基建性挖槽在航道疏浚中的应用与治理

【摘 要】基建性挖槽往往和整治建筑物结合，用来改善维修性挖槽效果不好的航道，并且充分利用多年维修性挖槽积累的经验教训，认清河段的演变规律和碍航特点，作为设计、施工的依据。本文主要探讨基建性挖槽在航道疏浚中的应用与治理。

【关键词】基建性挖槽；航道疏浚；治理

基建性挖槽和维修性挖槽有着密切的联系，由于基建性挖槽对河床的改变较大，以致引起水流条件的剧烈改变，为了消除对河床演变可能产生的不良影响，以及避免大量工作付诸东流，必须根据航道总体规划仔细分析河流水文条件和河床演变规律，对整治线的轮廓形状和工程措施进行多方面研究。维修性挖槽工程要比基建性挖槽工程常用得多，如为了恢复上一个航期航道原有的尺度，为了消除本航期内前一时期在挖槽上的回淤，以及小规模的炸滩、取石。以下将就基建性挖槽在航道疏浚中的应用与治理进行探讨。

1 基建性挖槽平面位置

基建性挖槽在于建设便利航行和长期稳定的航道，从根本改善浅滩的航行条件，并减少每年维护性疏浚工程量。因此，要求基建性挖槽在枯水期和洪水期都比较稳定。为了建设长期稳定的挖槽，设计时应特别考虑洪水期水流与河床演变的规律，注意解决洪、枯水主流方向不一致的矛盾。当浅滩河段有主导河岸时，挖槽应尽可能靠近主导河岸，并使挖槽方向与主导河岸一致，以便利用主导河岸在各级水位时的导流作用，维持挖槽稳定。当浅滩河段一岸为基岸，另一岸为宽阔边滩时，挖槽应选择靠近基岸，以造成环流维持挖槽稳定。当浅滩河段两岸均为宽阔的边滩且变化较大时，单靠基建性疏浚很难根本改善浅滩航行条件，必须配合整治以稳定挖槽。

2 几种典型的基建性挖槽设计

2.1 沿着浅滩现有鞍凹挖槽

在顺直微弯河段的过渡性浅滩上，可沿着浅滩现有鞍凹挖槽，并循着上边滩沿最大水深线方向来布设挖槽轴线。如倒套狭窄，而上沙嘴很长时，最好抛填丁坝，堵塞倒套，使坝体上游形成壅水，消除或减弱由深槽漫越上沙嘴进入倒套的横流，促使泥沙在倒套内淤积；如倒套宽而深，或者倒套是一个分流口，则可用吹填土堤的方法，提高上沙嘴的高程，将上深槽与倒套分隔开来，以消除漫滩横流。实践证明，堵塞倒套后，消除了漫滩横流，浅滩状况转好，水深增大，维护性疏浚工作量显著减少。但是，经过若干年后，由于下边滩的冲刷下移，江面展宽，或被堵塞的倒套为泥沙淤满，上沙嘴又开始下移时，浅滩将重新恶化，对此应加注意。

2.2 切割下边滩挖槽

当浅滩现有航道特别弯曲，已处于衰亡状态，下边滩已由切滩发展成为新航道时，宜循自然切割下边滩、开辟航槽。与此同时，应利用挖出的泥土或其他材料修建整治建筑物，堵塞倒套。若仅切割下边滩开辟航槽，而未同时堵塞倒套，则上深槽水流向下游过渡时，会产生分流，表层清水漫溢上边滩进入倒套，而含沙量较大的底流流向挖槽，将导致维护性疏浚工作量增加。

2.3 切割上边滩挖槽

当浅滩位于弯道处，而上边滩处于凹岸；或上游来沙不多，上边滩根部长期没有淤高和向下游移动；或上边滩根部不很大，而位于其旁的倒套正强烈发展时，则应切割上边滩，开挖航槽，因为上边滩通常不是整个切割，而只是切割其一部分，余下的部分仍将下移，挖槽仍易于回淤。需特别注意的是，当倒套发展很微弱，而上边滩本身又比较发育时，不应切割上边滩开辟航槽。

挖槽平面设计方法绘制挖槽扩大图：1）标明挖槽设计边线；2）挖槽上下两端与设计挖深相当的等深线；3）标明流速流向。平面上以直线为宜，必须挖成折线时，其转角尽量小，转折处弯曲半径尺量放大，并适当放宽，以利船舶转向。挖槽进、出口一般易拓宽成喇叭El，有利于吸引水流，增加单宽流量。弯道段挖槽平面设计时：1）当角度小于10o时，可不加宽；2）当角度在10～30o之间时，采用切角法；3）当角度大于30o时，采用折线切割法，即分阶段解成若干小角切割。

3 基建性挖槽在航道疏浚中的治理措施

疏浚工程设计应对边坡稳定性进行分析计算，应根据土质特性和水力动力条件确定水下边坡的稳定性，并对下列因素进行分析：

（1）边坡设计应根据土的类别、物理力学指标对边坡的稳定性进行计算。

（2）边坡的稳定应考虑水流、潮流、波浪的影响。

（3）水下土层通常不是全部固结的，且有剩余孔隙水压力的特性，强度较低，特别在潮间带潮汐和内河一定水位的水流作用下，必须考虑其稳定程度。

（4）对含水量小于塑限的粘土和软土在水位和水流、波浪作用下，仍存在不稳定的因素，因此需要有长期的观测资料，应该通过调查类似土质和水流条件的资料确定边坡。

（5）对流动性淤泥层，当开挖淤泥层厚度较大且水深较小时，边坡的设计应以泥沙运动为重点进行考虑。

（6）同一航道，当土质特性和动力环境出现较大变化时，应分段设计成不同的边坡，如果航道较短而采用同一边坡时，应采用较缓的边坡。

（7）边坡的设计应考虑边坡的稳定性，同时尚宜考虑采用的疏浚设备类型和施工方法。

（8）对边坡精度有特殊要求的工程，如基槽、水工建筑物附近的开挖、水下管沟的开挖等，应对疏浚设备、施工方法、定位措施、监测方法进行周密的考虑，并提出相应的限制条件和措施。

刚疏浚过后的边坡，经过一定时间后便成为稳定的坡度，但在疏浚泥层厚度、疏浚深度、波浪、水流、地质地形和时间等不同条件下，稳定程度有异。随着水位的降落，各浅滩先后出浅，需要根据疏浚力量的大小和各处浅滩的水深变化情况，分期分批分层地浚深。

疏浚施工后，由于河床降低，挖槽横断面的过水面积的扩大，同流量下的水面曲线亦将随之下降，下降值在挖槽内以进口处为最大，向下游逐渐减小，至出口处，不再下降，与此同时，挖槽上游河段，水位也会下降。挖槽河段水位降落值。挖槽水位的降落，必然会带来挖槽实际所增加的水深有可能小于原来设计要求的水深，同时挖槽上游河段内浅滩的水深也会不足，因此，应预估水位降落值。计算枯水期水面降落值时，枯水水流比较稳定，可视为渐变流；另一方面，挖槽处在一个较短的洞段内、洞床断面局部变形较小时，局部阻力损失可忽略不计。在较宽直的河段上，可认为挖槽施工前后的糙率变化不大，可直接取用施工前的糙率。

4 结论

疏浚施工和河段的水位变化规律有密切联系。当洪水上涨的时候，浅滩上大多落淤，进行挖槽受到边挖边淤的威胁，除非情况特殊，一般不应当进行；当洪水降落到挖泥船的挖泥刀能够触及河底时，施工便要紧张进行，这时河底受冲和挖槽的需要一致，并且一般应该在枯水期完成疏浚，及时提交使用。洪水降落的速度越快，挖泥的强度也就越大，如果需要挖泥的浅滩较多，挖泥的数量较大，这时疏浚施工的组织工作是极为重要的。

参考文献：

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