苏南运河入江口陆坡抛石护脚工程设计与施工控制

摘 要：受水流冲刷的影响，苏南运河入江口西岸陆坡遭到严重的冲刷侵蚀后退，故对其进行了抛石护脚施工工程。根据工程设计及施工中存在的问题和经验，本文对类似工程的设计及施工过程进行合理性分析，并对相关问题进行闸述。

关键词：冲刷侵蚀，抛石护脚，全理性分析

引言

苏南运河入江口西岸水毁段应急抢险工程（下称苏南运河入江口工程）位于镇扬河段大运河与长江的交汇处，在入江口处长期受潮汐、风浪和船行波的影响，岸坡底脚受到严重冲刷。其中西岸约110米长为土堤段岸坡，坡面呈垂直状态，滑坡严重；约227米为浆砌块石挡土墙段，墙底基础淘空、墙后岸坡变陡。

本工程对入江口西岸进行加固处理，施工内容采用高水位抛石、低水位（枯水期）整平的工程模式，共计水下抛石量2580立方米，坡面整平1960平方米。

一 施工工艺及质量控制

工程采用浮吊船定位，深仓船运料，网兜抛投的方式进行。施工位置全部为岸边，位置明显，便于定位测量。工艺流程为：抛前水下地形测量――布设控制点――测量放样――抛投小区划分――浮吊船抛锚定位――石料验收――贴岸网兜抛投――抛后坡面整平――竣工测量。

（一）抛前水下地形测量

枯水期，堤岸坡脚露于水面，测量内容主要测出岸边及水下地形，并附以等高线，以及水面与岸边交界线，为设计工作提供依据。

（二）抛投小区划分

抛区的划分是为了控制抛投石料的量。本工程为贴岸抛石，抛区划分主要是划分抛石段。根据浮吊船臂杆长度，浮吊船一次定位可抛投20米的长度，故本工程贴岸以20米为一个小抛区。抛区划分具体方法是在岸边以20米长度为一抛区，用竹杆和小红旗组合作标志。

（三）移船定位

工程定位时将浮吊船移移到相应抛区合适位置。

（四）石料装载、抛投

装载石料前在船仓底部依次铺满若干层钢绳网兜，抛投时上层的网兜吊起后，石料自动滑落到下层网兜，直至石料抛投完毕。

抛投采用贴岸抛投，石料网兜紧贴挡墙或土堤边进行抛投，以便石料最大程度地靠近岸坡，以便坡面整理。

（五）竣工测量

工程抛石作业完成后，大部分石料在水面以后，坡面整平作业于枯水期进行。坡面整理到位后直接对抛石断面进行测量。

二 岸坡分析

镇扬地区位于扬子准地台下扬子台褶带宁镇褶皱冲断带中（亦称淮阳山字型构造宁镇反向弧东段）。镇扬河段岸边以粉质粘质土为主，长时间受水流的冲刷容易出现滑坡后退，且镇扬河段位于长江下游，往来船舶众多，受船行波及潮汐波的影响明显，进一步加快的岸边的冲刷。

岸坡表面的土层受风干收缩，在风干缩的过程中沿坡面出现不出深度的裂缝，雨水会流进裂缝中造成土体冲刷；岸坡坡脚处土体受水流冲刷淘空，当冲刷到一定程度，使上部土体处于悬空状态，当土体的抗剪力不足以支持上部土体重量时即发生整体滑动。镇扬河段土堤段多发生为上述形式的滑坡现象。

三 施工设计分析

（一）抛石护岸长度l设计

工程设计中，抛石护岸长度是工程设计的重要内容之一，对于土质岸坡，其形态不规则，设计时难以准确把握其实际长度，另一方面长度也是控制工程量的一个重要指标。在进行抛石护岸设计前，首先要进行水下地形测量，这是抛石护岸工程量很重要的一步，也是重要的设计依据内容。

（二）抛石高度h设计

抛石护岸工程的抛石高度是设计的重中之重，根据上述岸坡冲刷、滑落的原因，抛石的高度要高于岸边冲刷高程才能真正有效地发挥抛石护岸工程的工程效益，达到护脚的作用。

依据抛前对工程范围的地形测图，在测图上的水面线的高程值是抛石高度设计的一个参考指标。水面线在地形测图上是一条自然曲线，在测量时水面是一个相对静止的面，水面线基本在同一高程上，在工程设计抛石高度 时宜将水面的高程作为设计标高。水流冲击坡脚时会出现一爬堤高度，就是所谓的浪高h2。即设计高度h为：

h=h1+h2 （1）

另外，在确定抛石高度时也可根据护岸工程实地位置测量出岸脚受水流冲刷侵蚀的高度，将测量的实际岸脚冲刷高程作为抛石高度的设计参考指标。

（三）抛石厚度b设计

抛石最终目地是保护坡脚不被水流冲刷，其原理就是在坡脚处堆放石料，水流冲刷石料从而避免坡脚处土体受水流的直接冲刷，造成坡脚下的破坏。在设计抛石护岸工程中厚度太小，不能对坡脚进行有效的保护，而厚度太大又会造成工程成本的增加，当然在抛石护岸工程设计中其厚度越大，肯定是对坡脚下的保护程越好。

（四）抛石角度α

抛石工程中角度α越小，工程越稳定，随着角度的减少，在高度h和厚度b一定的前提下，必定造成抛石断面的增加，从而增加工程量，造成投资的增加。

工程设计中不需要有一个很小的角度来增加抛石的稳定，但角度的太大势必造成工程的不稳定。本文通过实际模拟对比法对抛石角度给出一个参考范围，采用自然堆放测量出实验材的堆放角度α。本文选取了粗砂、石子和上述工程块石进行了角度对比实验，经对比发现粗砂、石子在自然堆放状态下各自的稳定角度约为35度。

四抛石护岸施工

（一）小区划分

抛石施工船舶采用浮吊船，进行网包兜抛石。为施工方便宜和抛石量的控制，施工前在岸坡上划分抛投小区，小区的划分长度应依据浮吊船一次定位所抛投长度确定，但不必过长，一般可控制在15～25米为宜。为与前面所述的设计长度保持一致，小区长度划分可以依据施工图设计施工范围长度时的水面线作为图上划分的依据，小区划分时以此线为其础，在此高程上划分小区的长度，可提高小区划分的精度。具体现场施工时可以根据图上划分小区的坐标进行测量放样或GPS定位进行现场划分。

在设备不足或力求小区现场划分方便的情况下，小区划分亦可直接在岸边以测量的方法进行划分，测量后在岸边用小旗进行标识，但些法存在一定的误差，苏南运河入江口工程由于岸线较短，采用此法进行小区测量。根据施工实际测量结果，此法存在一定的误差。此法较为方便直观，当施工范围较短或岸边较规则时可以采用。

（二）石料抛投

抛投石料过程采用贴边抛投，具体为浮吊船将石料网兜吊起后，紧贴岸边进行抛投，以保证石料尽量靠近岸坡，石料抛投后通过自然堆放初步形成堆放角度，这时的堆放角度是大于设计角度的，高度大于设计高度，为后来的整坡整平留下了足够的余地，也提供方便。

（三）坡面整平

坡面整平是施工的后道工序，宜选在枯水期进行，此时抛投石料大部分或全部外面，大大方便了整平工作的进行。

（四）竣工断面测量步

工程竣工测量是检验抛石工程是否合格的一个重要方法，苏南运河入江口工程采用汛期抛石，汛后整坡的工序，在汛后（枯水期）抛石工程在水面以上采用人工整坡整平（结果见上述），坡面整理后时直接进行抛石断面测量，经检验抛石工程量满足设计要求。

对于一般护岸工程而言，在汛后，抛投块石不一定在水面以上，对于此类抛石护岸工程，可直接进行汛后坡顶整平，人工将坡顶整理到设计高度和宽度后，坡面部分自然成坡，可认为是稳定的，然后进行竣工地形测量，根据施工前与施工后的地形测量以判定施工是否还到设计的工程量。

五 结语

1、本文所述工程多属半隐蔽工程，工程较为简单，但直接牵涉到岸坡的稳定，对设计要求较高。通过对苏南运河入江口工程的简述，并对其设计进行分析，对类似工程设计依据给予全理性建议。

2、通过对苏南运河入江口工程实际施工的方法介绍，给出了此类工程施工工艺的选择与控制，可为此类工程施工提供方法借鉴。

3、该文所介绍的设计依据和方法及施工工艺的选取和控制比较适用于陆坡坡脚淘空护脚工程，对于与此类岸坡差别较大的岸坡形式不宜采用。

参考文献：

[1]堤防工程设计规范（GB50286-98）