不同结构形式的护心滩建筑物水毁原因分析

张玉 许海勇

摘要：护滩建筑物作为常见的航道整治建筑物之一，能保护心滩稳定航槽，但不同结构形式的护滩建筑物其损毁过程及其水毁原因各不相同。本文阐述了护滩建筑物研究的现状，分析了不同结构形式的护心滩建筑物的水毁原因，得出散抛块体护滩结构为护滩建筑物中较理想的选择。

关键词：护滩建筑物；水毁；原因分析；

1. 引言

长江航道作为我国航道体系中重要的组成部分，具有较好的通航条件及极大的航运价值。它分为上游、中游以及下游，长江上游属于山区河流，坡陡流急，滩多礁险，部分河段只容单向航行；中下游段江面放宽，水流平缓，泥沙易淤积形成浅滩。而浅滩的形成、发展及演变直接阻碍了长江干线航运的发展，因此对浅滩进行整治具有重大的意义。目前对于浅滩的整治主要分为两种，其一是将航道整治工程选在航道条件恶化时进行，采取如调整航槽、束水攻沙等方式进行整治，但效果并不理想，工程实施的难度较大且耗费资金。其二是根据浅滩的演变周期，选择在航道条件较好，心滩比较完整的时候进行整治工程，采用护滩措施以稳定住有利于船舶航行的滩槽形式，此种方法不仅简单易行，且资金投入较少，更为重要的是对河势及防洪的影响相对较小，因此被广泛采用。但通过实地调研发现，由于河段的水流特性及河道地形不同，致使不同河段中护滩建筑物的应用情况及水毁形态差异很大。

2. 护滩建筑物研究现状

目前应用的护心滩建筑物类型主要有以下几种：

1）软体排护滩结构。上世纪八九十年代，软体排护滩结构主要应用于汉江中游襄利河段，结构形式为单层聚丙烯编织布并在其上压盖石块，实践效果并不理想。经过一系列的改进与创新，目前普遍采用系结压载软体排，它分为条状间断守护型、集中守护与间断守护结合型、整体守护型三种。条状间断守护型的布置主要参考丁坝间距，适用于主流易横向摆动，且整个滩体以侧蚀变形为主的浅滩河段。而在某些河段的浅滩中，其滩头部分易受水流的集中冲刷，而滩中下部冲刷并不明显，而是受水流淘刷作用产生侧蚀，对于此种河段的浅滩守护可采用集中守护与间断守护相结合的方式。对于处于大量漫滩水流及纵向水流共同产生强烈冲刷状态下的较大浅滩，采用以上两种方式均不能达到保护滩体的目的，因此需进行整体守护（图1）。

2）散抛块体护滩结构。对于如砂卵石滩或卵石滩等地质条件较好的浅滩，可采用此种护滩结构。它主要采用抛石或者抛砼构件，如四面六边透水框架（图2）等进行护滩，在最大限度的保护河床和根石的同时又能达到投资较省的目的，在长江航道整治工程中具有较大的应用前景及实用价值。

3）坝体护滩结构。此种护滩结构形式目前在我国黄河下游控导工程中应用较多，它是通过修建丁坝群以改变沿堤水流结构来达到护滩保堤的作用，主要包括坝垛、钢筋砼网格桩坝、透水桩坝、插板桩坝及鱼骨坝等。但因为长期受水流等作用，且大多采用抛石材料直接抛筑而成，整体性能欠佳，在实际工程中常出现水毁现象影响其使用功能，因而还有待进一步完善。

图1 整体守护型软体排护滩结构 图2 四面六边透水框架护滩效果图

3. 水毁及其原因分析

护滩建筑物破坏的形式有很多，不仅受浅滩处的河道地形与水流泥沙条件等影响，而且与护滩带的选择、平面布置等也有很大的关系。对于软体排护滩结构而言，分为淹没状态和非淹没状态，枯水期时，浅滩将水流分离为左右两股流动，过水断面的压缩使流速较分离前大，因此对浅滩的坡脚会产生强烈的淘刷作用而使排体不均匀变形乃至排底基脚被掏空。洪水期时，排体保护的浅滩区域不易被水流冲刷，但未受保护部分，特别是浅滩边缘区域，易受水流的作用而形成凹槽，且由于排布及系结条自身的强度较低，搭接时不太稳定，再加上受阳光暴晒老化强度降低等原因，使软体排排布容易被撕裂，影响其功能的发挥。对于散抛块体护滩结构而言，以四面体透水框架为例，由于透水框架有消减水流能量的作用，致使来流在滩顶表面及滩体两侧的水流流速明显降低，因而能更好的对心滩进行保护。但当来流速度达到一定大小时，透水框架会受水流作用移动产生变形，特别是外侧的透水框架，但总体而言破坏面较小，对心滩的保护作用影响不大，为护滩建筑物中较佳的选择。而对于坝体护滩结构而言，其水毁过程与丁坝类似，即水位和流速在坝体上游较为稳定，在坝体周围区域流态比较紊乱，特别是坝头附近，水流紊动剧烈且流速很大，不仅使坝头块石容易剥落，而且也易产生冲刷坑，造成坝体材料的坍塌。经实地调查发现，采用坝体护滩结构心滩冲刷破坏明显，且坝体护滩结构自身损毁也很明显，对河道水流结构改变很大，滩体两侧有深槽出现，因而壩体护滩结构对滩体保护效果并不理想。

4. 结语

护滩建筑物在发挥其整治功能的同时，易受水流、河道地质等影响而破坏，因此对各种护滩建筑水毁原因进行研究，并推广应用于长江航道整治工程中，减少其水毁程度，增加使用年限，从而更好的发挥守护心滩的作用，具有重要的意义。经分析可知，坝体护滩结构的护滩效果较差，应适当减少采用，而四面体透水框架不仅护滩效果好，且自身的破坏也较小，应在护滩工程中多进行推广使用。

参考文献

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