提供一定指導(dǎo)，最終推動(dòng)我國河流治理工作的持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水下拋石作業(yè);西江干流治理工程;技術(shù)要點(diǎn);應(yīng)用實(shí)踐

中圖分類號(hào)：TV85 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2021）11-0000-00

0 引言

水下拋石護(hù)岸多具有交叉作業(yè)面多、施工強(qiáng)度高、組織協(xié)調(diào)難度大等特點(diǎn)，且由于堤防工程通常在枯水期內(nèi)作業(yè)，導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)枯水位往往與平均枯水位有關(guān)，進(jìn)而增大了工程的建設(shè)難度。在此基礎(chǔ)上，需深入明確水下拋石作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，建立有針對性的質(zhì)量與安全管理體系，形成系統(tǒng)化和科學(xué)化的管理模式，以此保障工程的建設(shè)效率和質(zhì)量，確保工程的使用效益。

1 水下拋石護(hù)岸作業(yè)的施工難點(diǎn)

目前，水下拋石護(hù)岸工藝已經(jīng)成為水利工程河道治理的必要手段，其依托拋石覆蓋受沖刷過的河床、岸坡，能夠提升岸坡的防沖刷能力，增強(qiáng)河道的穩(wěn)定性，防止河流災(zāi)害出現(xiàn)。然而，雖然水下拋石護(hù)岸工藝以石料作為主要施工材料，工程成本相對較低，但由于水下拋石作業(yè)多為隱蔽工程，容易受到多種因素限制，施工強(qiáng)度相對較高，對施工質(zhì)量與安全管理要求也比較高。首先，在拋石作業(yè)過程中，拋投范圍直接影響到作業(yè)效果，而針對堤岸附近固、液交界處床面，其動(dòng)水壓力遠(yuǎn)高于不受擾動(dòng)的水流，使得作業(yè)過程受影響較大，容易存在一定質(zhì)量問題;其次，水下拋石作業(yè)應(yīng)按照“拋?zhàn)恪仠?zhǔn)、拋勻”的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，但拋石的數(shù)量、范圍、均勻性往往需根據(jù)實(shí)際的河道情況進(jìn)行確定，因此，如何以詳細(xì)的現(xiàn)場勘驗(yàn)為依托設(shè)計(jì)拋石作業(yè)方案，同樣是拋石護(hù)岸工藝的一大難點(diǎn)。

2 水下拋石護(hù)岸工藝的施工流程

水下拋石護(hù)岸工藝的施工流程如圖1所示，包括拋石準(zhǔn)備、水下測量及勘驗(yàn)、施工區(qū)域劃分、拋投試驗(yàn)、定位船定位、拋石船量方、拋投作業(yè)、作業(yè)后測量、完工驗(yàn)收等環(huán)節(jié)。其中，拋石作業(yè)應(yīng)按照“劃分小區(qū)、躉船定位、掌握落距、合理掛擋、定量拋投、多次拋勻”的原則展開，且在完成每一網(wǎng)格施工作業(yè)后，定位船與拋石船移位，重復(fù)完成該施工程序[1]。同時(shí)，施工整體過程應(yīng)按照“先江中后岸邊、先上游后下游”的順序開展。

2.1 拋前水下地形測量

在水下拋石護(hù)岸作業(yè)開展之前，由第三方測量機(jī)構(gòu)進(jìn)場進(jìn)行地形測量，繪制水下地形圖和斷面圖，以此幫助工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，確保施工方案的完善性。

2.2 施工區(qū)域劃分及工程量計(jì)算

根據(jù)水下實(shí)際斷面和地形圖，對施工區(qū)域進(jìn)行劃分，通常情況下，以15m寬，30m長作為施工區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格，以此滿足大型裝石船的作業(yè)需求，而對于寬度不足15m的施工區(qū)域，則可根據(jù)具體情況劃分為定寬的小網(wǎng)格。

2.3 拋投試驗(yàn)

考慮到水下拋石位移直接關(guān)系到作業(yè)質(zhì)量，需在正式施工開始之前進(jìn)行拋投試驗(yàn)，以水深、水流速度、拋石粒徑、拋石重量作為自變量，以拋石水平落距作為因變量，形成針對不同情況下拋石水平落距的檢測報(bào)告，以此為定位船精確定位提供幫助。首先，對于漂距測定，采用理論計(jì)算與實(shí)測相結(jié)合的方式進(jìn)行測定，通過對比兩種測定方式得出的結(jié)果確定最終的漂移距，并繪制水深、流速、流向和漂移距離對應(yīng)表，以此為施工人員提供技術(shù)支持;其次，針對流速測定，依托測速船進(jìn)行標(biāo)記測速，得出精確地水流速度，以幫助施工人員選擇最佳的拋石位置。

2.4 定位船拋錨與定位

定位船定位是拋石作業(yè)開展有效性的關(guān)鍵基礎(chǔ)，應(yīng)確保定位船定位精準(zhǔn)，合理選用錨具和錨纜，保證拋石作業(yè)開展的質(zhì)量。首先，在定位船定位之前，對拋投試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，計(jì)算合適的漂距，以此精確定位船，保證拋石作業(yè)的有效性;其次，應(yīng)采用“先上游后下游、先深泓后近岸”的拋?zhàn)o(hù)原則，嚴(yán)格按照施工圖紙上的坐標(biāo)進(jìn)行作業(yè)，在綜合應(yīng)用全站儀與標(biāo)志桿的同時(shí)逐步將拋石區(qū)域平移至岸邊，從而確保拋石作業(yè)的精確性;最后，對于定位船拋錨過程，采用首錨、前外扒錨、后外扒錨的順利進(jìn)行，并在岸上設(shè)置兩點(diǎn)木樁用于固定，以此為后續(xù)作業(yè)提供方便[2]。

2.5 拋石船定位

對于拋石船，一般采用長度為30m，寬度為5m～7m的裝石船，其裝石長度不得超過20m，而在定位船確定位置后，于定位船下舷邊掛吊裝石船進(jìn)行施工，且應(yīng)以各裝石船船位錯(cuò)開的方式開展施工，以此提升拋石的均勻性，達(dá)到預(yù)期的拋石效果。

2.6 拋石作業(yè)

對于拋石作業(yè)所用的石料，一般應(yīng)根據(jù)工程需求由監(jiān)理人員確認(rèn)合格后方可投入使用，且應(yīng)嚴(yán)禁使用風(fēng)化石、水解石、碎石等不合格石料。同時(shí)，對于拋石作業(yè)過程，一般有人工拋石和機(jī)械拋石兩種形式，前者需將標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格劃分為10個(gè)條形區(qū)域、由船的兩邊進(jìn)行拋投，后者則多采用船側(cè)式拋投方案，即在履帶式反鏟長臂液壓挖掘機(jī)的幫助下配合現(xiàn)場作業(yè)人員開展拋石作業(yè)[3]。

2.7 作業(yè)后檢測

在拋投作業(yè)完成后，分兩道工序進(jìn)行結(jié)果檢測。其一，由現(xiàn)場施工人員利用測探桿進(jìn)行檢測，對比拋投前后的水深，從而排查不合格區(qū)域;其二，利用GPS技術(shù)進(jìn)行大面積測量，配合監(jiān)理人員和工程技術(shù)部進(jìn)行分析總結(jié)，形成拋投作業(yè)檢測報(bào)告，以此確保工程正?？⒐4]。

3 水下拋石在西江干流治理工程中的應(yīng)用實(shí)踐

3.1 工程概述

本研究以廣東省西江干流治理工程（肇慶段）——高要區(qū)標(biāo)段為案例進(jìn)行分析。該工程整治堤段總長度為20.73km，涵閘22座，建設(shè)內(nèi)容包括西江干堤祿步～小湘段、西江干堤深塘～上圍段和西江干堤大灣圍段的堤身加培12.12km、護(hù)坡長度21.74 km、堤身防滲長度1.42 km、堤頂?shù)缆烽L度9.26 km、護(hù)岸長度11.09 km等，其中水下護(hù)岸主要工程量有拋石36.0萬m3、碎石墊層6.8萬m3、模袋混凝土6.6萬m3、格賓石籠10.3萬m3。該工程水下護(hù)岸長度4.53km，采用水下拋石+300mm厚碎石墊層+200mm厚模袋混凝土+1000mm厚雙層格賓石籠壓腳的結(jié)構(gòu)型式，施工條件非常復(fù)雜，大部分枯水期施工水深超過15m，最大施工水深達(dá)33.58m。水下拋石作業(yè)重點(diǎn)針對部分水下沖坑較深，岸坡坡度較陡、堤岸較高的險(xiǎn)工段進(jìn)行處理，拋石完成表面使用碎石層整平，碎石層面設(shè)200mm 厚C25模袋混凝土。

3.2 施工環(huán)境勘測

圍繞項(xiàng)目現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境，根據(jù)工程特性不同，可分為第四系人工填土層、第四系沖積層、粉質(zhì)黏土層、淤質(zhì)粉質(zhì)黏土層、花斑黏土層、第四系坡積層等多個(gè)層帶;對于工程施工現(xiàn)場的水文情況，地下水位為-2.60m～15.15m，埋深0.20m～18.00m;對于工程施工現(xiàn)場的氣象情況，該地區(qū)平均降雨量為1630mm，臺(tái)風(fēng)雨較多，以5～6月雨量最盛。汛期一般出現(xiàn)在4～9月，多年平均最高水位為▽9.85～m▽11.02m，枯水期出現(xiàn)在10～3月，平均水位為▽0.89～m▽0.97m。

3.3 施工材料及技術(shù)準(zhǔn)備

本工程拋填塊石重量控制在35～80kg之間，大于60kg的石料占總石料的75%以上。同時(shí)，采用堅(jiān)固耐久的新鮮磨石或微風(fēng)化石，杜絕使用條狀、尖角等形狀的塊石、風(fēng)化石和泥巖，以此確保拋投作業(yè)的有效性。對于厚度低于1m的薄基床，則應(yīng)使用相對較小的石塊，對塊石間的不平整部分利用碎石來填充。

3.4 施工網(wǎng)格劃分

針對施工網(wǎng)格劃分環(huán)節(jié)，結(jié)合本工程所用拋石船尺寸，將施工網(wǎng)格劃分為10m（垂直水流方向）×15m（順?biāo)鞣较颍┑臉?biāo)準(zhǔn)拋石網(wǎng)格，局部區(qū)域采用10m×10m網(wǎng)格，并對施工網(wǎng)格進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，在結(jié)合施工圖紙基礎(chǔ)上計(jì)算得出每個(gè)網(wǎng)格的拋石數(shù)量。

3.5 拋石試驗(yàn)

拋石作業(yè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)施工過程，其施工參數(shù)會(huì)隨著拋石時(shí)間段、地段、水文條件、施工工藝的變化而發(fā)生變化，因此應(yīng)經(jīng)常性檢查拋投結(jié)果，通過拋石試驗(yàn)以確保拋石作業(yè)的精確性和有效性。對此，為研究不同時(shí)間段、地段、水文條件及施工工藝情況下的拋石參數(shù)，在大灣圍DWW2+010～DWW2+138.801段進(jìn)行拋石試驗(yàn)，試驗(yàn)長度為128.8m，待拋石完成后進(jìn)行水下地形檢測，發(fā)現(xiàn)符合工程預(yù)期結(jié)果，施工方案具備可行性。同時(shí)，在祿步～小湘段、深塘～上圍段拋石施工時(shí)，同樣開展拋石試驗(yàn)，以此確保工程整體的可靠性。

3.6 拋石船定位

對于拋石船定位過程，拋石船的穩(wěn)定性是定位作業(yè)的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)拋石區(qū)水深、流速、拋投試驗(yàn)確定的沖距參數(shù)計(jì)算出每一拋投網(wǎng)格的拋石提前量，計(jì)算出拋石船水面定位坐標(biāo)。同時(shí)，先采用GPS全球定位進(jìn)行放樣，確定拋石船的大概位置，拋下船錨，借助調(diào)整船錨長度，結(jié)合GPS進(jìn)行精確定位，最終收緊船錨以固定拋石船。在拋投作業(yè)過程中，拋石船與堤頂控制線平行，如圖2所示。

3.7 拋石作業(yè)

拋石作業(yè)參照“網(wǎng)格法”對拋石量進(jìn)行估算，遵循“先深后淺，先上游后下游”施工順序展開。其中，在本工程施工中，最大日拋石量為3900m3，每日均拋石量為1000m3，滿足施工進(jìn)度要求。同時(shí)，在整個(gè)拋石作業(yè)過程中，由專人進(jìn)行監(jiān)督管理，認(rèn)真做好針對拋石、水深、水位的原始記錄，形成報(bào)告文件，保障作業(yè)質(zhì)量。此外，在整個(gè)拋石作業(yè)過程中，堅(jiān)持“收方、定位、拋石、測量”一體化原則，明確作業(yè)責(zé)任到人，經(jīng)常性對坐標(biāo)、水深進(jìn)行檢查，保證拋石作業(yè)的有效性和均勻性，且應(yīng)認(rèn)真做好對于拋石、水深、水位的原始記錄，形成作業(yè)文件，以便后續(xù)檢驗(yàn)。

3.8 作業(yè)后驗(yàn)收

作業(yè)完成后，由監(jiān)理單位對作業(yè)成果進(jìn)行檢測，檢測內(nèi)容包括材料質(zhì)量、工藝參數(shù)、施工平整度等多個(gè)方面，并完成收集整理工作。其中，在每個(gè)施工段完成后，應(yīng)在監(jiān)理的見證下，按與設(shè)計(jì)相對應(yīng)的斷面間距50m進(jìn)行水下地形測量，及時(shí)做好資料收集與整理工作，并向監(jiān)理單位申請水下拋石驗(yàn)收，由相關(guān)組織質(zhì)量監(jiān)督單位、建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位共同進(jìn)行作業(yè)驗(yàn)收，確保拋石作業(yè)質(zhì)量。

4 結(jié)語

水下拋石作業(yè)因其本身的特殊性與復(fù)雜性，針對作業(yè)過程建立全過程質(zhì)量與安全保障機(jī)制，借助及時(shí)的質(zhì)量檢驗(yàn)以規(guī)避工程風(fēng)險(xiǎn)，以此確保工程建設(shè)質(zhì)量，保障水下拋石護(hù)岸的正常投入使用。

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[4]郭宏峰.水下拋石護(hù)岸加固工程施工工藝及質(zhì)量控制方法[J].河南科技，2018（04）：95-96.

收稿日期：2021-10-16

作者簡介：王振宇（1988—），男，河南項(xiàng)城人，本科，水工施工工程師，研究方向：水利工程施工技術(shù)。

Abstract： Underwater riprap revetment is a more effective treatment method when controlling the dangerous section of river embankment. It can improve the anti scour ability and structural stability of the embankment by throwing a certain thickness of block stone layer in the bank collapse section， which can stabilize the river regime and protect the embankment. However， underwater riprap operation has a large amount of construction and is easy to be affected by many factors， resulting in its operation quality is often difficult to be guaranteed. In this regard， we should deeply study the underwater riprap technology and study the application and practical methods of underwater riprap operation based on the Xijiang main stream treatment project， in order to provide certain guidance for the majority of technicians and operators， and finally promote the sustainable development of river treatment in China.

Key words： underwater riprap operation; Xijiang main stream treatment project; key technical points; application practice