新材料新工藝在長(zhǎng)江河道整治工程中的應(yīng)用

1、新材料新工藝在長(zhǎng)江河道整治工程中的應(yīng)用林木松長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院河流研究所1 前言長(zhǎng)江中下游干流河道自宜昌至河口全長(zhǎng)約1893km，流經(jīng)湖北、湖南、江西、安徽、江蘇和上海等六省市。宜昌至鄱陽(yáng)湖口為長(zhǎng)江中游，全長(zhǎng)955km，其中從枝城至洞庭湖出口的城陵磯稱(chēng)為荊江，荊江又以藕池口為界分為上荊江和下荊江。鄱陽(yáng)湖口以下為長(zhǎng)江下游，全長(zhǎng)938km。據(jù)統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)江中下游近1900km的干流河道兩岸崩岸線長(zhǎng)達(dá)1500km，占岸線總長(zhǎng)的42%，其中崩岸強(qiáng)度大的河段，每年崩寬可達(dá)數(shù)十米至百余米，甚至幾百米。岸線的崩退不僅改變河道的平面形態(tài)，引起上下游河勢(shì)的調(diào)整變化，而且給防洪安全和兩岸經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)巨大危害。多

2、年來(lái)，圍繞防洪保安、航道暢通、岸線開(kāi)發(fā)利用等目的開(kāi)展了護(hù)岸、河勢(shì)控制及河勢(shì)調(diào)整工程。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至1997年，長(zhǎng)江下游護(hù)岸工程長(zhǎng)度達(dá)1200km，占崩岸線總長(zhǎng)的80，完成拋石約7000萬(wàn)m3，沉排410萬(wàn)m2，沉梢330萬(wàn)組，拋枕40萬(wàn)m3，丁壩685座，順壩20km。1998年后實(shí)施的長(zhǎng)江重要堤防隱蔽工程，護(hù)岸約長(zhǎng)436km，拋石2179萬(wàn)m3，拋枕12.49萬(wàn)個(gè)，砌石235萬(wàn)m2，混凝土鉸鏈排100萬(wàn)m2，模袋混凝土護(hù)岸12.6萬(wàn)m2。 2 護(hù)岸工程 近50年來(lái)，長(zhǎng)江中下游護(hù)岸工程技術(shù)處于不斷發(fā)展與探索的過(guò)程。在護(hù)岸工程形式上，由傳統(tǒng)的守點(diǎn)工程，包括磯頭、丁壩，改進(jìn)為平順型護(hù)岸，并逐步

3、為工程實(shí)踐廣泛地采用，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。在護(hù)岸材料上，由傳統(tǒng)的拋石、沉柴排到沉排、模袋混凝土、透水六面體等新材料新技術(shù)的采用。同時(shí)，對(duì)護(hù)岸工程的破壞機(jī)理、護(hù)岸效果和施工方法等方面進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。 2. 1 護(hù)岸的主要工程型式護(hù)岸工程按布局、結(jié)構(gòu)、型式、材料及與水流關(guān)系等的不同可分為各種類(lèi)型，如按與水位的關(guān)系可分為淹沒(méi)、非淹沒(méi)防護(hù)工程；按構(gòu)造情況可分為透水、不透水防護(hù)工程；按材料和使用年限可分為永久性、臨時(shí)性工程；根據(jù)是否間斷，可將主要護(hù)岸型式分為連續(xù)性（直接）護(hù)岸與非連續(xù)性（間接）護(hù)岸。從工程結(jié)構(gòu)型式及材料分，有連續(xù)護(hù)岸和散粒體護(hù)岸型式。護(hù)岸主要型式有坡式護(hù)岸、壩式護(hù)岸、墻式護(hù)岸、樁式護(hù)

4、岸和生物護(hù)岸等。 （1）坡式護(hù)岸（2）壩式護(hù)岸（3）墻式護(hù)岸，也稱(chēng)重力式護(hù)岸，順堤岸設(shè)置，具有斷面小、占地少的優(yōu)點(diǎn)，但要求地基滿足一定的承載能力。墻式護(hù)岸可分為直立式、陡坡式、折線式、卸荷臺(tái)階式等形式。 （4）樁式護(hù)岸，樁式護(hù)岸是崩岸險(xiǎn)工處置的重要方法之一。它對(duì)維護(hù)陡岸的穩(wěn)定，保護(hù)堤腳不受水流的沖刷，保灘促淤作用明顯,常在搶險(xiǎn)中運(yùn)用。目前，在長(zhǎng)江主要采用了鋼板樁。（5）生物護(hù)岸，生物工程護(hù)岸是護(hù)岸植被形成之前，運(yùn)用自然可降解的材料，如稻草、大米草、黃麻等制作成墊子或纖維織物，鋪于岸坡表面來(lái)阻止邊坡土粒的流失，并在岸坡上種植植被和樹(shù)木，當(dāng)纖維織物和墊子降解時(shí)，依靠岸坡植被發(fā)達(dá)的根系保護(hù)岸坡。生物

5、防護(hù)措施投資省、易實(shí)施，對(duì)消波、促淤、固土保堤作用顯著。 2.2 護(hù)岸材料和護(hù)岸技術(shù)（1）拋石，拋石護(hù)岸是最常采用也是傳統(tǒng)的方法，具有抗沖能力和自我調(diào)整能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。材料來(lái)源廣，價(jià)格便宜，施工簡(jiǎn)單，無(wú)論新護(hù)或加固均可采用。拋石在長(zhǎng)江中下游護(hù)岸工程中廣泛采用。（2）石籠，石籠是國(guó)內(nèi)常采用的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，經(jīng)常與拋石護(hù)腳結(jié)合使用。石籠的運(yùn)用在歐洲已有100多年的歷史。國(guó)內(nèi)采用過(guò)的石籠有竹籠、鉛絲籠、木籠、鋼筋籠等，其中鋼筋籠效果最好。 （1）拋石（2）石籠（3）柴枕，柴枕一般采用一定厚度梢料層或葦料層作外殼，內(nèi)裹塊石或填泥土、外用鐵絲束扎成圓形枕狀物，上面加壓枕石。每隔3050cm捆扎一檔，拋在岸坡枯水

6、位以下護(hù)腳。（4）沉排，沉排是護(hù)岸工程護(hù)腳、護(hù)底的結(jié)構(gòu)型式。沉排面積大、抗沖性強(qiáng)，有整體性和柔韌性、能適應(yīng)坡面、床面變形，但造價(jià)較高，施工技術(shù)比較復(fù)雜。密西西比河下游最早在18821883年開(kāi)始使用編柳排，直到20世紀(jì)40年代先后經(jīng)歷了框架沉排、柳捆沉排、混凝土板、混凝土沉排、鉸鏈混凝土沉排的發(fā)展過(guò)程。此外，還采用過(guò)加筋瀝青沉排、滾筒式柔性混凝土簾護(hù)岸。 柴排，柴排是用塘柴、柳枝、竹梢先扎成直徑1215cm的梢龍，構(gòu)成上下對(duì)稱(chēng)的十字格，中間夾梢料形成排體，上壓塊石使其下沉，鋪?zhàn)o(hù)在預(yù)定需保護(hù)的河床上，抗御水流沖刷。 土工織物軟體排，國(guó)內(nèi)土工織物作為護(hù)岸工程首次在長(zhǎng)江下游嘶馬段應(yīng)用。1974年10

7、月，江蘇省江都縣采用聚氯乙烯編織布、上扣混凝土預(yù)制塊的軟體排。土工織物排適用于岸坡坡度緩于1:2.5，坡面和床面比較平整，無(wú)大的坑洼起伏及塊石等尖銳物。 土工織物軟體排 鉸鏈混凝土板沉排 鉸鏈模袋混凝土 （5）塑料和合成纖維 ，由于高分子化合物的發(fā)展，20世紀(jì)80年代荷蘭和日本已成功使用尼龍制成“織墊”或“砂袋”，以抗御水流的侵蝕。 （6）模袋混凝土，模袋混凝土是由上下兩層具有一定強(qiáng)度、穩(wěn)定性和滲透性的高質(zhì)量機(jī)織化纖布制為模型袋，內(nèi)充具有一定流動(dòng)度的混凝土或砂漿，在灌注壓力作用下，混凝土或砂漿多余的水分從模袋內(nèi)被擠出，待凝結(jié)后即形成高密度高強(qiáng)度的固結(jié)體模袋混凝土。 （7）混凝土異形塊體，混凝土

8、預(yù)制異形塊體在海岸防護(hù)工程中應(yīng)用廣泛，各類(lèi)大的異型混凝土塊體，如四腳錐體、工字型、格柵型、扭工字型、翼型等做海堤防護(hù)工程已有很多實(shí)例。 （8）透水體，透水體在國(guó)內(nèi)外護(hù)岸工程中已有多年歷史，如榪槎、沉梢等，應(yīng)用于多沙河流上緩流促淤效果很好。沉梢壩 ， 四面六邊透水框架 ，透水樁壩 （9）土工包技術(shù)，高分子工業(yè)的發(fā)展使土工織物愈來(lái)愈多地應(yīng)用于護(hù)岸工程。該項(xiàng)技術(shù)是先將河灘的淤積土通過(guò)抓斗、反鏟或挖泥船放在一個(gè)預(yù)先設(shè)有土工布的開(kāi)底船中，然后將土工布縫起來(lái)形成一個(gè)大包。 3 河道整治工程長(zhǎng)江中下游實(shí)施了大量的河道整治工程，除上述的護(hù)岸工程外，還進(jìn)行了裁彎、堵汊、潛壩、洲頭魚(yú)嘴等整治工程。從整治工程的結(jié)構(gòu)

9、和材料看，以往在堵汊、潛壩工程中以沉梢壩、堆石壩為主，隨著新材料新工藝的推廣應(yīng)用，近年來(lái)，在堵汊、潛壩工程中部分工程采用了土工砂墊和砂枕、沉箱等結(jié)構(gòu)型示與材料。2002年實(shí)施的長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段和暢洲汊道左汊口門(mén)控制的潛壩壩體采用了砂枕，和暢洲左汊口門(mén)控制工程位于左汊口門(mén)處，主壩體位于深槽部位，壩高程為-5-20m，河床最深點(diǎn)高程為-51.7m，主壩體的總長(zhǎng)度為1102m，在壩體的左右側(cè)有有連接段與左右岸連接。主壩頂高程擬采用變坡形式，壩頂分段高程自-3m至-8m、自-8m至-20m，深槽部位的壩頂高程為-20m。壩頂設(shè)計(jì)寬度為10m，上游側(cè)平均邊坡為1:2.5，下游側(cè)平均邊坡為1:3。壩體由聚丙烯編織布（單位面積重12