內(nèi)河航道整治工程多種護(hù)底方案的利弊分析

摘 要：內(nèi)河航道整治工程對護(hù)岸進(jìn)行護(hù)底已成為保護(hù)護(hù)岸的必要措施，通常方案有模袋混凝土護(hù)底、混凝土鉸鏈排護(hù)底、現(xiàn)澆混凝土護(hù)底或灌砌塊石護(hù)底等。文中通過工程案例，從適用性、局限性等方面詳細(xì)論述各護(hù)底方案的利弊，從而為不同的內(nèi)河航道整治工程項(xiàng)目選擇恰當(dāng)?shù)淖o(hù)岸護(hù)底方案提供借鑒。

關(guān)鍵詞：航道整治;護(hù)底方案;利弊分析

中圖分類號：U617.8? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）01-0133-03

根據(jù)本人在“淺析船舶尾軸流對護(hù)岸穩(wěn)定性的影響及改善措施[1]”文中分析，大噸位船舶的尾軸流確是引起護(hù)岸失穩(wěn)的根本原因，基礎(chǔ)埋置深度較淺的護(hù)岸易收到尾軸流的破壞，需采取護(hù)底措施，確保護(hù)岸基礎(chǔ)底標(biāo)高處土體穩(wěn)定。目前，廣泛使用的主要護(hù)底方案有模袋混凝土護(hù)底、混凝土鉸鏈排護(hù)底、現(xiàn)澆混凝土護(hù)底或灌砌塊石護(hù)底等。這幾種方案在水運(yùn)行業(yè)內(nèi)都有實(shí)踐并論述，但深入研究各自的適應(yīng)性和局限性的卻不多見，本文著重于借助工程案例，對以上幾種護(hù)底方案逐一進(jìn)行利弊分析，以便在以后的工程實(shí)踐中合理加以采用。

1模袋混凝土護(hù)底

1.1工程案例

1983 年 5 月，引進(jìn)日本模袋護(hù)坡施工技術(shù)，在南官河航道口岸油庫北（河?xùn)|）實(shí)施護(hù)岸工程，長度 40.7 m，面積488.4m2 ，坡比 1：1.6，坡長 11.2 m，坡底標(biāo)高▽-2.2 m，坡頂標(biāo)高▽3.6 m（廢黃河高程），模袋砼厚度 15 cm。自此，模袋混凝土護(hù)底方案廣泛應(yīng)用于泰州市南官河舊護(hù)岸加固或新建工程。 2014年，市區(qū)站在南官河集鎮(zhèn)段大規(guī)模實(shí)施了模袋混凝土護(hù)坡，實(shí)施護(hù)岸長度5.5公里，坡長18.6米，中標(biāo)合同價1006萬，每延米造價約1800元，實(shí)際工期3個月，有效解決了護(hù)岸坍塌、河床淤積隱患，取得良好的社會效益。該段的實(shí)施開拓了老駁岸加固的另一種可行方案，克服并解決了老駁岸前趾嚴(yán)重吊腳、不適宜大面積開挖及不斷航情況下的施工難題。

1.2適應(yīng)性

從護(hù)岸的效果來看，模袋混凝土護(hù)坡在泰州南官河的應(yīng)用無疑是成功的，仔細(xì)分析，該方案的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）能全面有效地應(yīng)對船舶尾軸流對護(hù)岸基礎(chǔ)的沖刷。如圖1所示，模袋護(hù)坡從高程▽2.22—▽2.03對護(hù)岸底部進(jìn)行了全面防護(hù)，保證了護(hù)岸的穩(wěn)定，對于船舶流量較大地段尤其是待閘區(qū)段護(hù)岸能夠進(jìn)行有效護(hù)底。

（2）為了保證滑坡的穩(wěn)定性，應(yīng)該將安全系數(shù)控制在≥ 1.5 的范圍，以保證護(hù)坡施工的穩(wěn)定[2]。在粉細(xì)砂河床河段，因摩阻系數(shù)大，抗滑效果好，護(hù)岸整體穩(wěn)定。

根據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（ SL/T225-1998 ）6.4.4 條規(guī)定，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)按下式計算：

式中：L2為坡面模袋長度（m）;L3為坡腳以外模袋長度（m）; m 為邊坡系數(shù);α為斜坡傾角;H為護(hù)面高度（m）;fcs為模袋與土壤的摩阻系數(shù)。南官河的模袋底坡摩阻系數(shù)在設(shè)計時根據(jù)地質(zhì)勘探報告選為0.32，而一般粘性土（可塑）的摩阻系數(shù)通常為0.2-0.25，可見，粉細(xì)砂河床地段，從抗滑的角度出發(fā)，更適合選用模袋混凝土進(jìn)行護(hù)底。

（3）無論是新建護(hù)岸還是舊護(hù)岸加固，無需圍堰進(jìn)行干地施工，施工速度快、成本低、風(fēng)險小。

1.3局限性

模袋混凝土護(hù)底方案也有它的使用弊端，主要是與生態(tài)環(huán)保要求不相適應(yīng)。

（1）如圖1所示，模袋混凝土護(hù)坡自坡肩至坡底隔斷了河床與水體，阻礙了水生植物和動物生長，不利于河床“呼吸”。

（2）在施工過程中，會有水泥漿滲出模袋，影響水體質(zhì)量。

模袋混凝土的機(jī)理就是通過混凝土泵將混凝土充灌進(jìn)模袋，填充料依靠泵壓和自重，利用織物袋充灌填料后具有透水不透漿的特性，從模袋的孔隙中排出多余水份，降低水灰比，凝固后達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，形成牢固穩(wěn)定的防護(hù)面，以起到固坡作用。但即使模袋本身的等效孔徑在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，水泥漿的滲透仍無法避免。

2混凝土鉸鏈排護(hù)底

混凝土鉸鏈排護(hù)底廣泛應(yīng)用于長江、黃河等大江大河航道整治工程建設(shè)中，在黃河三角洲地區(qū)堤身護(hù)腳結(jié)構(gòu)就采用了混凝土連鎖塊軟體排，最大限度地保證了工程質(zhì)量[3]。但混凝土鉸鏈排護(hù)底在限制性內(nèi)河航道中的應(yīng)用并不多見，泰州周山河引航道整治工程進(jìn)行了首次嘗試。

2.1工程案例

新建素砼結(jié)構(gòu)（A型），該結(jié)構(gòu)用于船舶待閘?？繀^(qū)的護(hù)岸底板采用C25素砼，底板頂高程為▽-1.28，寬5.7m，厚0.5m，墻身采用C25素砼，底部設(shè)置0.5×1.0（m）倒角;壓頂采用0.5×0.6（m）（高×寬）的C25砼壓頂，護(hù)岸頂高程為▽2.8。?？繀^(qū)護(hù)岸墻前為防止沖刷，設(shè)置混凝土鉸鏈排預(yù)制塊加復(fù)合土工布護(hù)底，鋪排長度1.143km，鋪排寬度6.75m，鋪排面積7715m2。典型斷面圖如圖2所示。

2.2適應(yīng)性

（1）排體生產(chǎn)可工廠化，排體質(zhì)量容易控制。該工程的鉸鏈排租用預(yù)制場進(jìn)行預(yù)制，制作時選擇一塊平整場地，按照支模、預(yù)制、拆模、按照鉸鏈塊排體形狀工整擺放、穿插鋼絲的工序進(jìn)行流水作業(yè)，穿插完畢后將用銜扣固定鋼絲繩交叉處，以達(dá)到吊裝強(qiáng)度需要，并有專人負(fù)責(zé)，檢查卸扣螺帽擰緊度，防止脫落。

（2）現(xiàn)場鋪排，避免了水泥漿對水體的污染。首塊鉸鏈塊排體安裝時，將由履帶吊車配合特制鋼制吊架（此吊架尺寸略大于6.75*5m），共8個吊點(diǎn)用活結(jié)系固在鋼制吊架上面整體起吊排體，首塊排體施工前用儀器在已施工完壓頂上定位并標(biāo)記，用履帶吊吊起已拼裝好的鉸鏈排，慢慢移至定位的位置，潛水員通過對講裝置與岸基現(xiàn)場指揮人員交流，指揮人員通過旗語、對講設(shè)備和吊車操作人員溝通調(diào)整精確將鉸鏈塊排體擺放到指定位置?，F(xiàn)場吊裝安放預(yù)制的鉸鏈排，避免了水泥漿對水體的污染，達(dá)到了環(huán)保施工要求。

（3）有利于維護(hù)河床的生態(tài)環(huán)境。鉸鏈塊排體屬于半剛半柔性排，不同于模袋混凝土結(jié)構(gòu)，既有利于對護(hù)岸進(jìn)行防護(hù)，又有利于維護(hù)河床的生態(tài)環(huán)境，河床的微生物和植物能夠吸收水體中的陽光進(jìn)行光合作用，為微生物和植物的成長留下了生長空間。

（4）同模袋混凝土護(hù)底一樣，混凝土鉸鏈排護(hù)底同樣適用于船舶流量較大地段特別是待閘區(qū)段護(hù)岸的護(hù)底，對老護(hù)岸的護(hù)底加固無需進(jìn)行圍堰，施工速度快。

2.3局限性

（1）在限制性航道中受制于航道寬度，無法采用鋪排船施工。鉸鏈排應(yīng)用于內(nèi)河是一個有益嘗試，但廣泛推廣存在一定的局限性，主要原因是鉸鏈排的施工受制于航道的寬度，無法采用常規(guī)的鋪排船鋪排技術(shù)進(jìn)行施工。以上述案例為例，泰州周山河引航道整治工程鉸鏈排施工前，原擬定的作業(yè)船舶為鋪排船，但因周山河航道口寬僅40米，市場上最小的鋪排船的船長就有50米，船舶丁靠鋪排的航道作業(yè)面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，無奈之下，只能采用岸上履帶吊車吊裝鋪排的作業(yè)方式，施工難度增加，施工進(jìn)度緩慢。

（2）因無法采用鋪排船施工，鋪排作業(yè)成本增加。因無法采用鋪排船施工，所帶來的是鋪排作業(yè)成本有所增加。仍以泰州周山河引航道整治工程鉸鏈排施工為例，鋪排船施工的預(yù)計施工成本約在19元/m2，實(shí)際吊裝鋪排的施工成本為47元/m2，吊裝總費(fèi)用增加21萬元。

3 現(xiàn)澆混凝土護(hù)底或灌砌塊石護(hù)底

3.1工程案例

現(xiàn)澆混凝土護(hù)底或漿砌塊石護(hù)底在新建工程中得到了廣泛應(yīng)用，隨著人工成本的增加及禁止開采山石的環(huán)保要求，漿砌塊石護(hù)底的設(shè)計已不多見，現(xiàn)大多采用現(xiàn)澆混凝土護(hù)底的結(jié)構(gòu)設(shè)計。通揚(yáng)線泰州段航道整治工程護(hù)岸前趾位置，澆筑了頂寬0.95米、底寬0.75米、厚度0.5米的倒梯形混凝土護(hù)底，加強(qiáng)對護(hù)岸基礎(chǔ)的保護(hù)，主要結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3所示。

3.2適應(yīng)性

從施工過程及交工驗(yàn)收以來的工程質(zhì)量角度出發(fā)，現(xiàn)澆混凝土護(hù)底具有以下幾個方面的適應(yīng)性。

（1）廣泛應(yīng)用于新建重力式護(hù)岸工程的護(hù)底設(shè)計。新建重力式護(hù)岸工程一般都采用干地施工的工藝，按照降水基槽開挖→地基處理→碎石墊層→基礎(chǔ)澆筑→混凝土護(hù)底→墻身澆筑→壓頂澆筑→分層回填的施工順序完成護(hù)岸工程，混凝土護(hù)底是其中的重要工序，施工簡單，造價便宜且能夠保證工程質(zhì)量。

（2）特別適用于河面開闊地段的護(hù)岸底部加固。河面開闊的航道，船舶一般都在中部設(shè)計航寬處航行，船舶尾軸流對護(hù)岸底部的破壞不大，混凝土護(hù)底足以抵御船舶尾軸流的沖刷，確保護(hù)岸穩(wěn)定。通揚(yáng)線航道工程交工以來，墻前水下土體穩(wěn)定，護(hù)岸狀況良好。

3.3局限性

對老護(hù)岸的護(hù)底加固存在客觀上的局限性，我們曾嘗試過采取水下混凝土護(hù)底方案，但因施工質(zhì)量不易控制，護(hù)底效果不甚理想。

4總結(jié)

通過以上三種護(hù)底方案的利弊分析，可以把三種護(hù)底方案的適用性、局限性歸納總結(jié)如表1所示：

5 結(jié)語

隨著科技的不斷進(jìn)步，護(hù)岸的護(hù)底方案層出不窮，我們需要從多維度進(jìn)行比選，以上三種護(hù)底方案的利弊分析僅提供了一些比選的思路，更多的還是要結(jié)合內(nèi)河航道整治工程所在航段的具體情況進(jìn)行具體分析，綜合考慮，定奪最合理的護(hù)底方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高志鋒.淺析船舶尾軸流對護(hù)岸穩(wěn)定性的影響及改善措施[J].中國水運(yùn)，2013（10）：156-160.

[2] 張偉.模袋混凝土護(hù)坡施工技術(shù)在港口航道整治中的運(yùn)用研究[J].中國水運(yùn)，2019（9）：89-90.

[3] 任洪波，等.混凝土連鎖塊軟體排+土工格柵在防波堤工程中的應(yīng)用[J].中國水運(yùn)，2015（6）：187-188.