周金巖

(安徽省長江河道管理局，安徽 蕪湖 241000)

長江中下游河道上起宜昌，下迄長江河口，全長1893km，是江海聯(lián)運(yùn)的黃金大通道，其干流堤防長約3900km，對(duì)長江經(jīng)濟(jì)帶防洪安全至關(guān)重要。長江中下游為沖積平原，河岸地質(zhì)構(gòu)造多呈二元結(jié)構(gòu)，抗沖性較差。近年來，受河道自然調(diào)整及三峽水庫清水下泄的影響，來沙量大幅減少，河段沖淤不平衡[1]，迎流頂沖段表現(xiàn)尤為突出，崩岸險(xiǎn)情屢屢發(fā)生，部分已治理河段遭受較大流量沖刷后出現(xiàn)了新的險(xiǎn)情，嚴(yán)重威脅了堤防安全和人民生命財(cái)產(chǎn)安全，隨著今后長江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略的延伸推動(dòng)，選擇合適有針對(duì)性的護(hù)岸型式，提升護(hù)岸的時(shí)效性、耐久性，加強(qiáng)崩岸治理能力，維護(hù)長江河道的穩(wěn)定，顯得尤為重要。

1 工程概況

安徽省長江崩岸應(yīng)急治理工程分布在長江上下三號(hào)、馬當(dāng)、官洲、太子磯、貴池、大通、銅陵、黑沙洲、蕪湖和馬鞍山等12個(gè)河段[2]，涉及安徽省安慶、池州、銅陵、蕪湖、馬鞍山等5個(gè)地級(jí)市，共治理24處崩岸段，護(hù)岸總長43.85km，主要包括水上護(hù)坡和水下護(hù)腳兩部分。分類統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 崩岸治理工程分類匯總 單位:km

2 崩岸主要形式

在水流沖刷作用下，岸坡變陡失穩(wěn)崩塌，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002年以來，安徽省長江干流河段新增崩岸17處，崩長80.3km。根據(jù)河岸地質(zhì)結(jié)構(gòu)及水流沖刷強(qiáng)度不同，崩岸主要有條崩、窩崩及風(fēng)浪洗崩等形式。

a.條崩：當(dāng)上覆黏性土較薄或河岸基本由單一砂性土組成時(shí)，在水流長期沖刷作用下易產(chǎn)生條崩險(xiǎn)情，崩岸范圍及程度較大，見圖1。如上下三號(hào)河段上三號(hào)洲尾右緣崩岸，受中汊發(fā)展、水流貼岸沖刷作用，上三號(hào)洲尾右緣近期持續(xù)崩退，崩長約5km、最大崩寬約400～500m。

圖1 條崩

b.窩崩：當(dāng)上覆黏性土較厚，水流頂沖或環(huán)流淘刷作用下易產(chǎn)生窩崩險(xiǎn)情，危害程度最大，見圖2。崩窩一般可分為三種類型：?河岸全線或較長岸線發(fā)生崩退，產(chǎn)生連續(xù)的崩窩，岸線呈鋸齒形，如馬鞍山河段江心洲左緣連續(xù)崩窩；?當(dāng)水流方向與河岸交角很大時(shí)，水流對(duì)河岸的流速梯度(或切應(yīng)力)很大，由強(qiáng)烈的回流淘刷河岸形成崩窩，岸線呈Ω形，如無為天然洲頭右緣崩窩；?在岸線較平順條件下，由于土體失去穩(wěn)定產(chǎn)生孤立的崩窩，岸線呈圓弧形，如樅陽長沙洲左緣崩窩等。

圖2 崩窩

c.洗崩：在水流貼岸沖刷不太強(qiáng)烈、汛期水流上灘、中低水期河水歸槽地段，上覆土層抗沖刷較弱、下覆土層抗沖刷較強(qiáng)或有水下防護(hù)區(qū)域，在中高水期受風(fēng)浪洗刷作用易產(chǎn)生崩岸險(xiǎn)情，主要表現(xiàn)為岸灘崩塌，容易造成水流超后路現(xiàn)象，見圖3。如永紅轉(zhuǎn)拐段，岸坡受風(fēng)浪洗刷而逐年崩退。

圖3 洗崩

3 治理方案比選

3.1 護(hù)岸方案比選

長江中下游護(hù)岸型式主要有平順護(hù)岸及挑流式護(hù)岸兩種。長江中下游河岸大部分由疏松沉積物組成，具有二元結(jié)構(gòu)，上層為河漫灘相的黏土，下層為河床相的中細(xì)沙[3-4]，抗沖刷能力差，崩岸主要由下部砂土層沖刷所致。多年的護(hù)岸經(jīng)驗(yàn)表明，平順護(hù)岸對(duì)水流結(jié)構(gòu)改變較小，有利于岸坡穩(wěn)定，因此本工程采用平順護(hù)岸型式。根據(jù)《護(hù)岸技術(shù)要求》等相關(guān)技術(shù)要求，護(hù)岸工程以設(shè)計(jì)枯水位為界，分水上護(hù)坡和水下護(hù)腳兩部分。

3.2 水上護(hù)坡工程型式比較

水上護(hù)坡要求抗沖性能好和穩(wěn)定性強(qiáng)，長江中下游常用的護(hù)坡結(jié)構(gòu)型式有漿砌石、干砌塊石、干砌混凝土塊以及雷諾護(hù)墊護(hù)坡等(見圖4～圖7)，均可滿足抗沖及穩(wěn)定要求。但從工程造價(jià)、施工工藝、材料供應(yīng)及與河岸地形相適應(yīng)等方面進(jìn)行比較，則各有優(yōu)缺點(diǎn)。水上護(hù)坡工程主要型式比較見表2。

表2 水上護(hù)坡工程主要型式比較

圖4 漿砌石護(hù)坡

圖5 干砌石護(hù)坡

圖6 干砌混凝土預(yù)制塊護(hù)坡

圖7 雷諾護(hù)墊護(hù)坡

上述護(hù)坡型式，混凝土預(yù)制塊護(hù)坡防護(hù)效果好，外形美觀，材料供應(yīng)充足，造價(jià)較低，可現(xiàn)場(chǎng)提前預(yù)制也可訂購，節(jié)省工期，但其抗沖性能不如塊石護(hù)坡；干砌塊石護(hù)坡排水性能好，工程造價(jià)低，抗沖性能強(qiáng)，缺點(diǎn)是施工速度慢，塊石質(zhì)量要求高，石料供應(yīng)緊張，一般用來砌筑坡面或原砌石護(hù)坡?lián)p壞修復(fù)；漿砌塊石護(hù)坡防護(hù)效果、美觀程度均較好，抗沖及穩(wěn)定性好，但工程造價(jià)高，塊石質(zhì)量要求高、供應(yīng)少，一般僅用來少量砌筑腳槽、封頂及隔??；雷諾護(hù)墊護(hù)坡較生態(tài)，整體性和透水性好，具有可適應(yīng)變形、耐久、防水流沖刷和防浪等優(yōu)點(diǎn)，可有效防止水流淘刷岸坡而導(dǎo)致的岸坡變形，但工程造價(jià)高[5]。

綜合上述護(hù)坡型式優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合護(hù)岸段工程特點(diǎn)，推薦干砌塊石和預(yù)制混凝土塊護(hù)坡兩種型式，原有塊石護(hù)坡受損修復(fù)、工程量較小段，采用干砌塊石護(hù)坡型式；其他段采用干砌混凝土預(yù)制塊護(hù)坡型式。

3.3 水下護(hù)腳型式比較

長江中下游常用的平順護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式有拋石、混凝土鉸鏈排、模袋混凝土、模袋沙等，見圖8～圖11。但從工程造價(jià)、施工工藝、材料供應(yīng)及與河岸地形相適應(yīng)等方面進(jìn)行比較，則各有優(yōu)缺點(diǎn)。水下護(hù)腳工程主要型式比較見表3。

圖8 水下拋石

圖9 混凝土鉸鏈排

圖10 模袋混凝土

圖11 模袋沙

表3 水下護(hù)腳工程主要型式比較

從性能、適用范圍、施工技術(shù)、材料來源、工程維護(hù)、工程造價(jià)等方面進(jìn)行比較可以看出，各種型式均具有抗沖能力強(qiáng)或較強(qiáng)的特點(diǎn)，其中拋石造價(jià)較低，自調(diào)能力強(qiáng)，能較好地適應(yīng)河床的變形，雖然工程運(yùn)行期間需加強(qiáng)維護(hù)，但維護(hù)加固方便，故被廣泛采用；鉸鏈排整體性好，施工技術(shù)要求較高，一般不需維護(hù)，部分地段岸線平順、無拋錨區(qū)、新護(hù)岸段可用；模袋混凝土整體性好，一般不需維護(hù)，但施工技術(shù)要求較高，適應(yīng)河床變形能力差；模袋沙護(hù)岸可利用岸灘沙土，就近取材，工程造價(jià)較低，但易損壞，損壞后泥沙流失，防護(hù)效果失效。

綜合上述各護(hù)腳型式優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合護(hù)岸段工程特點(diǎn)，推薦采用拋石和鉸鏈排兩種護(hù)腳型式。

3.4 水下防沖層型式比較

為適應(yīng)河床沖淤變化，抑制沖刷向岸坡發(fā)展，水流貼岸頂沖段拋石護(hù)腳前沿設(shè)置防沖層，一般為拋石防沖和鋼絲石籠防沖兩種型式。

拋石防沖在長江護(hù)岸工程中應(yīng)用較為廣泛，施工簡(jiǎn)單，適應(yīng)河床沖刷變形性好，工程造價(jià)較低，缺點(diǎn)是施工時(shí)定位難，存在拋石分布不均勻和虛噸位。鋼絲石籠方案采用鋼(鉛)絲做成網(wǎng)狀籠狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)填塊石、礫石或卵石，以增強(qiáng)抗沖能力和整體性，缺點(diǎn)是施工較拋石復(fù)雜，適應(yīng)河床沖刷變形性弱，造價(jià)比拋石高，優(yōu)點(diǎn)是整體抗沖效果好，施工過程中工程量易控制。

鑒于鋼絲石籠施工較復(fù)雜，且工程造價(jià)較高，適應(yīng)河床沖刷變化能力較拋石弱，普通塊石能較好地適應(yīng)河床沖刷變化，有效發(fā)揮防沖作用，因此推薦采用拋石防沖型式。

3.5 比選方案總結(jié)

3.5.1 水上護(hù)坡(坎)型式

綜合比較各種護(hù)岸型式優(yōu)缺點(diǎn)，水上護(hù)坡(坎)采用干砌塊石和干砌混凝土預(yù)制塊兩種護(hù)坡型式。針對(duì)各護(hù)岸段水流和河岸邊界條件、崩岸現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)、已護(hù)岸工程情況等方面因素，對(duì)岳王廟、大同圩等5處采用干砌塊石護(hù)坡(坎)型式，對(duì)王家洲、幸福洲等17處采用干砌混凝土預(yù)制塊護(hù)坡(坎)型式。

3.5.2 水下護(hù)腳型式

綜合比較各種護(hù)岸型式優(yōu)缺點(diǎn)，本次結(jié)合各護(hù)岸段水流和河岸邊界條件、崩岸現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)、已護(hù)岸工程情況、工程區(qū)附近材料供應(yīng)情況等方面因素，對(duì)江調(diào)圩等8處采用混凝土鉸鏈排護(hù)腳型式，護(hù)長16.03km；其余15處(高沿圩2.23km無水下拋石護(hù)腳)均采用拋石護(hù)岸型式，護(hù)長25.59km。

4 總結(jié)與分析

目前長江中下游河道崩岸特征主要表現(xiàn)為弧形窩崩、條形倒崩、風(fēng)浪洗崩等形式，從工程穩(wěn)定性、抗沖刷能力、河床變形適應(yīng)性、施工等方面考慮，比較適合的水上護(hù)坡型式主要有干砌塊石和干砌混凝土預(yù)制塊，水下護(hù)腳型式有拋石及混凝土鉸鏈沉排兩種。長期以來，國家和地方投入了大量人力、資金，對(duì)長江安徽段崩岸進(jìn)行了初步的治理，目前河勢(shì)總體上是穩(wěn)定的，但從局部河段來看，仍存在許多問題：比如己建護(hù)岸工程標(biāo)準(zhǔn)低、范圍短，防護(hù)效果不好；重要控制節(jié)點(diǎn)守護(hù)效果不佳；新材料應(yīng)用進(jìn)展緩慢，與當(dāng)前治水要求不協(xié)調(diào)等。因此，充分認(rèn)識(shí)崩岸的類型，摸清崩岸產(chǎn)生的機(jī)理，采取有針對(duì)性治理措施，總結(jié)梳理前人成果，對(duì)今后長江中下游河道的崩岸治理大有裨益。

在今后的治理工程中應(yīng)注重做好以下幾方面的工作：

a.根據(jù)崩岸發(fā)展趨勢(shì)，合理確定防護(hù)范圍，選擇有針對(duì)性的護(hù)岸型式，提高治理的時(shí)效性。崩岸治理在一定程度上將使水流頂沖點(diǎn)發(fā)生上提或下移，產(chǎn)生新的沖淤變化，影響河勢(shì)調(diào)整，崩岸治理范圍必須考慮工程實(shí)施后的影響范圍。護(hù)岸型式針對(duì)性不強(qiáng)，防護(hù)范圍不合理，易造成治理費(fèi)用增加，治理效果達(dá)不到預(yù)期，甚至可能形成不可逆轉(zhuǎn)的河勢(shì)格局。

b.加強(qiáng)崩岸類型和崩岸機(jī)理認(rèn)識(shí)研究。本文僅從河勢(shì)演變、穩(wěn)定性、抗沖刷能力、適應(yīng)河床變形及經(jīng)濟(jì)等因素考慮比選護(hù)岸型式，但影響崩岸因素較多，不同崩岸類型機(jī)理分析不透徹，處理措施針對(duì)性不強(qiáng)，易導(dǎo)致護(hù)岸工程耐久性弱，甚至產(chǎn)生次生崩岸。

c.加強(qiáng)水下坡腳水毀表現(xiàn)形式研究。由于水下坡腳極易受水流淘刷, 易造成坡腳處根石失穩(wěn), 岸坡穩(wěn)定性下降, 因此，掌握平順拋石護(hù)岸的水毀破壞表現(xiàn)形式及破壞規(guī)律，可為其運(yùn)行維護(hù)和長期穩(wěn)定提供必要的技術(shù)支撐。

d.加快新材料應(yīng)用。護(hù)岸工程技術(shù)方案有多種，優(yōu)缺點(diǎn)、適應(yīng)性都不一樣，融合新材料、新技術(shù)和新方法，創(chuàng)新河道治理的新護(hù)岸型式意義重大。