長江中下游典型河段航道整治護岸工程損毀特征及成因淺析

柯亨富 張檸 唐從華

摘要：長江中下游航道整治中，主要采用護岸工程對洲灘和岸線進行防護。護岸發生損毀是影響其功能發揮的主要因素，本文基于近年來長江中下游典型河段護岸維修工程實例，根據護岸損毀特征，從局部河勢及灘槽格局調整、工程設計結構強度、三峽蓄水后水沙條件變化、施工偏差及人為損壞等方面淺析了水毀成因。

關鍵詞：長江中下游;護岸;損毀特征;成因

中圖分類號：U617文獻標識碼：A文章編號：1006—7973（2022）05-0081-04

長江中下游航道上起宜昌下至吳淞口，全長1669公里，是長江航運的重要組成部分。航道整治是提高航道標準，保證航道功能的必要措施。在長江中下游航道整治中，廣泛采用護岸工程對岸坡和洲灘進行防護，達到穩定航道邊界，遏制不利變化的目的。當前，已建成的護岸工程受損壞的問題較為嚴重，受各種因素的影響，護岸工程每年都出現不同程度的損壞，嚴重影響其功能發揮。本文將結合窯監河段烏龜州護岸、藕池口水道藕池口心灘護岸、戴家洲水道戴家洲右緣護岸、江口水道柳條洲護岸等維修工程實例，總結水毀特征，分析水毀成因，為護岸工程優化設計結構、提高可靠度、延長使用壽命等方面提供參考。

1護岸結構及水毀特征

航道整治工程中主要采用斜坡式護岸，其結構按部位主要分為護坡和護底兩個分部，護坡主要分為倒濾層（土工織物混合倒濾層）和面層（卵石填充鋼絲網格或護面磚），護底主要采用軟體排和排上拋石。

根據近年來長江中下游護岸維修工程情況統計，護岸損毀部位主要集中在護底和護坡坡面，護底損毀主要表現為排體損毀和壓載塊石缺失，導致河床地形下切，坡度變陡，形成不穩定陡坎或崩塌深坑，導致護底結構失穩，逐步可延展至護坡。坡面損毀主要表現為局部護面塊體缺失，少量坡面凹陷和隆起。

2護岸損毀成因分析

2.1局部河勢及灘槽格局調整

在平面位置上，護岸損毀多位于彎曲河段，航道彎頂處，不穩定河段內局部河勢和灘槽格局的調整是水毀的重要因素，伴隨著灘槽格局調整，局部水流結構變化是導致護岸的重要原因。

2.1.1窯監河段烏龜州護岸（2016-2017年維修）

水道內航道整治工程實施后，河段心灘竄溝槽被封堵，新河口邊灘淤積抬高，右漢南槽萎縮，中槽幾乎成為右漢內單一槽口，中槽分流比已保持在80%左右，水流集中明顯，烏龜洲右緣水流頂沖點上提，由原來的右緣中下段上提至右緣中上段一帶，同時，烏龜洲護岸建成使得深泓的橫向擺動受到遏制，轉為以深切為主，護岸坡腳前沿護底河床大幅度沖刷下切。

2.1.2藕池口水道藕池口心灘護岸（2019-2020年維修）

藕池口水道前期工程實施后，兩岸邊界條件初步得到穩定，陀陽樹邊灘淤漲，主流沿右岸一側下行，藕池口心灘左緣中段護岸下段受迎流頂沖，導致水下岸坡發生較大變形。

因倒口窯心灘灘頂地形相對較低，高水時處于淹沒狀態，而藕池口心灘左緣中段護岸下段一帶稍高，屬迎流頂沖段，中低水位水流歸槽后，主流貼岸下行?？菟谥髁骰狙赜野俄樦倍?，水流沿藕池口心灘左緣中下段進入彎道段，此段水流流速較高;洪水期，倒口窯心灘淹沒，右漢過流，水流較為分散，左右漢水流在藕池口心灘中下段交匯進入向家洲彎道段，此段水流較上下游較為集中，且最大流速達到2m/s以上。從2015年、2016年、2018年洪水期流速流向變化來看，隨著深泓逐漸貼岸，流速流向線也逐漸取直，這也進一步說明，藕池口心灘中下段在不同流量級下水流較為集中，始終處于頂沖部位。

從藕池口水道近期深泓平面變化來看，2017年4月，深泓已擺至藕池口心灘左緣中段護岸一側，從而受水流貼岸沖刷的程度加劇。面心灘左緣中下段仍在崩塌，此變化與深泓平面變化相呼應，藕池口心灘左緣中段一帶沖刷目前已明顯增強

2.1.3戴家洲右緣護岸（2018年維修）

戴家洲河段航道整治工程后，直水道分流比有所增加，進口段左沖右淤，主流左擺，加劇了戴家洲右緣中上段護岸水下排體的沖刷，在一定程度上加快了變形進程。

戴家洲直水道分流比在整治工程實施后增大約5.1%，加大了直水道河床的沖刷。直水道平面形態相對順直，受兩漢進口分流條件以及河寬較大等因素影響，直水道內深泓呈沿戴家洲右緣坐彎與深槽多次過渡交替變化的基本演變態勢。龍王磯-燕磯鎮深槽臨右岸，隨后過渡到緊鄰臨戴家洲右緣的左側深槽進入下游河道。

同時，由于戴家洲水道右岸潛丁壩工程的實施，右邊灘完整性增強，主流左擺，彎道特性明顯，加大了彎頂處護岸水下排體的沖刷，對河床泥沙淘刷作用明顯，容易造成水下排體變形。

2.2三峽工程蓄水運行新水沙條件的影響

三峽工程的調蓄作用，壩下河段中枯水過程歷時延長明顯。

螺山站為例，2003～2008年，最小月均流量為8040m/s，與1990年以前相比增加明顯。2008年以后，最小月均流量顯著增加，達到9154m/s，2月份是流量最枯的時段，且枯水期流量明顯坦化，流量變幅區間為9100～11500m/s。

對窯監河段烏龜州護岸的影響：結合窯監河段主流隨流量變化的擺動特征來看，中水歷時的增加將使得烏龜洲右緣中段及上游附近區段的受頂沖時間增長，而在水流接近漫過烏龜洲洲面即中高水位時，對烏龜洲右緣的沖刷尤為強烈;而枯水流量的增加則會增加烏龜洲洲頭魚骨壩以及烏龜洲右緣中、上段在枯水期的受頂沖強度，這對工程的穩定性顯然是不利的。

對戴家洲右緣護岸的影響：從戴家洲河道分流比來看，兩漢枯水分流比基本相當，中洪水直水道分流明顯占優，三峽工程蓄水運用以來大流量的消減、中水流量的增加和小流量的幾率減少，致使直水道人流占優的時段進一步延長，有利于直水道分流條件的進一步改善。但這無疑會加大河床沖刷，尤其是位于迎流頂沖段的水下排體，沖刷幅度大，易變形，尤其是大水年會加劇排體邊緣的沖刷，對于戴家洲右緣中上段護岸水下排體邊緣的沖刷、變形也起到了一定的促進作用。

三峽工程蓄水后，壩下游水流含沙量大幅減小，清水下泄，干流各站懸沙明顯變粗，加大了對護岸等整治建筑物沖刷力度。

對于長江中下游航道整治護岸工程而言，來沙大幅減少所產生的比較明顯的效應就是加大了主流頂沖部位的沖刷幅度，其具體的表現形式是整治建筑物前沿的沖刷坑發展明顯，護底區域的水下岸坡隨著河床下切而逐漸變陡。

2.3工程結構及設計強度因素

（1）對護岸在強沖刷條件下適應性認識上，結構設計強度偏弱。窯監河段烏龜州護岸實際情況表明，其設計結構選用典型年輸沙量比以后年份輸沙量明顯偏大。因此，持續多年的小沙過程，加快了烏龜洲右緣的沖刷，這是當時沒有預計到的，因此在沖刷強度的預估上略有不足，如在烏龜洲右緣中上段護岸沖刷坑深度的預估上，物理模型的預估值為7.44m，而實際沖刷一般為5-10m，有的區域甚至達到12m左右。

（2）護岸的護底排結構有一個調整適應過程，局部結構需要進行補強才能適應。藕池口心灘護岸坡腳一帶區域河床大幅度沖深，對此，護岸結構有一個調整適應過程，原局部結構已需要進行補強。原施工圖設計護岸枯水平臺以下為水下軟體排護底和水下拋石鎮腳，枯水平臺以下拋石鎮腳寬度為50m，排體外側拋石15m寬，中間存在35m寬的空排（這里指系砼塊軟體排上未壓載其他構筑物），后期跟蹤觀測表明，空載排體雖可適應一般水流沖刷下的河床變形，但難以適應強烈水流沖刷條件下大幅度的變形，因此，有必要通過排上拋石，以彌補排體搭接處及排體外緣側的沖刷變形。

（3）對水位下降幅度影響認識存在局限性，對護岸受影響區域結構上未采取拋石覆蓋，部分軟體排出露后老化破壞。

江口水道柳條洲護岸工程建設時，對三峽蓄水的壩下水位下降等規律認識不足，對水位下降幅度預測值偏小。同時，按照當時常用的結構型式，對枯水平臺以下內側40m寬范圍進行了1.2m厚拋石鎮腳，位于原最枯水位以下外側部分40m寬坡腳鑒于當時的設計水流條件，一般不需進行拋石壓載。但從目前來看，下游水位的大幅下降已經引起柳條洲右緣及尾部護岸一帶流速的增加，進而加劇了護底排邊緣的沖刷，導致部分區域原護底排結構已不能適應這種新水沙條件下的沖刷。同時，水位下降溯源傳遞，也導致了柳條洲護岸一些原位于水下護底排體的出露、老化。因此，因對175m正常蓄水后水位降幅及其影響的認識存在不足，未能對受影響區域結構上采取拋石覆蓋，導致受沖加劇及部分軟體排出露后老化破壞，也是柳條洲右緣及尾部護岸部分護底排破壞的原因之一。

2.4施工偏差人為損壞因素

（1）施工偏差因素。窯監河段烏龜洲護岸附近流速較大，加大了沉排、塊石拋投的難度;此外，在目前施工中，塊石粒徑實際施工時會略有偏差，而水深大、流速大且不穩定，施工工藝還難以使塊石達到均勻分布，因此，在水流的作用下，構筑物會發生一定變形。

（2）人為損壞因素。戴家洲水道戴家洲右緣護岸工程區域維修前測圖資料顯示，排體外邊緣存在很明顯的局部深采砂坑，這些深坑最深點與周邊地形相差10m之多。當河床局部在較短時間內發生較大變化或者突變時，一方面形成局部紊流，加大形成床面泥沙擾動，使沙體易于沖刷，另一方面加大水下坡面坡度，使排體內泥沙大規?？逅鞒?，排體坍陷成垛狀或崩窩狀，導致排體撕裂或搭接處破壞加劇。同時，護岸陸上護坡坡面局部破損部分為人為破壞引起，人為活動可能為船舶撞擊、錨泊等;部分為局部排水不暢，如有幾處明顯出現了小型鼓包現象。

3結論

航道整治護岸局部受頂沖狀態是受到破壞的主要原因之一，在此狀態下，護岸護底部分出現一定幅度的變形是必然的。三峽蓄水后的水沙條件變化以及近年灘槽形態調整的新特點明顯加強了水流頂沖力度和淘刷力度，同時早期建設的工程對于三峽蓄水后的水文條件變化認識不足，結構設計局部偏弱，不足以適應現有河道條件。人為損壞，如果不加以控制，也會在一定程度上影響了護岸坡面結構穩定。

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