断面抽取对抛石护岸工程水下抛投效果评价影响

王茂枚　罗青　赵钢　陈楠　刘晓兵

摘要：抛石护岸工程质量检测的主要方法是通过抽取检测断面，分析断面上的测点增厚和断面增厚是否达到设计要求来判断断面是否合格，而断面抽取具有随机性，这种随机性会对水下抛石效果整体评价结论产生影响。选取长江镇扬河段六圩弯道开发区段抛石护岸工程为研究对象，通过对比不同组断面的统计结果，利用GIS（地理信息系统）空间分析技术分析不同组的检测断面如何影响抛石质量评价。研究结果表明：相同的区域抽取不同的检测断面会得到不同的评价结论，欠抛率≤25%或≥50%的区域评价结论一致性高，而欠抛率位于25%～50%的区域，工程质量评价易受欠抛区聚集与分布情况的影响，欠抛区越集中且顺流方向分布，区域不合格评价的一致性越高;相反，欠抛区越分散并垂直岸线分布，区域合格评价的一致性越高。为确保评价的准确性，建议提升抛投工艺，尽量做到准确、均匀抛投，并增加抛石增厚的均匀度检测指标。

关键词：抛石护岸工程; 抛石效果评价; 欠抛率; 一致性; GIS空间分析; 长江镇扬河段

中图法分类号： TV523

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.11.024

0引 言

堤岸防护工程是中国大江大河防洪体系中重要工程措施之一，在防洪减灾中发挥着重要作用[1-2]。堤岸防护工程有坡式护岸、坝式护岸、墙式护岸、生物护岸等多种形式，其中坡式护岸最为常见。坡式护岸以设计枯水位为界，上部为陆域护坡工程，下部为水下护脚工程。水下护脚工程按结构及材料不同又可分为抛石、沉枕、沉笼和沉排以及模袋混凝土（砂）等多种类型，其中抛石护岸工程因其施工灵活，操作简单，价格低廉，能较好地适应河床变形等特点而被广泛应用[3-6]。水下抛石作为隐蔽工程，抛石效果评价是护岸工程质量控制的重点和难点，准确掌握和分析水下工程质量状况，对确保抛石护岸的施工质量起到了重要作用[7-8]。

目前，水下抛石效果评价的总要求是“抛准、抛足、抛匀”，它的两个主要质量检验项目是测点增厚值和断面增厚值。断面和测点的生成要求是顺水流方向20～50 m生成1个断面，且每单元工程不少于3个断面;每个断面5～10 m生成1个检测点。当测点增厚值≥75%设计值，水深流急区≥70%设计值;断面增厚值≥70%设计值，水深流急区≥65%设计值时，测点和断面检测合格。当单元工程70%的断面合格时，单元工程合格[9-10]。抛石护岸工程水下质量评价的主要方法是：在工程区域上按照要求抽取断面，通过断面的测点增厚值和断面增厚值是否达到设计要求来判断断面是否合格，但由于抽取的检测断面具有不确定性，所以根据断面进行的统计分析结果也不唯一[11]。那么同一工程不同位置的检测断面，其统计分析结果会对工程抛石效果评价产生怎样的影响还不明确。本文选取长江镇扬河段六圩弯道开发区段抛石护岸工程为研究对象，按规范要求，利用南方CASS（南方地形地籍成图软件）生成若干组检测断面，对比每组断面的统计结果，利用GIS空间分析技术分析不同组的检测断面是如何影响抛投效果的，以期为解决抛石护岸工程水下隐蔽工程质量控制的重点和难点问题提供一定的科学参考。

1方案设计

1.1工程区概况

六圩弯道位于长江镇扬河段，具有较明显的弯道水流河床演变特征，即凹岸冲刷、凸岸淤积。由于主流长期贴凹岸，左岸近岸河床冲深，岸坡很陡，是长江下游重点防护岸段[12-14]。本次研究区位于六圩弯道五号丁坝-大运河口，长750 m，宽40 m，面积30 000 m2。将研究区划分成20 m×150 m的单元工程（单元工程下文称DQ），一共10个单元工程，其中DQ1～DQ5设计抛厚1.0 m，DQ6～DQ10设计抛厚0.8 m，研究区位置如图1所示。

1.2研究方案

使用R2SONIC2024高分辨率多波束测深系统（用于2～500 m深度的水域，量程分辨率1.25 cm）对研究区块石抛投前、后两个阶段进行全覆盖扫测。以研究区起始里程0 m起，每30 m生成一条检测断面（断面下文称DM），每个单元工程生成5条检测断面，此为第1组检测断面，位置分布见图2。以第1组检测断面为基础，向右分别偏移5，10，15，20，25 m，共得到6组检测断面，位置分布见图3。检测断面每2 m生成1个检测点，对每组的检测点增厚和断面增厚进行统计分析。

2数据分析

2.1统计结果

本文对单元工程6组断面的质量评价结论进行统计（见表1），并对单元工程质量评价的一致性进行分等级统计（见表2）。以单元工程质量评价一致性达100%，80%和50%作为统计的节点，一致性达100%说明工程质量评价结论一致，高于80%说明工程质量评价结论相符性较好，低于80%说明工程质量评价结论相符性较差。

由表2可见，80%的单元工程质量评价的一致性都比较高，这说明断面检测分析法基本可以满足水下工程质量评价的要求。对于断面随机性影响比较大的剩下20%的单元工程则需要进一步分析。

2.2结果分析

为了更好地分析检测断面的随机性是如何影响抛石效果评价，本文利用GIS空间分析技术[15]生成单元工程欠抛率（抛石增厚小于70%的区域占总面积的百分比）与评价一致性的统计表（见表3）以及研究区抛石增厚率（抛石增厚占设计抛厚的百分比）空间分布图（见图4）作为分析参考依据。

由表1可知，质量评价一致性达100%的单元工程有DQ1、DQ5、DQ6、DQ7和DQ10。由图4和表3可知，位于工程区上游的DQ1和DQ10欠抛率分别为80.5%和68.8%，且工程起始处有大面积的冲刷，抛石增厚效果差。位于工程区下游的DQ5欠抛率为54.4%，且欠抛区连接成片顺流分布，导致单元工程整体不合格。所以不同的断面对DQ1、DQ5和DQ10的质量评价无影响，6组断面单元工程质量评价均为不合格。位于近岸的DQ6和DQ7抛石增厚效果较好，欠抛率分别为17.8%和21.9%，6组断面单元工程质量评价均为合格。质量评价一致性位于80%～100%的单元工程有DQ4、DQ8和DQ9，欠抛率分别为32.0%，28.7%和28.5%，從图4可以看出：DQ4欠抛区面积虽然不大，但欠抛区连接成片且顺流分布，对大部分断面都有影响，故不合格评价一致性较高。DQ8和DQ9欠抛区面积接近30%，但因为欠抛区不聚集且分布分散，小部分区域相对集中，但是是垂直岸线分布，所以它对断面的影响较小，合格评价一致性较高。质量评价一致性低于80%的单元工程有DQ2和DQ3，

欠抛率分别为25.7%和42.8%，从图4还可以看出，DQ2欠抛区的面积虽然较小，但因为欠抛区相对集中，尤其A处欠抛区顺流分布，影响的断面比较多。DQ3欠抛区面积更大，区域集中且顺流分布，相对DQ2抛石效果较差，不合格评价一致性更高。

综上可知，抛石增厚效果好、欠抛率≤25%的区域，或者抛石增厚效果差、欠抛率≥50%的区域，断面抽取的随机性对区域的质量评价几乎没有影响。对于有明显抛石增厚、欠抛率介于25%～50%的区域，其质量评价受欠抛区聚集与分布情况的影响。图5展示了欠抛率介于25%～50%的区域欠抛区空间分布情况。

由图5可以看出：DQ2、DQ3和DQ4欠抛区相对集中，连接成片且顺流分布，区域不合格评价的一致性高;而DQ8和DQ9欠抛区分散，垂直岸线分布，区域合格评价的一致性高。

3结论及建议

（1） 工程检测断面抽取的随机性对工程质量评价的影响由工程欠抛面积的大小、欠抛区聚集与分布情况决定。

（2） 当区域欠抛率≤25%或欠抛率≥50%时，检测断面抽取的随机性并未对其质量评价结论产生影响。

（3） 当区域欠抛率介于25%～50%时，欠抛区越集中且顺水流分布，工程不合格评价的一致性越高;相反，欠抛区越分散且垂直岸线分布，工程合格评价的一致性越高。

（4） 为减少断面选取的随机性对工程质量评价的影响，建议提高施工工艺水平，增加工程抛石增厚的均匀度检测指标，提升工程质量检测分析的准确性。

参考文献：

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[14]刘娟，刘宏，张岱峰.长江镇扬河段近期河床演变趋势分析[J].长江科学院院报，2003，20（4）：18-20.

[15]汤国安，杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程[M].2版.北京：科学出版社，2012.

（编辑：胡旭东）

Abstract：The main method for the quality detection of riprap revetment engineering is extracting the detection section，then analyzing whether the thickening of the measuring points and the sections meet the design requirements.But the randomness of cross-section extraction will affect the overall evaluation conclusion of underwater riprap effect.In this paper，the riprap revetment project in the development zone of Liuwei bend in Zhenjiang-Yangzhou reach of Changjiang River was selected as the research object.By comparing the statistical results of different groups of sections，the GIS spatial analysis technology was used to analyze how the detection sections of different groups affect the quality evaluation of riprap.The results showed that different detection sections in the same area would produce different evaluation conclusions.The consistency of regional evaluation conclusions was high when the riprap deficient rate less than 25% or greater than 50 %.While the riprap deficient rate was located in the area of 25%～50%，the engineering quality evaluation was easily affected by the aggregation and distribution of the riprap deficient area.The more concentrated the riprap deficient area and the distribution along the flow direction，the higher the consistency of the regional unqualified evaluation was.On the contrary，the more dispersed the riprap deficient area and the vertical shoreline distribution，the higher the consistency was .In order to ensure the evaluation accuracy，it was recommended to improve the riprap process，try to achieve accurate and uniform riprap，and increase the uniformity detection index of the thickening of the riprap.

Key words：riprap revetment project;rubble effect evaluation;GIS spatial analysis;riprap deficient rate;consistency;Zhenjiang-Yangzhou reach of Changjiang River