长江崩岸治理工程设计存在问题及对策分析

方素丽

(安徽省长江河道管理局，安徽 芜湖 241000)

1 崩岸治理概况

长江中下游河道承接着巨大的径流量和输沙量，两岸边界条件大多由冲积平原二元结构组成，在水流与河床相互作用下，河道演变十分复杂，河床冲淤变化大，河道崩岸剧烈而频繁。新中国成立以来，从局部的抢险治理到局部的河势控制再到重点河段及大水后的系统治理，长江中下游干流河道岸线与河势日趋稳定，防洪能力增强，航道条件改善。但近年来，受河道自然调整及三峡水库清水下泄的影响，上游来沙显著减少，中下游干流河道长期处于冲刷态势，崩岸依旧是防洪的薄弱环节，是“安澜长江”建设中需要着重解决的问题，因地制宜地选择合适的护岸型式，提升护岸的时效性、耐久性，加强崩岸治理能力，维护长江河道的稳定，显得尤为重要[1-5]。

长江某段崩岸应急治理工程是国家172项重大水利项目中长江中下游干流河道治理的子项，实际共治理崩岸段26处，护岸总长度50.5 km，总投资64 343.63万元。工程于2015年9月开工，2019年1月完工，完成水下护脚长度48.140 km，水上护坡长度30.256 km。

2 工程初步设计

2.1 护岸形式的选择

长江中下游常用的平顺护岸结构型式有抛石、混凝土铰链排、模袋混凝土、模袋砂等，设计单位从工程造价、施工工艺、材料供应及与河岸地形相适当等方面进行比较，最终选择了水下抛石和混凝土铰链排两种型式作为本工程的水下防护形式。抛石护岸是长江中下游普遍采用的一种护脚形式，取材容易、造价较低，与河床变形适应较好，新护或加固均可应用，但其工程整体性差，在水流的长期冲刷作用下需经常维护加固。混凝土铰链排集柔性与整体性于一身，能很好地适应河床变形，有效地抵御水流的淘刷，护岸效果好，且工程运行期间基本不需要加固维修，但工程一次性投资较大，对坡面平整度要求较高，沉排区内不宜抛锚。

2.2 工程初步设计及变更

根据长江某段崩岸应急治理工程初步设计，工程共治理崩岸24处，治理总长43.85 km，由水上护坡和水下护脚两部分组成，枯水位以上采用干砌预制块和干砌块石护坡型式。24处护岸工程中，水下护脚有8处采用铰链排型式，14处采用水下抛石型式，2处无水下部分只对水上进行护坡。

一方面，工程在实施过程中部分岸坡地质、现场地形及水位情况发生变化，工程无法按图施工，分析原因，研究制定变更方案，对批复的初步设计进行变更；另一方面，为统筹完善崩岸预警段治理，对初步设计崩岸点工程进行了完善，同时新增了2处一级崩岸预警区的崩岸治理，新增长度6.65 km。

3 存在的问题及采取的技术措施

护岸工程作为一项水下隐蔽工程，在设计中需要考虑的因素较多，且要进行现场查勘，结合工程区岸坡地质、地形地貌及崩岸特点采取相适应的护岸工程形式和结构材料。对长江某段崩岸应急治理工程中存在的主要问题及采取设计变更措施进行如下分析。

3.1 对局部崩岸段岸坡地质条件分析不够

河岸发生崩岸主要是河势变化、岸坡地质较差、抗冲弱、地下水活动等因素造成。而河势变化和土质差是崩岸的关键，地下水活动是次要因素，仅起抑制或促进作用。长江某段崩岸应急治理工程中长沙洲治理段，岸坡地质结构为双层结构Ⅱ1类，上部为粉质黏土，厚约2 m，下部为粉细砂层，局部夹砂壤土，厚度>15 m，在初步设计报告中对护岸工程区岸坡综合评价为稳定性差的岸坡，该崩岸段当时被列为长江干流某段崩岸Ⅰ级预警区，属强崩段。长江崩岸应急治理工程初步设计中采用混凝土铰链排护脚形式，由于长沙洲岸坡表面一层为粉质黏土，岸坡组成主要为粉细砂，地质条件较差，且岸坡坡度较陡，冲刷幅度大，系排梁实施加大了岸坡荷载，铰链排系排梁难以稳定，工程完工后，当年9月底就发生了崩窝，崩窝处系排梁倒坍，铰链排悬空吊挂在系排梁上，完全失去了防护的作用。后经提出多种技术方案比较，最终选取在排首处切断铰链排，让排体下沉贴合河床，减小系排梁处坡面荷载，并对崩窝及上下游一定范围采取水下抛石缓坡，以维持系排梁及上部已实施的预制块护坡的稳定。

3.2 对工程现场实地查勘情况不明

护岸工程设计是建立在大量资料收集的基础上，除河道地形、岸坡地质、水文泥沙及现有工程资料外，工程现场实地查勘也是必不可少的，特别对于水上护坡工程，直接影响工程的形式及工程造价。在长江某段崩岸应急治理工程和悦洲治理段，水上护坡工程长2.4 km，原设计采用干砌混凝土预制块护坡，按1∶2.5坡度自设计枯水位至滩顶。干砌预制块护坡由浆砌块石封顶、封边、坡身、导滤沟、浆砌石隔埂、浆砌石脚槽、枯水平台等部分组成。进场之后发现无法按照原设计施工，主要原因一是近期崩岸严重，岸坎大幅后退，岸坡崩塌变陡，受洲滩上居民宅基地及农作物耕地限制，拆迁征地困难，且工程未安排移民安置补偿经费，无法按设计坡度进行削坡治理；二是该段洲滩水塘较多，工程区多处岸坡渗水严重，地质条件较差，多为淤泥质土层，承载力差，枯水平台及脚槽施工困难；三是该段局部岸坡历年汛期发生崩岸险情，地方政府自发组织的应急度汛抢险，采用的散抛石护坡工程已基本稳定，岸坡产生淤积，无需再重复建设；四是随着河势变化，局部岸坡很缓，如果按原设计施工会造成大量的土方回填，工程质量难以保证。

结合工程现场地形、岸坡地质条件及已护工程情况，设计单位对该段护坡工程进行了优化，采取散抛石护坡，即节约了投资又保证了工程质量，确保工程按期完成，且在主汛期到来前发挥作用。

3.3 对水文资料分析不全面

护岸工程的实施与水位关系密切，水上护坡工程只能在枯水期实施，而水下抛石和沉排护脚工程必须等水位上涨到脚槽以上中、低水位时工程才能实施到位。长江某段水位变化特点是：枯水位出现在当年12月—次年3月，4月份水位明显起涨，5月长江进入汛期，6—8月为主汛期，汛后11月水位明显回落。大通以上河段不受潮汐影响，水位主要取决于上游来水量，大通以下河段为感潮河段，水位受上游来水量和潮汐两个因素影响。据相关资料统计分析，2003年三峡工程运行后，大通站枯水期流量增大11.2%，主汛期流量减小6.3%，日均流量<10 000 m3/s的出现频率由10%降为1%，日均流量>50 000 m3/s的出现频率由9.3%降低为3.9%(见图1)，对应安徽长江河道枯水期水位较以前上升，中低水位持续时间长，工程设计中未充分考虑三峡工程运行后对长江下游河道的调节作用，在枯水位分析中依然采用1950—2012年长江中下游干流5个水位站历年12月—次年2月连续最枯3个月多年平均水位的平均值，资料引用时间周期长，其中三峡工程建成后时间占比很小，忽略了三峡工程建成后对枯水位的影响。长江某段崩岸应急治理工程于2015年9月开工，2015年11月施工期长江水位陡涨，枯水期长江某段水位较常年同期水位偏高2.0～2.5 m，12月份水位时涨时落，降幅不明显，致使本工程关键部位系排梁和护坡脚槽处于水下淹没状态，无法实施，严重影响项目实施进度。为此，及时采取抬高系排梁及护坡脚槽高程的补救措施。系排梁高程抬高，引起水平位置产生后移，与原排体之间形成的空档采用毛石粗排覆盖。

图1 三峡工程运行前后大通站日均流量分布图

3.4 未充分考虑河势变化带来的影响

河势变化处于一个动态过程，崩岸治理工程应掌握最新的河势发展动态，利用最新的万分之一河段测图及分流分沙比进行河势分析。本项目2009年编制的项目可研报告，2011年对可研报告进行修订，直到2015年7月对可研报告进行了批复，前期工作历时时间长，期间河势发生了变化，如太矶子河段的铁铜洲，可研报告中设计方案水下采用铰链排护脚，2016年汛期大水后，太子矶河段左汊进、出口口门淤积，中低水位时洲头与洲尾沙洲与左岸边滩淤积相连，汊道内水流被封堵，枯水期水位下不去，铁铜洲崩岸点铰链排系排梁无法施工，又因汊道进出口口门淤堵，预制的铰链排无法运至工地，后来只能将护岸型式变更成散抛石护岸，待水位上涨至满足条件时再行施工。

4 措施效果分析

通过采取设计优化措施的长沙洲护岸段、和悦洲护岸段和铁铜洲护岸段工程均在2017年底完工，长沙洲护岸区所在的工程河段因正处于河势调整变化剧烈阶段，已护工程区岸坡横向冲刷受限，近岸深槽向纵深发展，为稳定现有河势及已护工程安全，又安排了对近岸深槽部分实施了水下抛石加固补充完善工程，并于2018年底完工。

工程实施至今已经历了4个水文年，特别是2020年特大洪水的考验，工程区岸线未出现明显变化，现场检查时发现，工程外观形象良好，局部已产生淤积现象，工程区河岸处于稳定状态。在监测分析报告中对已实施护岸工程的崩岸点采用最新近岸水下测图进行分析，明确提出监测段护岸范围内近岸岸坡基本保持稳定，崩岸应急治理工程的实施保护了岸坡稳定，遏制了崩岸险情发生，保障了防洪安全，护岸效果较好。

5 结 语

河道在水流与河床相互作用过程中不断变化，受河道来水来沙的变化、边界条件的改变及人类活动因素等的影响，其变化过程异常复杂。因此，在今后的护岸工程设计中要理论与实践经验相结合，充分考虑河势变化、岸坡地质条件、水沙变化等因素的影响，设计人员必须亲自到现场进行实地查勘，走访当地居民，了解崩岸过程，从实践过程中提高对河道演变特性的认识，积累护岸工程经验，改进工程设计。