郭曉玲，姚玉扣

（儀征市水利工程總隊，江蘇 揚州 211400）

0 引言

長江經(jīng)濟帶是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要方向之一，是黨中央“十四五”規(guī)劃的重要決策之一，長江沿線整治已成為涉及省市的重點規(guī)劃項目[1]。其整治工程主要為崩岸治理、環(huán)境提升、碼頭整治等方面。根據(jù)每年排查統(tǒng)計，長江中下游崩岸險情范圍約占總沿線的60%，發(fā)生頻率及范圍也具有增長趨勢，選用一種可靠的、生態(tài)的崩岸治理方案已得到相關(guān)部門的重視[2-3]。有學(xué)者[4]在崩岸監(jiān)測技術(shù)方面提出應(yīng)持續(xù)的、全面的搜集相關(guān)數(shù)據(jù)，建立全面的、科學(xué)的崩岸案例數(shù)據(jù)庫。也有學(xué)者[5-6]在崩岸治理方面，結(jié)合當(dāng)下塊石資源短缺的現(xiàn)狀，提出采用人工預(yù)制混凝土塊作為替代的治理方案。也有學(xué)者[7-8]根據(jù)崩窩數(shù)量多、聯(lián)動范圍廣、破壞性大等特點，從拋護體形狀方面研究能適應(yīng)長江岸堤強沖刷的拋投體，提出網(wǎng)格籠混凝土塊及大面積格賓護墊的防護型式。也有學(xué)者[9-10]從拋投技術(shù)方面研究拋投體漂移軌跡，提高拋投體落定位置精度，使得拋投質(zhì)量得到有效控制。但在現(xiàn)階段研究成果中，鑒于長江岸堤的河勢變化復(fù)雜多樣，拋投數(shù)據(jù)搜集仍不全面，仍需大量拋投試驗作為工程施工的前提條件。

本文提出一種拋石與鉤連體配合的江堤拋護方案，總結(jié)該類工程的拋護重點注意事項及可能出現(xiàn)的安全隱患。經(jīng)現(xiàn)場拋投試驗，擬合拋投體漂移公式并論證拋投設(shè)計，為江堤崩岸治理工程提供可靠試驗數(shù)據(jù)。在能夠保證拋護質(zhì)量的同時，優(yōu)化拋投體數(shù)量，提高工程經(jīng)濟效益。

1 崩岸應(yīng)急治理方案概述

長江岸堤崩岸因具有破壞范圍較大、土層含沙量較高、江水潮汐漲落落差較大等特點。其崩岸治理方案應(yīng)以整體性較好，能夠大面積帶水施工的防護措施為主。拋石護岸是一種最為有效且環(huán)保的措施，但隨著近年來合適的石料越來越難采購，出現(xiàn)了一種預(yù)制混凝土材質(zhì)的主動式鉤連體防護型式（見圖1）。兩種拋投型式也可根據(jù)各自適用條件，劃分區(qū)域配合實施?？偨Y(jié)兩者實施條件及注意事項詳見表1。

圖1 預(yù)制鉤連體設(shè)計及成品示意圖

表1 拋石與主動鉤連體拋投實施對比特性表

2 拋投質(zhì)量控制因素分析

2.1 安全隱患分析

不管是拋投塊石還是鉤連體，拋投的過程中仍會存在各種安全隱患，應(yīng)事先做好預(yù)防及應(yīng)急準備。安全施工的控制重點：浮吊船水上作業(yè)安全、運輸航道通航安全、輔助船只通航安全、挖掘機操作安全、臨時用電安全、吊機操作安全。拋投過程中可能造成水上船只碰撞或擱淺事故，嚴重情況下會出現(xiàn)人員落水或傷亡事故。應(yīng)重點分析施工作業(yè)種類、危險源、可能出現(xiàn)危險情況，以及提出控制措施，詳見表2。

2.2 拋投準備及試驗控制

拋投工程的質(zhì)量控制重點在拋護面的完整性、均勻性等方面，其中塊石拋投應(yīng)滿足厚度設(shè)計限值，鉤連體拋投應(yīng)滿足單位平方米內(nèi)數(shù)量設(shè)計限值。拋投試驗前期應(yīng)做好水下地形探測，制定相應(yīng)拋投施工方案。主要控制因素有定位、工具選用、拋錨順序三大因素。

（1）定位船坐標(biāo)的計算是整個拋投工作中最為重要的一個環(huán)節(jié)，定位的結(jié)果直接影響拋投體的防護效果，如圖2 所示。指派專業(yè)人員進行現(xiàn)場協(xié)調(diào)，確保定位船就位后，還應(yīng)采用專業(yè)探測技術(shù)進行復(fù)測，并通過定位船各方向固定錨索反復(fù)調(diào)整至設(shè)計位置。施工過程中，偏移量超過0.5 m 時，應(yīng)進行調(diào)整或重新定位。拋投位置應(yīng)考慮吊機工作不可避免的死角問題。

圖2 定位船拋錨布置示意圖

（2）定位船應(yīng)配套滿足水深及抗水流沖力的錨和纜繩。鑒于水流流速影響，一般上游錨選用較重的錨，約為下游的1.3～1.5 倍重。且連接錨的纜線應(yīng)選用直徑不小于21.5 mm 的鋼纜，定投用鋼纜規(guī)格可稍微小一些。

（3）為保證拋護船的穩(wěn)定性，通常在船頭和船尾各配備3 根鋼纜固定。每根鋼纜配備一個電動收放控制裝置，便于調(diào)整船身方向。其中船頭主纜承擔(dān)水流帶著船往下游飄的拉力，船尾尾纜控制漲潮時上下位移。拋錨時應(yīng)嚴格按照先上游錨后下游錨順序，兼顧先外錨后里錨的原則，最終以八字錨定位。

（4）拋投試驗設(shè)計方案通常采用20 m 為一段，根據(jù)拋投區(qū)域情況確定劃分單元的尺寸。拋投作業(yè)正式開始前，為防止出現(xiàn)擱淺或觸碰障礙物等情況，拋投段水深應(yīng)重點加密測量。比對水下地形圖，在探測前后3 次均無較大變化時可開展拋投材料準備作業(yè)。拋投區(qū)域根據(jù)水下地形劃分為若干方格區(qū)域，根據(jù)初步匡算的拋投量進行材料準備。同時在進行拋投前，應(yīng)對船下位置實際水流流速進行測量，測速位置深度應(yīng)在2/3 水深處。需采用具有一定強度和防腐性能的繩索綁好拋投體，記錄拋投位置與水下落點位置坐標(biāo)，通過坐標(biāo)換算可得到相應(yīng)漂距。最終根據(jù)試驗數(shù)據(jù)擬合拋投軌跡方程，使得拋投作業(yè)的均勻、連續(xù)得到有效控制。

2.3 工藝流程控制

為確保鉤連體能均勻的拋投至每個區(qū)格內(nèi)，可采用吊裝沉放或滾卸工藝對鉤連體進行拋投作業(yè)。拋投時應(yīng)根據(jù)拋投區(qū)實際地形進行拋投量及位置動態(tài)調(diào)整，以保證岸坡防護效果。拋投體為鉤連體時，可采用平板船運輸至浮吊船上拼裝后拋投；拋投體為塊石時，可采用網(wǎng)兜拋石工藝對水下護岸進行拋石施工，水下護岸部分還需用挖掘機進行平整。具體操作流程見圖3。拋投順序應(yīng)嚴格按照先淺后深、先近后遠、先上游后下游。在工程開工前，應(yīng)組織監(jiān)理、承包人和發(fā)包人對石料產(chǎn)地進行考察，并由監(jiān)理單位代表對料場石料現(xiàn)場取樣并送檢有塊石檢測資質(zhì)的機構(gòu)進行塊石檢測,只有石料的硬度、濕抗壓強度、軟化系數(shù)、容重及有關(guān)指標(biāo)滿足設(shè)計要求，才能作為供料場。運輸船的配備根據(jù)工程規(guī)模而定。石料運輸船舶宜選擇1000 t 貨船，鉤連體運輸船宜選擇400 t平板船進行鉤連體運輸，每艘拋投船上配有所需的GPS-RTK 測量定位系統(tǒng)，石料運輸船的網(wǎng)兜也采用質(zhì)量較好的網(wǎng)兜，保證在起吊及回旋過程中不發(fā)生破裂，以保證施工質(zhì)量及安全。

圖3 拋投體拋投施工工藝流程示意圖

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

長江（江蘇段）岸堤崩岸治理工程，主要分布在南京至南通約72 km 范圍內(nèi)。共排查出較大崩岸約20 處，其中儀征小河口處因地形特殊，存在近似直角的沖刷彎道。該段防沖要求較高，擬采用具有較高強度的鋼筋混凝土鉤連體進行拋護。小河口段新建護岸長度約1.1 km，擬沉放主動式鉤連體方案為主，近岸采用散拋石防護，拋護寬度為65～90 m，劃分3個區(qū)域進行綜合拋護，見表3。

表3 長江岸坡（江蘇段）拋投防護設(shè)計

3.2 現(xiàn)場拋投試驗

（1）分單元拋投設(shè)計

區(qū)格的尺寸也是影響拋投質(zhì)量的因素之一，其寬度影響拋投船單次拋投效率，長度直接影響拋投船的定位次數(shù)和施工進度。拋投過程中應(yīng)特別注意，各小區(qū)格的拋量和數(shù)量應(yīng)基本一致，區(qū)格拋量偏差應(yīng)在設(shè)計拋量的±5%范圍內(nèi)。本工程鉤連體與塊石的拋投均采用起重機拋投，起重機吊臂回轉(zhuǎn)半徑12 m，擬將拋區(qū)劃分成面積相等的標(biāo)準區(qū)格，便于工程范圍整體劃分控制，進一步細分的小區(qū)格是為了便于拋投質(zhì)量控制。垂直流向?qū)挾葹? m，順?biāo)飨蜷L度為10 m，詳見圖4，局部特殊地形處采用不規(guī)則區(qū)格做銜接。石塊拋投劃分標(biāo)準區(qū)格共約1700 個，不規(guī)則區(qū)格共約160 個；鉤連體拋投1.0 m×1.0 m 小區(qū)格共計約8.1 萬個，塊石拋投2.5 m×2.5 m 小區(qū)格共計約0.2 萬個。為了滿足每單元工程不少于3 個檢測斷面的要求，擬沿工程區(qū)域縱向順?biāo)髅扛艏s20 m設(shè)1 個檢測斷面。拋投過程中應(yīng)定期進行水下拋投地形監(jiān)測，預(yù)防漏拋，及時控制水下拋護情況。

圖4 拋投標(biāo)準區(qū)格及小區(qū)格示意圖（單位：m）

（2）拋投軌跡方程

拋投體在水下的降落軌跡直接受水流流速和流向影響。由于工程段處于水流流速較大位置，水流以單向流為主，易出現(xiàn)近直角急轉(zhuǎn)彎。因此拋投作業(yè)時水流流速應(yīng)控制在小于2.5 m/s 范圍內(nèi)，枯水位為1.5 m。經(jīng)過現(xiàn)場20 組拋石試驗以及20 組鉤連體拋投試驗結(jié)果，拋投體水平漂距與拋護區(qū)域水位H、面層流速V 成正比關(guān)系；與石塊自重W1成0.167 次方的反比關(guān)系；與鉤連體自重W2成0.164 次方的反比關(guān)系。通過對實驗數(shù)據(jù)擬合，得到拋石漂距S1與鉤連體漂距S2的計算公式如下。

式中：S1為拋石漂距，m；S2為鉤連體漂距，m；W1為石塊自重，kg；W2為鉤連體自重，kg；V 為面層流速，m/s；H 為拋護區(qū)域水位，m。

3.3 效果分析

結(jié)合工程受潮汐及汛期影響較大特點，考慮鉤連體預(yù)制、養(yǎng)護及運輸作業(yè)配合，將劃分為8 個施工隊相互配合施工。根據(jù)每日要求最低預(yù)制1000 個鉤連體的施工任務(wù)量，每日需配備1000 套鋼模板同時施工，每套模板需周轉(zhuǎn)200 次。據(jù)統(tǒng)計，塊石拋投量總計約1.2 萬m3，鉤連體約20 萬個。根據(jù)施工過程中水下地形跟蹤測量結(jié)果，拋護區(qū)域塊石及鉤連體總體分布均勻，達到設(shè)計要求。

4 小 結(jié)

（1）考慮到自拌混凝土對環(huán)境的污染較大，長江沿線工程可采用商品混凝土進行主動式鉤連體的預(yù)制。商品混凝土由廠家拌和，由商品混凝土攪拌車運輸至現(xiàn)場，滿足環(huán)境保護要求。

（2）對于參與施工的船舶多，施工作業(yè)面積大的拋投工程，應(yīng)重點關(guān)注水上安全，降低施工風(fēng)險。

（3）拋投過程中應(yīng)不斷搜集拋投體飄落距離，及相應(yīng)水深、流速等資料，應(yīng)動態(tài)論證及更新相應(yīng)漂距擬合公式。根據(jù)拋投現(xiàn)場條件的變化，重視定位船的拋錨效果，提高拋投作業(yè)參數(shù)精確度，保證拋投均勻性。