长江中下游航道整治护岸工程设计理念

(1.长江航道规划设计研究院，湖北 武汉 430040； 2.长江航道局，湖北 武汉 430010)

规划设计

长江中下游航道整治护岸工程设计理念

刘奇峰1朱元章2黄伟2陈怡君1

(1.长江航道规划设计研究院，湖北武汉430040； 2.长江航道局，湖北武汉430010)

护岸工程作为守护高滩、岸线，稳定航道边界条件最为主要的工程手段，已在长江中下游航道整治中得到广泛运用。通过对比分析长江中下游已有航道整治护岸工程不同结构型式的差异、生态护岸实践经验以及在河势控制、航道条件改善、生态效应等方面的应用效果，提出了适合长江中下游航道整治特点的护岸工程设计理念。

航道整治；护岸工程；河势控制；长江中下游

图1 长江中下游航道整治斜坡式护岸工程断面结构示意

长江中下游航道从宜昌至吴淞口，全长1 669 km，是长江干线航运最为繁忙、通航密度最大的河段。采用航道整治工程提升航道标准，是充分发挥长江“黄金水道”作用的重要措施。三峡水库蓄水运行以来，长江中下游河道内重要洲滩、岸线冲刷趋势明显，导致中下游干线航道边界不稳定，重点浅滩段航道条件趋于恶化。为稳定航道边界，遏制航道条件的不利变化，在长江中下游航道整治工程中广泛使用了护岸工程措施进行岸坡和洲滩的防护。

1 护岸工程结构现状

长江中下游航道整治护岸广泛采用斜坡式平顺护岸结构型式，在部分工程中采用了斜坡式与直立式组合的结构型式。

斜坡式护岸由护底、镇脚和护坡3部分组成(图1)。护底是护岸的基础部分，是从坡脚向外直至深槽的防护体，起遏制河底冲刷的作用，水下护底多采用D型排、混凝土联锁块排、沙枕等结构。镇脚是护底与护坡的结合部，是从坡脚向里至枯水平台或脚槽的填筑体，起到调整水下岸坡、支撑水上岸坡的作用，多采用抛石、抛枕等结构。护坡是从枯水平台(脚槽)至护岸顶部的砌筑体，起到防止水流和波浪淘刷岸坡的作用。护坡多由反滤层、垫层、护面层和排水设施组成，面层多采用铺石、干砌块石、浆砌块石、护坡砖、混凝土六边块、钢丝网格等结构。

图2 斜坡式与直立式组合护岸工程断面结构示意

斜坡式与直立式组合护岸在长江航道整治工程中使用不多，仅在藕池口水道航道整治工程、土桥水道航道整治工程、荆江河段航道整治工程周天河段新厂高滩、窑监大河段丙寅洲高滩段使用过。它与斜坡式护岸结构的差别在于护坡顶段设置直立式(自嵌式)挡土墙(图2)，起到减少开挖和永久占地的作用。

2 生态护岸探索及实践

2.1 生态护坡结构

在护岸岸坡守护中，逐步引进和开发岸上生态技术，达到守护和生态功能相结合，促进工程和生境的融合。目前，采用的岸坡护面生态结构包括三维网垫、生态护坡砖、钢丝网格和自嵌式挡土墙结构。

(1) 三维网垫结构。加筋三维网垫是将发丝状聚丙烯材料挤压于机编六边形双绞合钢丝网面上形成的(图3)。加筋三维网垫结构用于水位变动区，进行陆上施工，需要考虑压载或锚固[1-2]。加筋三维网垫是一种高效的促淤生态护滩结构，能使泥沙落淤，有利于植被生长。

图3 加筋三维网垫

(2) 生态护坡砖。通过平面上的“镂空”结构，生态护坡砖为动、植物的生长、发育提供空间，同时通过结构上的扣合，增强岸坡的稳定性(图4)。

图4 生态护坡砖

(3) 钢丝网格。钢丝网格由双绞合六边钢丝网格构成，钢丝及其镀高尔凡层的品质满足国际标准。在钢丝网格里装填石块后，封闭盖板，成为一个大型的、具备柔韧性和整体性的工程模块，用以取代常用的块石垒砌。与传统的块石和混凝土块护面结构相比，钢丝网格更有利于植被的生长。

(4) 自嵌式挡土墙。这种挡土结构是依靠自嵌式挡土砌块干垒而形成的柔性挡土结构。主要依靠自嵌式挡土砌块块体自重来抵抗动静荷载，达到稳定的作用，具有经济造价低、景观效果好且占地少等优点(图5)。

图5 自嵌式挡土墙

2.2 水下生态结构

水下生态结构主要是在水下护底和镇脚的基础上，引进和开发水下生态技术，在达到护底和稳定效果的同时，实现工程的生态功能。目前，采用的水下生态结构主要有透水框架和鱼巢砖等。

(1) 透水框架结构。四面六边透水框架为四面六边型透水结构[3-4]，由6根杆件共同构成三角形透空四面体，杆件为钢筋混凝土结构(图6)。

图6 四面六边透水框架

(2) 鱼巢砖结构。通过对不同来流条件下不同尺寸鱼巢形成的水流条件进行计算，得到了适用于荆江河段鱼类水流条件的鱼巢砖尺寸，并在荆江河段航道整治工程中加以运用(图7)。鱼巢砖由混凝土预制构件组成，有利于鱼类栖养繁育。

图7 鱼巢砖

3 护岸工程效果

(1) 护岸工程稳定了崩退的岸线，有利于河势和航道边界的稳定，有效遏制了航道条件的恶化。三峡水库蓄水运用以来，窑监河段乌龟洲洲体右缘一直处于崩退状态，洲体中段年平均崩退速度在15 m左右；下段崩退速度较快，基本上在30 m/a以上。2010年，通过实施乌龟洲右缘守护工程，改变了乌龟洲洲体崩退状态，形成了稳定的航道左边界。工程的实施限制了因岸线崩退造成的河道不断展宽，改变了河槽向宽浅化方向发展的变化趋势，有效遏止了航道条件的恶化[5]。

以安庆水道航道整治工程为例，在鹅毛洲护岸工程中，在支汊内进行岸线守护，其与护底工程共同作用，有效地控制住了支汊的冲刷发展，减小了支汊的分流，增加了主汊过流，遏制了汊道分流比的不利调整，更加有利于河势的稳定。工程实施后，主汊(左汊)分流增加了3%～5%，支汊(中汊)分流减少约6%，在保持河势稳定的同时，也进一步改善了航道条件，航道尺度达到6.0 m×200 m的设计标准[6]。

(2) 护岸工程改变了洲滩崩退的变化，有利于水土保持。生态工程的实施有利于植被的生长和鱼类生存环境的改善，可起到较为明显的生态环保作用。护岸工程的生态效应主要体现在减少因水流倾蚀导致的崩岸现象的发生，有利于水土保持。过去大多采用的六边混凝土块、干砌块石和浆砌块石护坡结构阻断了植被、微生物与土体的交互，已逐渐被钢丝网格等新型结构所代替。

目前实施的长江中下游护岸工程十分注重生态效应，钢丝网格、四面六边透水框架、鱼巢砖等新型护岸结构，有利于植被的生长和鱼类生存环境的改善，已在越来越多的航道整治工程中得以运用。

4 主要设计理念

(1) 护岸工程是河势控制工程的重要组成部分，工程布置应与河势控制规划协调一致。从有利于河势和航道边界稳定的角度出发，合理确定护岸工程范围。

(2) 长江中下游航道整治护岸工程应在充分总结以往工程结构特点及优劣的基础上，不断创新护岸工程结构型式。

(3) 在保证工程稳定的前提下，护岸工程应有“人水和谐”的设计理念，应注重发挥护岸工程的绿色生态效应，特别是在岸上护坡和水下护底结构上选用生态环保的工程结构型式。

(4) 从减小对水流结构改变的角度出发，采用随坡就势的平顺斜坡式护岸，会更有利于护岸工程结构的稳定。

对部分后方开挖存在困难的岸坡，结合岸坡实际情况，采用直立式护坡守护是合适的，但应充分考虑工程结构的稳定性需求。

(5) 水下护底和镇脚淘刷、岸坡排水不畅是护岸工程发生破坏的最主要原因，因此在护岸工程设计中要重点考虑水下护底、镇脚守护和岸坡排水等因素的影响。

(6) 受长江中下游来流年际、年内变化较大的影响，护岸工程设计时，应充分考虑来流变化对护岸工程陆上和水上施工的不同影响，合理规划施工组织。

5 结 论

通过全面回顾长江中下游航道整治护岸工程结构现状、生态护岸探索及实践，分析了护岸工程在河势控制、航道条件改善和生态效应方面的作用，提出了护岸工程主要设计理念，得出如下结论。

(1) 三峡水库蓄水运行以来，清水下泄导致的江心洲滩和岸线持续冲刷后退，不利于航道条件的稳定。为稳定航道边界，遏制航道条件的不利变化，在长江中下游航道整治工程中广泛使用了护岸工程措施进行岸坡和洲滩的防护。

(2) 已建航道整治护岸工程取得了较好的岸坡防护、河势控制及航道条件改善的效果，生态效应逐步显现。

(3) 护岸工程中应体现协调、创新、绿色的设计理念。根据长江中下游来流及河道岸滩自身特点，护岸工程设计应注重工程结构的稳定，加强重点部分守护，并合理确定工程组织方案。

[1] 张金来，吴婷婷，陈其武，等. 加筋三维网垫在护滩工程中的应用[J]. 水运工程，2012(8)：204-206.

[2] 冯丛林，周凯，杨再常，等. 加筋麦克垫在护滩工程中的应用及施工质量控制[J]. 水运工程，2014(3)：183-187.

[3] 汪奇峰. 四面六边混凝土透水框架在长江航道整治工程护滩中的运用[J]. 中国水运，2013(7) ：165-166.

[4] 周生利，刘常全，张俊，等.混凝土四面六边透水框架结构在长江航道整治中的应用[J]. 水运工程，2012(10)：102-106.

[5] 张俊锋.长江中游窑监河段航道整治工程效果分析[J].水运工程，2015(6):143-146.

[6] 刘奇峰. 长江下游安庆水道航道整治工程效果分析报告 [R]. 武汉:长江航道规划设计研究院，2014.

(编辑：李慧)

2017-09-15

刘奇峰，男，长江航道规划设计研究院，高级工程师.

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