(長(zhǎng)江科學(xué)院 河流研究所，湖北 武漢 430010)

潛壩加固工程主要控制參數(shù)初步研究

黃衛(wèi)東萬(wàn)星星劉同宦

(長(zhǎng)江科學(xué)院河流研究所，湖北武漢430010)

潛壩工程是控制分汊型河道河勢(shì)的常用工程，多位于汊道口門(mén)處，建成后潛壩及下游一般會(huì)遭到不同程度的沖刷從而導(dǎo)致不均勻沉陷，對(duì)其進(jìn)行拋石加固是維持其功能的重要措施。為增強(qiáng)拋石加固的工程效果，以長(zhǎng)江下游和暢洲左汊口門(mén)潛壩加固工程為例，首次嘗試展開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，研究拋投落距、潛壩上下游壩坡拋石工程量擴(kuò)大系數(shù)和潛壩壩頂及壩肩尼龍網(wǎng)石兜拋投工程量擴(kuò)大系數(shù)，優(yōu)化其拋投施工工藝，實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)施工準(zhǔn)確定位及有效加固。這些施工主要控制參數(shù)的研究可為潛壩加固工程和其他類(lèi)似工程的施工提供參考。

潛壩加固；分汊河道；施工定位；控制參數(shù)

潛壩是指設(shè)置在枯水水面以下、具有調(diào)整水面比降及限制河底沖刷等功能的河道整治建筑物，目的是防止河床受到過(guò)多沖刷或水流寬度增加[1]。近年來(lái)，潛壩工程逐漸成為抑制分汊型河道汊道過(guò)快發(fā)展的重要河勢(shì)控制工程之一，在長(zhǎng)江中下游較為典型的是以潛壩工程為主體的和暢洲左汊口門(mén)控制工程[2]。

該潛壩工程所在水域水深流急，隨著時(shí)間的推移，潛壩及潛壩下游遭到一定程度的沖刷和沉陷，壩體局部降低，潛壩控制分流比的作用有所減弱[3]，為促進(jìn)和暢洲兩汊江岸的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用和長(zhǎng)江南京以下12.5 m深水航道的建設(shè)，對(duì)口門(mén)潛壩壩體進(jìn)行維護(hù)加固就顯得十分必要和非常迫切。但該潛壩工程在一定程度上是帶有試驗(yàn)性的工程，缺乏類(lèi)似工程成果經(jīng)驗(yàn)，更無(wú)可資用的理論公式[4]，給潛壩加固工程的實(shí)施帶來(lái)一定難度。同時(shí)，考慮到模型試驗(yàn)的局限性，其模擬成果與實(shí)際工程情況仍存在不小的偏差。

綜上，如何在潛壩加固過(guò)程中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位，如何準(zhǔn)確地控制拋石(尼龍網(wǎng)石兜)、對(duì)潛壩表面形成均勻保護(hù)以及具體的施工工藝、工序和工程量補(bǔ)償系數(shù)等，均無(wú)先例[5]，因此必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)探索、總結(jié)，取得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以為工程技術(shù)設(shè)計(jì)、工程實(shí)施和建設(shè)管理提供參考[6]。

1 試驗(yàn)施工方案

1.1 試驗(yàn)段選取

試驗(yàn)選取潛壩斷面1+000～1+060作為試驗(yàn)段，其長(zhǎng)度為60 m。該段加固工程內(nèi)容全面，工程量大小合適，該段壩頂黃海高程位于-14～-16 m，壩腳處河床黃海高程位于-17～-20 m，壩腳最大水深約24 m，水流流速相對(duì)較大，整體代表性相對(duì)較好。

1.2 試驗(yàn)工程內(nèi)容

試驗(yàn)段壩體防護(hù)方案是對(duì)上、下游壩坡坡面進(jìn)行拋?zhàn)o(hù)1.2 m厚的塊石加固，對(duì)壩頂沉陷部分拋填1.2 m厚(寬10 m)的尼龍網(wǎng)石兜、壩頂及壩肩拋?zhàn)o(hù)1.2 m厚的尼龍網(wǎng)石兜(寬25 m，其中壩體縱軸線向上游10 m、向下游15 m)加固。試驗(yàn)段上、下游壩坡共需防護(hù)面積1 935 m2，合計(jì)拋塊石2 786.4 m3，壩頂及壩肩需防護(hù)尼龍網(wǎng)石兜面積1 500 m2，尼龍網(wǎng)石兜合計(jì)3 024 m3(拋石和尼龍網(wǎng)石兜設(shè)計(jì)工程量擴(kuò)大系數(shù)暫按1.2計(jì)算)。

1.3 單元?jiǎng)澐旨皰佂对囼?yàn)次序

該次試驗(yàn)段壩體加固方案將壩坡拋石防護(hù)劃分為6個(gè)單元(A～F)，壩頂及壩肩尼龍網(wǎng)石兜拋?zhàn)o(hù)劃分為3個(gè)單元(G～I(xiàn))，單元?jiǎng)澐忠?jiàn)圖1。試驗(yàn)段施工程序?yàn)椋簤纹聮伿雷o(hù)→壩頂凹陷損壞部分拋尼龍網(wǎng)石兜填補(bǔ)→壩頂及壩肩拋尼龍石網(wǎng)石兜加固。試驗(yàn)段施工順序?yàn)椋鹤蟀秱?cè)→右岸側(cè)。壩坡拋石防護(hù)施工順序：上游壩坡→下游壩坡，壩腳→壩肩。壩頂及壩肩拋尼龍石網(wǎng)石兜施工順序：上游→下游。

圖1 試驗(yàn)段拋石防護(hù)單元?jiǎng)澐?/p>

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程

本次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)間為2012年4月19日至6月14日，試驗(yàn)過(guò)程中合計(jì)拋投塊石3 930.55 m3，拋投尼龍網(wǎng)石兜3 024 m3。

2.1 4月19日至5月16日測(cè)次

期間在上游壩面拋投塊石562.4 m3，在下游壩面拋投塊石339.4 m3，在壩頂和壩肩防護(hù)區(qū)拋投尼龍網(wǎng)石兜504 m3。

從試驗(yàn)前后的地形變化圖來(lái)看，地形抬高較為明顯的區(qū)域基本位于潛壩工程區(qū)，其中壩頂區(qū)域地形抬高明顯，地形最大抬高值約2 m，且地形抬高區(qū)域基本涵蓋整個(gè)尼龍網(wǎng)石兜拋?zhàn)o(hù)區(qū)，證明尼龍網(wǎng)石兜拋?zhàn)o(hù)相對(duì)集中，防護(hù)效果較好。上游壩面拋石防護(hù)區(qū)整個(gè)工程區(qū)地形均有不同程度抬高，最大淤高值為1.22 m，但塊石分布較為分散。由于下游壩面拋石防護(hù)區(qū)處于參數(shù)調(diào)整試驗(yàn)階段，塊石體主要集中在B2、C2單元，說(shuō)明后期需調(diào)整落距公式參數(shù)。

2.2 5月16～26日測(cè)次

期間在壩頂和壩肩防護(hù)區(qū)拋投尼龍網(wǎng)石兜1 944 m3，在下游壩面拋投塊石781.5 m3。

從試驗(yàn)地形變化圖來(lái)看，壩頂尼龍網(wǎng)石兜拋?zhàn)o(hù)區(qū)地形有顯著抬高，最大抬高值出現(xiàn)在I2和I3的交界處，達(dá)到3.17 m。由于流向往右偏，落在右側(cè)區(qū)域內(nèi)的尼龍網(wǎng)石兜比左側(cè)的多一些，從整體效果來(lái)看，尼龍網(wǎng)石兜拋投準(zhǔn)確性高，且分布較為集中，但靠近上下游壩面的邊緣區(qū)域存在一定的下滑現(xiàn)象。

在尼龍網(wǎng)石兜拋投之后，進(jìn)行下游壩面塊石拋投。由于試驗(yàn)過(guò)程中采用與上游壩面相同的拋石落距公式，同時(shí)壩體和拋投的尼龍網(wǎng)石兜造成了拋投落距的大量損失，拋投準(zhǔn)確率相對(duì)較低，拋投體增量主要集中在下游壩面與壩肩的交界處，同時(shí)在施工過(guò)程中下游壩面存在沖刷現(xiàn)象，說(shuō)明下游壩面拋石難度相對(duì)較大，必須加大防護(hù)強(qiáng)度，同時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)減小拋石落距，并調(diào)整施工順序。

2.3 5月26日至6月4日測(cè)次

期間在壩頂和壩肩防護(hù)區(qū)邊緣拋投尼龍網(wǎng)石兜576 m3，在上游壩面拋?zhàn)o(hù)塊石1 139.2 m3，在下游壩面拋?zhàn)o(hù)塊石850.4 m3。

為尋求合適的拋投落距，試驗(yàn)過(guò)程根據(jù)上一次的測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整落距，對(duì)上下游壩面區(qū)進(jìn)行了重復(fù)拋投，在上游壩面和下游壩面區(qū)短期內(nèi)均觀測(cè)到較大的增量，一段時(shí)間后又呈現(xiàn)不同程度的沖刷。通過(guò)在試驗(yàn)過(guò)程中不斷加大塊石拋?zhàn)o(hù)量，最終使上下游壩面的石方量在試驗(yàn)階段呈單向遞增之勢(shì)，但平面分布不均勻的現(xiàn)象依然存在，且工程區(qū)之外可見(jiàn)較為明顯的塊石增量出現(xiàn)。

試驗(yàn)還對(duì)防護(hù)效果相對(duì)較差的位于左邊界和上游邊界附近的尼龍網(wǎng)石兜防護(hù)區(qū)進(jìn)行了補(bǔ)拋，落距調(diào)增量均采用5 m。由于之前已經(jīng)落淤一定數(shù)量的尼龍網(wǎng)石兜，加拋留在邊界區(qū)的概率變小，除靠近上游邊界的I1區(qū)觀測(cè)到明顯增量外(增量為36.6 m3)，其余單元未觀測(cè)到明顯增量甚至呈現(xiàn)沖刷，可見(jiàn)尼龍網(wǎng)石兜防護(hù)區(qū)加拋的意義不大。

2.4 6月4～14日測(cè)次

期間主要對(duì)A1、C1、D2進(jìn)行了塊石補(bǔ)拋，總量為257.8 m3，其中A1為137.7 m3、C1為57.7 m3、D2為62.4 m3。從加拋后的測(cè)量地形看，加拋區(qū)域方量增加明顯，且均位于預(yù)定拋石區(qū)附近，證明塊石加拋效果較為明顯，在沖刷較為明顯的區(qū)域適當(dāng)加拋十分必要。

各測(cè)次潛壩加固試驗(yàn)段拋投增量值平面示意見(jiàn)圖2。

圖2 潛壩加固試驗(yàn)段拋投增量值平面示意

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 尼龍網(wǎng)石兜試驗(yàn)

3.1.1 拋投順序

按壩頂寬10 m、拋厚1.2 m，填補(bǔ)先進(jìn)行壩頂凹陷部位的尼龍網(wǎng)石兜，按平均拋厚0.6 m分兩次拋投完成，再進(jìn)行壩頂及壩肩尼龍網(wǎng)石兜拋?zhàn)o(hù)施工，按壩頂寬25 m、拋厚1.2 m拋投，同樣按平均拋厚0.6 m分兩次拋投完成。

3.1.2 水下分布

尼龍網(wǎng)石兜自2012年5月3日開(kāi)始施工，至2012年6月2日結(jié)束。該次現(xiàn)場(chǎng)拋尼龍網(wǎng)石兜試驗(yàn)段長(zhǎng)度為60 m，工程量補(bǔ)償系數(shù)按1.2計(jì)算，施工寬度壩頂及壩肩拋?zhàn)o(hù)為25 m和壩頂沉陷部分拋填寬度為10 m，壩肩和壩頂拋?zhàn)o(hù)厚度分別是1.2 m和2.4 m，拋?zhàn)o(hù)總面積為1 500 m2，尼龍網(wǎng)石兜總體積為3 024 m3，總重量為5 140.8 t。設(shè)計(jì)單個(gè)尼龍網(wǎng)石兜面積為：2.0×2.0=4.0 m2，單個(gè)尼龍網(wǎng)石兜體積為2.0×2.0×0.6=2.4 m3，單個(gè)尼龍網(wǎng)石兜重量約為2.4×1.7=4.08 t。

調(diào)整拋投前的拋投距離是為了更準(zhǔn)確地將尼龍網(wǎng)石兜拋投到設(shè)計(jì)的正確位置，在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中，根據(jù)前一天拋投后的測(cè)量結(jié)果來(lái)調(diào)整后一天拋投的拋投距離。2012年5月3日開(kāi)始第一船尼龍網(wǎng)石兜的施工，拋尼龍網(wǎng)石兜72 m3，當(dāng)時(shí)水位2.29 m，流速1.7 m/s，平均水深17.29 m，根據(jù)落距公式L=0.8VH/W1/6計(jì)算出平均落距5.9 m進(jìn)行拋投，施工結(jié)束后進(jìn)行水下測(cè)量。測(cè)量資料表明，所拋尼龍網(wǎng)石兜落在區(qū)域內(nèi)為43.5 m3，其余基本落在下游區(qū)域。5月6日在進(jìn)行第二船尼龍網(wǎng)石兜的施工時(shí)，當(dāng)天拋尼龍網(wǎng)石兜72 m3，當(dāng)時(shí)水位3.07 m，流速1.83 m/s，平均水深18.5 m，應(yīng)用落距公式L=0.8VH/W1/6計(jì)算出平均落距6.8 m進(jìn)行拋投，根據(jù)第一次的測(cè)量資料分析，將網(wǎng)兜落距在計(jì)算結(jié)果6.8 m的基礎(chǔ)上再調(diào)整5 m，即按網(wǎng)兜平均落距11.8 m進(jìn)行拋投施工，結(jié)束后進(jìn)行水下測(cè)量。測(cè)量資料表明，所拋尼龍網(wǎng)石兜落在區(qū)域內(nèi)為64.3 m3，大部分落在指定的區(qū)域。

5月7日在進(jìn)行第三船尼龍網(wǎng)石兜拋投施工時(shí)，當(dāng)天拋尼龍網(wǎng)石兜72 m3，當(dāng)時(shí)水位3.33 m，流速1.7 m/s，平均水深18.5 m，運(yùn)用落距公式L=0.8VH/W1/6計(jì)算出平均落距6.2 m進(jìn)行拋投，與上一次的測(cè)量資料分析，將網(wǎng)兜落距在計(jì)算結(jié)果6.2 m的基礎(chǔ)上再往上游調(diào)整4.8 m，即按網(wǎng)兜平均落距11.0 m進(jìn)行拋投施工，結(jié)束后進(jìn)行水下測(cè)量。測(cè)量資料表明，所拋尼龍網(wǎng)石兜落在區(qū)域內(nèi)為68.5 m3，大部分落在指定的區(qū)域。試驗(yàn)證明，根據(jù)實(shí)際水位、流速、風(fēng)速等變化情況，進(jìn)行適當(dāng)微調(diào)，拋投效果較好。

試驗(yàn)成果表明，此次尼龍網(wǎng)石兜拋投試驗(yàn)段的調(diào)增量基本在4.3～6.0 m范圍內(nèi)，流速越大，考慮的調(diào)增量也略大。因此，在流速1.7～2.1 m/s條件下，根據(jù)實(shí)際測(cè)量資料，運(yùn)用塊石落距公式L=0.8VH/W1/6計(jì)算后，尼龍網(wǎng)石兜拋投的調(diào)增量約5.0 m，基本可保證所拋投的尼龍網(wǎng)石兜落在設(shè)計(jì)區(qū)域。

3.2 水下壩坡拋石試驗(yàn)

3.2.1 潛壩壩坡塊石拋投調(diào)增量

壩坡拋石拋投自2012年5月3日開(kāi)始施工，至2012年6月9日結(jié)束。該次現(xiàn)場(chǎng)拋塊石段長(zhǎng)度為60 m，施工寬度壩上游為12～15 m不等，壩下游為15～22 m不等，設(shè)計(jì)拋石厚度為1.2 m，計(jì)算該段需要的塊石質(zhì)量為(現(xiàn)場(chǎng)塊石密度按1.7 t/m3計(jì)算，拋石工程量補(bǔ)償系數(shù)按1.2計(jì)算)：1.7×2 786.4=4 736.88 t，實(shí)際拋投了58船，合計(jì)噸位數(shù)為6 683 t，合計(jì)方量數(shù)為3 931.2 m3。實(shí)際拋塊石量與設(shè)計(jì)拋塊石量的比例為6 683÷(4 736.88×1.2)=1.693。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中，根據(jù)前一天拋投后的測(cè)量結(jié)果來(lái)調(diào)整后一天拋投的調(diào)增量。2012年5月3日開(kāi)始潛壩上游第一次水下壩坡拋石的施工，拋塊石145.9 m3，當(dāng)時(shí)水位2.35 m，流速1.38 m/s，平均水深18.3 m，運(yùn)用落距公式L=0.8VH/W1/6計(jì)算出平均落距10.7 m進(jìn)行拋投，未考慮調(diào)增量。結(jié)束后水下測(cè)量資料表明，塊石落在區(qū)域內(nèi)僅為49.6 m3，拋石增厚不明顯，根據(jù)斷面資料塊石所覆蓋的區(qū)域偏下游。5月4日進(jìn)行了潛壩下游第一次水下壩坡拋石的施工，拋塊石200.0 m3，當(dāng)時(shí)水位2.93 m，流速為1.51/s，平均水深18.93 m，運(yùn)用落距公式L=0.8VH/W1/6計(jì)算出平均落距11.9 m進(jìn)行拋投，未考慮調(diào)增量。水下測(cè)量資料表明，塊石落在區(qū)域內(nèi)僅為102.9 m3，通過(guò)總結(jié)2d的拋石經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為在接下來(lái)的壩坡拋石施工過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)塊石來(lái)源的控制，要求含泥量不能太大，塊石粒徑不能太小。同時(shí)根據(jù)塊石在區(qū)域內(nèi)的分布情況，在運(yùn)用落距公式L=0.8VH/W1/6計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，上游拋石調(diào)增量采用5 m，下游拋石調(diào)增量采用3 m。5月6日進(jìn)行第二次潛壩上游水下壩坡拋石施工，當(dāng)天拋塊石272.9 m3，當(dāng)時(shí)水位3.1 m，流速1.4 m/s，平均水深20.0 m，運(yùn)用落距公式L=0.8VH/W1/6計(jì)算出平均落距11.7 m，根據(jù)潛壩上游第一次的測(cè)量資料分析，將塊石落距在計(jì)算結(jié)果11.7 m的基礎(chǔ)上再往上游調(diào)整5 m進(jìn)行拋投施工。5月16日進(jìn)行第二次潛壩下游水下壩坡拋石的施工時(shí)，當(dāng)天拋塊石139.4 m3，當(dāng)時(shí)水位2.94 m，流速2.22 m/s，平均水深21.45 m，運(yùn)用落距公式L=0.8VH/W1/6計(jì)算出平均落距20.6 m，根據(jù)潛壩下游第一次測(cè)量資料分析，將塊石落距在計(jì)算結(jié)果20.6 m的基礎(chǔ)上再往上游調(diào)整3 m進(jìn)行拋投施工。在接下來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中根據(jù)實(shí)際水位、流速、風(fēng)速等變化情況，按照潛壩上游調(diào)整量采用5 m，潛壩下游調(diào)增量采用3 m進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)。

該次現(xiàn)場(chǎng)拋石拋投試驗(yàn)調(diào)增量的調(diào)整過(guò)程表明，拋石落距一般是隨著流速的增加而加大，同時(shí)還要考慮施工時(shí)石頭的大小。由于拋石下水位置均在潛壩上游，所以在實(shí)施潛壩下游壩坡拋石時(shí)還要考慮潛壩壩頂對(duì)拋石落距的影響。根據(jù)本次試驗(yàn)實(shí)測(cè)資料，潛壩上游塊石拋投的調(diào)增量約為5.0 m，潛壩下游塊石拋投的調(diào)增量約為3.0 m。

3.2.2 水下分布

潛壩上游拋石防護(hù)的6個(gè)單元(A1～F1)中各斷面的增厚率分別是：CS1+000為56.5%、CS1+010為143.2%、CS1+020為127.2%、CS1+030為75.7%、CS1+040為96.4%、CS1+050為109.3%、CS1+060為62.2%；潛壩下游拋石防護(hù)的6個(gè)單元(A2～F2)中各斷面的增厚率分別是：CS1+000為68.2%、CS1+010為198.6%、CS1+020為214.8%、CS1+030為155.9%、CS1+040為117.0%、CS1+050為118.1%、CS1+060為119.6%，平均斷面的綜合實(shí)際增厚率為118.8%。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)外圍數(shù)據(jù)和拋投區(qū)數(shù)據(jù)分析表明，在潛壩上游和潛壩兩側(cè)均有不同程度的拋石增厚，而潛壩下游則表現(xiàn)為明顯的沖刷，其變化規(guī)律體現(xiàn)為：①潛壩上游外圍區(qū)增加的拋投量體積較明顯，實(shí)際增厚的量和減小值與壩上游拋投區(qū)域內(nèi)的基本相當(dāng)；②潛壩下游外圍區(qū)更靠近上游的區(qū)域增加的拋投量體積相對(duì)較大，但沖刷均較明顯，靠下游的WX2區(qū)出現(xiàn)拋投后增量仍為負(fù)值的情況；③右側(cè)外圍區(qū)拋投增量比左側(cè)外圍區(qū)的大，沖刷量相對(duì)較小，說(shuō)明右側(cè)防護(hù)效果比左側(cè)好，這主要是因?yàn)闄M向水流的影響；④拋投區(qū)內(nèi)，壩頂區(qū)域內(nèi)增厚2.27 m，壩肩區(qū)域內(nèi)增厚1.75 m，單位面積沖刷幅度最小，平均沖刷幅度約0.40 m，防護(hù)效果相對(duì)較好。為了保證加固工程效果，建議在潛壩下游壩腳線處拋投一定數(shù)量的塊石作為防沖備填石。

4 施工工藝的合理性探討

4.1 工程量擴(kuò)大系數(shù)的確定

從表1可以看出，擴(kuò)大系數(shù)采用1.2時(shí)，斷面平均增厚率為72.0%，且各斷面實(shí)際增厚率難以都達(dá)到65%的要求；擴(kuò)大系數(shù)采用1.5時(shí)，斷面平均增厚率為97.3%，除邊界斷面CS1+000和CS1+060斷面增厚率低于65%外，其余均符合要求；擴(kuò)大系數(shù)采用1.7時(shí)，斷面平均增厚率為118.8%，邊界斷面CS1+000和CS1+060斷面增厚率有所增加，但仍低于65%，其余斷面均符合要求。因此，依據(jù)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，建議壩坡塊石拋?zhàn)o(hù)工程量擴(kuò)大系數(shù)按1.5進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，以達(dá)到預(yù)期的工程效果。

表1 不同拋石倍數(shù)斷面實(shí)際增厚率

4.2 拋投落距的確定

拋投落距是保證水下壩坡拋石拋投到位準(zhǔn)確性的重要指標(biāo)，也是該次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的重要內(nèi)容之一。塊石落距一般采用L=0.8VH/W1/6計(jì)算，由于施工河段水流條件和地形的特殊性，拋投位置一般通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)合上述公式加以確定。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中，根據(jù)前一天拋投后的測(cè)量結(jié)果來(lái)調(diào)整后一天拋投的落距調(diào)增量。經(jīng)過(guò)在不同區(qū)域多次調(diào)整試驗(yàn)，得出在試驗(yàn)工況下，采用尼龍網(wǎng)石兜拋投的落距調(diào)增量約5.0 m，潛壩上游拋石拋投的落距調(diào)增量約為5.0 m，潛壩下游拋石拋投的落距調(diào)增量約3.0 m，同時(shí)要考慮橫向流速的影響。但由于試驗(yàn)段的局限性，上述落距調(diào)增量帶有一定的經(jīng)驗(yàn)性，可為潛壩其他部位的施工提供參考，但拋投落距調(diào)增量的精確確定需要進(jìn)一步通過(guò)施工監(jiān)測(cè)測(cè)量加以驗(yàn)證。

4.3 交界區(qū)拋投尼龍網(wǎng)石兜的工藝探討

試驗(yàn)過(guò)程中，在尼龍網(wǎng)石兜靠左和靠上游的防護(hù)邊界區(qū)，拋投尼龍網(wǎng)石兜的效果并不理想，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果的分析，現(xiàn)提出如下幾點(diǎn)施工工藝設(shè)想。

(1) 由于施工過(guò)程中流向以偏右下為主，拋投位置應(yīng)根據(jù)流向和流速值適當(dāng)向左上移動(dòng)，而不是本次試驗(yàn)過(guò)程中的正上游方向。

(2) 建議從下游往上游施工，可避免上游床面原有尼龍網(wǎng)石兜對(duì)下游拋投尼龍網(wǎng)石兜的不利影響，以提高拋投到位的準(zhǔn)確性。

(3) 鑒于試驗(yàn)過(guò)程中壩頂及壩肩尼龍網(wǎng)石兜對(duì)下游壩面塊石拋投準(zhǔn)確性有較大影響，建議先進(jìn)行上、下游壩面的塊石拋投，再進(jìn)行壩頂及壩肩的尼龍網(wǎng)石兜拋投。另外，先進(jìn)行拋石防護(hù)，對(duì)壩面有一定的填平作用，為接下來(lái)進(jìn)行的尼龍網(wǎng)石兜拋?zhàn)o(hù)創(chuàng)造了有利條件。

5 結(jié) 論

(1) 拋投落距問(wèn)題較為復(fù)雜，該次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得到的落距有一定的前提條件，可為潛壩其他部位的施工提供參考。在流速1.7～2.1 m/s條件下，根據(jù)實(shí)測(cè)資料、運(yùn)用塊石落距公式計(jì)算后，尼龍網(wǎng)石兜拋投的調(diào)增量約為5.0 m，潛壩上游拋石拋投的調(diào)增量約為5.0 m，潛壩下游拋石拋投的調(diào)增量約為3.0 m。但拋投落距調(diào)增量的精確確定有待于施工監(jiān)測(cè)測(cè)量加以驗(yàn)證。

(2) 試驗(yàn)過(guò)程對(duì)工程區(qū)域內(nèi)拋投體平面分布規(guī)律進(jìn)行了研究，結(jié)果表明尼龍網(wǎng)石兜比拋石離散度更小，防護(hù)效果相對(duì)較好；拋石質(zhì)量輕，且位于相對(duì)較陡的斜面上，拋投準(zhǔn)確性受水流條件的影響相對(duì)較大，對(duì)拋投落距的響應(yīng)更為敏感，且拋投后發(fā)生位移的概率相對(duì)較大，需適當(dāng)增大拋投量方能達(dá)到工程目的。

(3) 根據(jù)不同工程量擴(kuò)大系數(shù)對(duì)比試驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果，壩頂及壩肩尼龍網(wǎng)石兜拋?zhàn)o(hù)工程量補(bǔ)償系數(shù)按1.2計(jì)算、水下壩坡拋石防護(hù)工程量補(bǔ)償系數(shù)按1.5計(jì)算時(shí)基本能滿足工程要求。

(4) 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)觀察了不同繩徑尼龍網(wǎng)兜的施工情況，考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則，可采用繩徑為14 mm的尼龍網(wǎng)兜在潛壩壩頂及壩肩進(jìn)行全面拋?zhàn)o(hù)加固的過(guò)程中使用。

(5) 建議先進(jìn)行上、下游壩面的塊石拋投，自下游往上游施工。

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(編輯：唐湘茜)

2017-09-15

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃水資源高效開(kāi)發(fā)利用重點(diǎn)專項(xiàng)課題資助(2017YFC0405306)

黃衛(wèi)東，男，長(zhǎng)江科學(xué)院河流研究所，高級(jí)工程師，博士研究生.

1006-0081(2017)11-0079-05

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