斷面抽取對(duì)拋石護(hù)岸工程水下拋投效果評(píng)價(jià)影響

王茂枚　羅青　趙鋼　陳楠　劉曉兵

摘要：拋石護(hù)岸工程質(zhì)量檢測(cè)的主要方法是通過(guò)抽取檢測(cè)斷面，分析斷面上的測(cè)點(diǎn)增厚和斷面增厚是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求來(lái)判斷斷面是否合格，而斷面抽取具有隨機(jī)性，這種隨機(jī)性會(huì)對(duì)水下拋石效果整體評(píng)價(jià)結(jié)論產(chǎn)生影響。選取長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段六圩彎道開發(fā)區(qū)段拋石護(hù)岸工程為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)比不同組斷面的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，利用GIS（地理信息系統(tǒng)）空間分析技術(shù)分析不同組的檢測(cè)斷面如何影響拋石質(zhì)量評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明：相同的區(qū)域抽取不同的檢測(cè)斷面會(huì)得到不同的評(píng)價(jià)結(jié)論，欠拋率≤25%或≥50%的區(qū)域評(píng)價(jià)結(jié)論一致性高，而欠拋率位于25%～50%的區(qū)域，工程質(zhì)量評(píng)價(jià)易受欠拋區(qū)聚集與分布情況的影響，欠拋區(qū)越集中且順流方向分布，區(qū)域不合格評(píng)價(jià)的一致性越高;相反，欠拋區(qū)越分散并垂直岸線分布，區(qū)域合格評(píng)價(jià)的一致性越高。為確保評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，建議提升拋投工藝，盡量做到準(zhǔn)確、均勻拋投，并增加拋石增厚的均勻度檢測(cè)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：拋石護(hù)岸工程; 拋石效果評(píng)價(jià); 欠拋率; 一致性; GIS空間分析; 長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段

中圖法分類號(hào)： TV523

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.11.024

0引 言

堤岸防護(hù)工程是中國(guó)大江大河防洪體系中重要工程措施之一，在防洪減災(zāi)中發(fā)揮著重要作用[1-2]。堤岸防護(hù)工程有坡式護(hù)岸、壩式護(hù)岸、墻式護(hù)岸、生物護(hù)岸等多種形式，其中坡式護(hù)岸最為常見。坡式護(hù)岸以設(shè)計(jì)枯水位為界，上部為陸域護(hù)坡工程，下部為水下護(hù)腳工程。水下護(hù)腳工程按結(jié)構(gòu)及材料不同又可分為拋石、沉枕、沉籠和沉排以及模袋混凝土（砂）等多種類型，其中拋石護(hù)岸工程因其施工靈活，操作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，能較好地適應(yīng)河床變形等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用[3-6]。水下拋石作為隱蔽工程，拋石效果評(píng)價(jià)是護(hù)岸工程質(zhì)量控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)，準(zhǔn)確掌握和分析水下工程質(zhì)量狀況，對(duì)確保拋石護(hù)岸的施工質(zhì)量起到了重要作用[7-8]。

目前，水下拋石效果評(píng)價(jià)的總要求是“拋準(zhǔn)、拋?zhàn)?、拋勻”，它的兩個(gè)主要質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目是測(cè)點(diǎn)增厚值和斷面增厚值。斷面和測(cè)點(diǎn)的生成要求是順?biāo)鞣较?0～50 m生成1個(gè)斷面，且每單元工程不少于3個(gè)斷面;每個(gè)斷面5～10 m生成1個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。當(dāng)測(cè)點(diǎn)增厚值≥75%設(shè)計(jì)值，水深流急區(qū)≥70%設(shè)計(jì)值;斷面增厚值≥70%設(shè)計(jì)值，水深流急區(qū)≥65%設(shè)計(jì)值時(shí)，測(cè)點(diǎn)和斷面檢測(cè)合格。當(dāng)單元工程70%的斷面合格時(shí)，單元工程合格[9-10]。拋石護(hù)岸工程水下質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要方法是：在工程區(qū)域上按照要求抽取斷面，通過(guò)斷面的測(cè)點(diǎn)增厚值和斷面增厚值是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求來(lái)判斷斷面是否合格，但由于抽取的檢測(cè)斷面具有不確定性，所以根據(jù)斷面進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果也不唯一[11]。那么同一工程不同位置的檢測(cè)斷面，其統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果會(huì)對(duì)工程拋石效果評(píng)價(jià)產(chǎn)生怎樣的影響還不明確。本文選取長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段六圩彎道開發(fā)區(qū)段拋石護(hù)岸工程為研究對(duì)象，按規(guī)范要求，利用南方CASS（南方地形地籍成圖軟件）生成若干組檢測(cè)斷面，對(duì)比每組斷面的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，利用GIS空間分析技術(shù)分析不同組的檢測(cè)斷面是如何影響拋投效果的，以期為解決拋石護(hù)岸工程水下隱蔽工程質(zhì)量控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題提供一定的科學(xué)參考。

1方案設(shè)計(jì)

1.1工程區(qū)概況

六圩彎道位于長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段，具有較明顯的彎道水流河床演變特征，即凹岸沖刷、凸岸淤積。由于主流長(zhǎng)期貼凹岸，左岸近岸河床沖深，岸坡很陡，是長(zhǎng)江下游重點(diǎn)防護(hù)岸段[12-14]。本次研究區(qū)位于六圩彎道五號(hào)丁壩-大運(yùn)河口，長(zhǎng)750 m，寬40 m，面積30 000 m2。將研究區(qū)劃分成20 m×150 m的單元工程（單元工程下文稱DQ），一共10個(gè)單元工程，其中DQ1～DQ5設(shè)計(jì)拋厚1.0 m，DQ6～DQ10設(shè)計(jì)拋厚0.8 m，研究區(qū)位置如圖1所示。

1.2研究方案

使用R2SONIC2024高分辨率多波束測(cè)深系統(tǒng)（用于2～500 m深度的水域，量程分辨率1.25 cm）對(duì)研究區(qū)塊石拋投前、后兩個(gè)階段進(jìn)行全覆蓋掃測(cè)。以研究區(qū)起始里程0 m起，每30 m生成一條檢測(cè)斷面（斷面下文稱DM），每個(gè)單元工程生成5條檢測(cè)斷面，此為第1組檢測(cè)斷面，位置分布見圖2。以第1組檢測(cè)斷面為基礎(chǔ)，向右分別偏移5，10，15，20，25 m，共得到6組檢測(cè)斷面，位置分布見圖3。檢測(cè)斷面每2 m生成1個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，對(duì)每組的檢測(cè)點(diǎn)增厚和斷面增厚進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2數(shù)據(jù)分析

2.1統(tǒng)計(jì)結(jié)果

本文對(duì)單元工程6組斷面的質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)論進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見表1），并對(duì)單元工程質(zhì)量評(píng)價(jià)的一致性進(jìn)行分等級(jí)統(tǒng)計(jì)（見表2）。以單元工程質(zhì)量評(píng)價(jià)一致性達(dá)100%，80%和50%作為統(tǒng)計(jì)的節(jié)點(diǎn)，一致性達(dá)100%說(shuō)明工程質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)論一致，高于80%說(shuō)明工程質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)論相符性較好，低于80%說(shuō)明工程質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)論相符性較差。

由表2可見，80%的單元工程質(zhì)量評(píng)價(jià)的一致性都比較高，這說(shuō)明斷面檢測(cè)分析法基本可以滿足水下工程質(zhì)量評(píng)價(jià)的要求。對(duì)于斷面隨機(jī)性影響比較大的剩下20%的單元工程則需要進(jìn)一步分析。

2.2結(jié)果分析

為了更好地分析檢測(cè)斷面的隨機(jī)性是如何影響拋石效果評(píng)價(jià)，本文利用GIS空間分析技術(shù)[15]生成單元工程欠拋率（拋石增厚小于70%的區(qū)域占總面積的百分比）與評(píng)價(jià)一致性的統(tǒng)計(jì)表（見表3）以及研究區(qū)拋石增厚率（拋石增厚占設(shè)計(jì)拋厚的百分比）空間分布圖（見圖4）作為分析參考依據(jù)。

由表1可知，質(zhì)量評(píng)價(jià)一致性達(dá)100%的單元工程有DQ1、DQ5、DQ6、DQ7和DQ10。由圖4和表3可知，位于工程區(qū)上游的DQ1和DQ10欠拋率分別為80.5%和68.8%，且工程起始處有大面積的沖刷，拋石增厚效果差。位于工程區(qū)下游的DQ5欠拋率為54.4%，且欠拋區(qū)連接成片順流分布，導(dǎo)致單元工程整體不合格。所以不同的斷面對(duì)DQ1、DQ5和DQ10的質(zhì)量評(píng)價(jià)無(wú)影響，6組斷面單元工程質(zhì)量評(píng)價(jià)均為不合格。位于近岸的DQ6和DQ7拋石增厚效果較好，欠拋率分別為17.8%和21.9%，6組斷面單元工程質(zhì)量評(píng)價(jià)均為合格。質(zhì)量評(píng)價(jià)一致性位于80%～100%的單元工程有DQ4、DQ8和DQ9，欠拋率分別為32.0%，28.7%和28.5%，從圖4可以看出：DQ4欠拋區(qū)面積雖然不大，但欠拋區(qū)連接成片且順流分布，對(duì)大部分?jǐn)嗝娑加杏绊懀什缓细裨u(píng)價(jià)一致性較高。DQ8和DQ9欠拋區(qū)面積接近30%，但因?yàn)榍窉亝^(qū)不聚集且分布分散，小部分區(qū)域相對(duì)集中，但是是垂直岸線分布，所以它對(duì)斷面的影響較小，合格評(píng)價(jià)一致性較高。質(zhì)量評(píng)價(jià)一致性低于80%的單元工程有DQ2和DQ3，

欠拋率分別為25.7%和42.8%，從圖4還可以看出，DQ2欠拋區(qū)的面積雖然較小，但因?yàn)榍窉亝^(qū)相對(duì)集中，尤其A處欠拋區(qū)順流分布，影響的斷面比較多。DQ3欠拋區(qū)面積更大，區(qū)域集中且順流分布，相對(duì)DQ2拋石效果較差，不合格評(píng)價(jià)一致性更高。

綜上可知，拋石增厚效果好、欠拋率≤25%的區(qū)域，或者拋石增厚效果差、欠拋率≥50%的區(qū)域，斷面抽取的隨機(jī)性對(duì)區(qū)域的質(zhì)量評(píng)價(jià)幾乎沒有影響。對(duì)于有明顯拋石增厚、欠拋率介于25%～50%的區(qū)域，其質(zhì)量評(píng)價(jià)受欠拋區(qū)聚集與分布情況的影響。圖5展示了欠拋率介于25%～50%的區(qū)域欠拋區(qū)空間分布情況。

由圖5可以看出：DQ2、DQ3和DQ4欠拋區(qū)相對(duì)集中，連接成片且順流分布，區(qū)域不合格評(píng)價(jià)的一致性高;而DQ8和DQ9欠拋區(qū)分散，垂直岸線分布，區(qū)域合格評(píng)價(jià)的一致性高。

3結(jié)論及建議

（1） 工程檢測(cè)斷面抽取的隨機(jī)性對(duì)工程質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響由工程欠拋面積的大小、欠拋區(qū)聚集與分布情況決定。

（2） 當(dāng)區(qū)域欠拋率≤25%或欠拋率≥50%時(shí)，檢測(cè)斷面抽取的隨機(jī)性并未對(duì)其質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)論產(chǎn)生影響。

（3） 當(dāng)區(qū)域欠拋率介于25%～50%時(shí)，欠拋區(qū)越集中且順?biāo)鞣植?，工程不合格評(píng)價(jià)的一致性越高;相反，欠拋區(qū)越分散且垂直岸線分布，工程合格評(píng)價(jià)的一致性越高。

（4） 為減少斷面選取的隨機(jī)性對(duì)工程質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響，建議提高施工工藝水平，增加工程拋石增厚的均勻度檢測(cè)指標(biāo)，提升工程質(zhì)量檢測(cè)分析的準(zhǔn)確性。

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（編輯：胡旭東）

Abstract：The main method for the quality detection of riprap revetment engineering is extracting the detection section，then analyzing whether the thickening of the measuring points and the sections meet the design requirements.But the randomness of cross-section extraction will affect the overall evaluation conclusion of underwater riprap effect.In this paper，the riprap revetment project in the development zone of Liuwei bend in Zhenjiang-Yangzhou reach of Changjiang River was selected as the research object.By comparing the statistical results of different groups of sections，the GIS spatial analysis technology was used to analyze how the detection sections of different groups affect the quality evaluation of riprap.The results showed that different detection sections in the same area would produce different evaluation conclusions.The consistency of regional evaluation conclusions was high when the riprap deficient rate less than 25% or greater than 50 %.While the riprap deficient rate was located in the area of 25%～50%，the engineering quality evaluation was easily affected by the aggregation and distribution of the riprap deficient area.The more concentrated the riprap deficient area and the distribution along the flow direction，the higher the consistency of the regional unqualified evaluation was.On the contrary，the more dispersed the riprap deficient area and the vertical shoreline distribution，the higher the consistency was .In order to ensure the evaluation accuracy，it was recommended to improve the riprap process，try to achieve accurate and uniform riprap，and increase the uniformity detection index of the thickening of the riprap.

Key words：riprap revetment project;rubble effect evaluation;GIS spatial analysis;riprap deficient rate;consistency;Zhenjiang-Yangzhou reach of Changjiang River