楊小宸

（遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，遼寧沈陽110003）

1 概述

河道受到水流淘刷使堤岸坍塌，形成河道險工。河道險工護岸治理中，護腳穩(wěn)定是護岸穩(wěn)定的基礎(chǔ)，護腳材料需要能夠抵御水流沖刷，且應(yīng)能適應(yīng)河床的變形，還需要具有耐水浸泡的性能。傳統(tǒng)的險工護腳型式主要有拋石、沉枕、綠濱墊、混凝土塊體、柴排、無紡布或丙烯布軟體排等。文中提出一種采用復(fù)合土工格柵為排體，鉛絲石籠圓枕和壓載石塊作為壓載體的新型軟體沉排結(jié)構(gòu)，具有適應(yīng)河床變形、抗沖刷性好、整體性好、耐久性好的特點。

2 結(jié)構(gòu)型式

新型軟體沉排結(jié)構(gòu)主要由排體和壓載體兩部分組成，其主要技術(shù)要點主要有以下幾個方面：

1）排體。排體為復(fù)合土工格柵，由反濾層和加筋層通過熱熔復(fù)合工藝加工而成，其中反濾層為無紡非織造土工布，加筋層為塑料雙向拉伸土工格柵。這種采用反濾層和加筋層結(jié)合的型式增強了排體的強度且具有較好的柔性以適應(yīng)河床變形。

2）壓載體。壓載體包括鉛絲石籠圓枕和塊石。排體邊載采用鉛絲石籠圓枕，為鉛絲筒狀網(wǎng)箱內(nèi)部填充石籠塊石并綁扎形成，根據(jù)排體長度可每隔一定距離布置一排鉛絲石籠圓枕，排體上未采用鉛絲石籠圓枕壓載的位置采用塊石壓載。采用鉛絲石籠圓枕和塊石結(jié)合的壓載方式，比傳統(tǒng)的拋石壓載相比更具整體性。

3）連接固定。排體之間需搭接0.2 m，并對搭接部分每隔1 m進行穿插連接；鉛絲石籠圓枕之間及鉛絲石籠圓枕與排體之間，均需要綁扎固定；排體起始端，即排體與護岸連接處，需將排體與岸上工程連接固定，在排體末端，需用排體包裹圓枕并綁扎固定。連接固定可采用8號鐵絲。所采用的連接固定方式，能夠使排體、壓載體及護岸之間形成整體，具有更好的整體性和耐久性。

3 工程應(yīng)用實例

3.1 工程概況

遼河是我國七大江河之一，也是遼寧省第一大河，防洪安全至關(guān)重要。遼河屬于游蕩型河流，河槽頻繁擺動，彎段凹岸較多，部分河段深泓緊鄰凹岸，在主流不斷沖刷下，形成險工。據(jù)統(tǒng)計，截止2016年，遼河現(xiàn)有險工194處，總險長232.51 km。鞍山市臺安縣位處遼河下游，2010—2016年汛期，受多次強降雨的影響，遼河水位上漲迅速，致使臺安縣遼河干流部分險工段險情加重。鐵匠爐險工位于臺安縣黃沙鎮(zhèn)鐵匠爐村附近，遼河干流左岸大斷面L93～L95之間，險工段總長度2 500 m。險工形成多年，河道彎曲大，橫向環(huán)流對河岸淘刷嚴重，距遼河管理最近處不足5 m，嚴重威脅堤防及管理路安全。2007年、2012年曾對鐵匠爐險工中部和下游段進行過治理，這次治理范圍為上游段，即前期治理段以上850 m，以期有效控制河勢，減少洪水直沖管理路的危險。

3.2 工程總體布置

枯水位以上護岸工程根據(jù)岸坎特點，分別采用綠濱墊坡式護岸和直立式固濱籠擋墻的型式，枯水位以下護腳采用復(fù)合土工格柵排體與鉛絲石籠圓枕、塊石壓載結(jié)合的新型軟體沉排型式?？菟灰韵掳镀露赣?∶2.5的利用編織袋裝土拋填進行還坡，還坡至1∶2.5后，再采用軟體沉排護腳。反濾復(fù)合土工格柵邊載采用鉛絲石籠圓枕，順水流方向每隔20 m再設(shè)置一道鉛絲石籠圓枕壓載，由于樁號0+250～0+550段排長較長，在垂直水流方向再增設(shè)一道鉛絲石籠圓枕壓載，其余位置采用0.5 m厚塊石壓載。

3.3 護腳工程設(shè)計要點

1）結(jié)構(gòu)材料。復(fù)合土工格柵反濾層采用400 g/m2短纖針刺非織造無紡布，加筋層采用15～15 kN/m塑料雙向拉伸土工格柵。鉛絲石籠圓枕網(wǎng)墊材質(zhì)為低鍍鋅鐵絲，規(guī)格為2 m（長）×0.5 m（直徑），網(wǎng)孔尺寸為10 cm×12 cm。

2）沖刷深度計算。沖刷深度采用（GB50286-2013）《堤防工程設(shè)計規(guī)范》附錄D中公式計算，經(jīng)計算，平順護岸產(chǎn)生的沖刷深度為5.46 m。

3）排長設(shè)計。排長設(shè)計根據(jù)（GB50707-2011）《河道整治設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，護腳工程在深弘線逼近的河岸段，宜護至深弘線，并應(yīng)滿足河床最大沖刷深度的要求。在岸坡較緩、深弘線離岸較遠的水流平順段，可防護至坡度1∶3-1∶4的緩坡河岸處。因此設(shè)計排長為10～40.1 m。

4）排體壓石設(shè)計。壓石粒徑根據(jù)（GB50707-2011）《河道整治設(shè)計規(guī)范》附錄B中公式計算，并考慮水流對拋石影響，確定護腳塊石保持穩(wěn)定的折算粒徑為25 cm。根據(jù)已有工程的經(jīng)驗，結(jié)合該地實際特點，壓石設(shè)計厚度為50 cm。

3.4 護腳工程施工要點

鑒于冬季冰上施工定位準確、受氣候變化影響小、節(jié)省投資等優(yōu)勢，本工程軟體沉排采用冰上施工。施工工序為：冰面處理—鋪設(shè)反濾復(fù)合土工格柵—排體壓載—沉排。

1）冰面處理。冰上沉排施工前，首先要進行冰面處理，清除冰層表面積雪、冰塊和尖刺物等不利于施工的條件，同時對冰層厚度和冰面條件進行全面檢查。當(dāng)冰層較薄時，應(yīng)采取相應(yīng)措施增加冰層厚度，提高承載力，常用的方法是抽水增冰和冰面加筋方法。

2）鋪設(shè)反濾復(fù)合土工格柵。反濾復(fù)合土工格柵采用人工鋪設(shè)，鋪設(shè)前先進行場地平整，清除雜物。一般應(yīng)平鋪、拉直、不得卷曲、扭結(jié)，相鄰兩幅復(fù)合土工格柵需搭接0.2 m，上游排體壓在下游排體之上，并對搭接部分每隔1 m用8號鐵絲進行穿插連接。復(fù)合土工格柵應(yīng)牢固錨固在岸坡固濱籠坡腳下，并用8號鐵絲與固濱籠綁扎固定。復(fù)合土工格柵鋪設(shè)需在專業(yè)廠家指導(dǎo)下施工。

3）排體壓載。反濾復(fù)合土工格柵鋪設(shè)完成后，鉛絲石籠圓枕和塊石利用膠輪車運至現(xiàn)場，人工進行壓載。邊載采用鉛絲石籠圓枕，并用復(fù)合土工格柵末端包裹圓枕邊載，同時用8號鐵絲將排布與圓枕邊載固定，保證排體整體性。在順水流方向每隔20 m鋪設(shè)一道鉛絲石籠圓枕，對于0+250～0+550段垂直水流方向增設(shè)一道鉛絲石籠圓枕，鉛絲石籠圓枕與排布間采用8號鐵絲固定。其余位置塊石壓載，平均厚度0.5 m。

4）排體沉放。采用強迫沉排法，排體制好后，在其上下游兩側(cè)開冰槽，排尾前端約0.5 m處沿寬度方向每隔2 m開冰眼。冰槽和冰眼均不得打穿，根據(jù)事先測得的當(dāng)?shù)乇鶎雍穸?，?0～15 cm。待所有冰槽和冰眼開好后，同時打穿，使排體均勻迅速下沉。

5）冰上施工安全措施。①為確保冰面施工安全，需事先觀測冰面封凍厚度并做好冰厚測量記錄和冰厚承載力試驗；②冰面作業(yè)嚴禁載重較大車輛在冰面行駛，不準在冰面卸料，施工材料運至現(xiàn)場岸邊，通過膠輪車或小推車運至冰面；③冰面施工，施工區(qū)設(shè)專職安全員，巡回檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題消除隱患；④冰面架設(shè)浮橋、移動浮梯等安全設(shè)施，再間隔20 m設(shè)一道安全繩，一端固定在岸上，一端放在沉排上，出現(xiàn)問題可以攀爬應(yīng)急；⑤冰面下沉不會突然發(fā)生，一般均有預(yù)兆，如發(fā)現(xiàn)冰面塊石上有水，一般6～10 h后會下沉，為確保安全，在沉排以外20 m處打一冰眼，設(shè)專人觀察水位上漲情況；⑥下沉后的冰排10 m之內(nèi)，設(shè)明顯標志和標語，以免發(fā)生萬一。

4 結(jié)語

文中提出一種新型軟體沉排結(jié)構(gòu)，采用復(fù)合土工格柵為排體，鉛絲石籠圓枕和壓載石塊作為壓載體，研究成果應(yīng)用于遼河鐵匠爐險工工程，運行效果良好。文中提出的新型軟體沉排結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)河床變形，且具有較好的抗沖刷性、整體性和耐久性，可廣泛應(yīng)用于河道險工護岸治理工程中，具有一定的推廣和應(yīng)用價值。