长江中游航道整治建筑物护滩带稳定性研究（刘怀汉 付中敏 陈婧 闫军）

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1、长江中游航道整治建筑物护滩带稳定性研究（刘怀汉付中敏陈婧闫军）　　【摘要】：本文在对长江上已建的护滩工程进行调研的基础上，系统总结了护滩带的平面布置型式和破坏形式，对护滩带的破坏机理进行了分析；通过水槽概化模型试验，分析了护滩带周边水流泥沙运动特征，提出了护滩带宽度和间距的确定方法；通过护滩带边缘防冲现场试验，总结了边缘防冲措施，以便在今后的设计中，根据护滩带所护滩体特征及来水来沙的实际情况合理选择防护措施，提高护滩工程的整体稳定性。 　　【关键词】：长江中游；航道整治；护滩带；稳定性 1研究背景及意义 　　长江中游河道为冲积型河道，分布有大量的、形态各异的成形淤积体，其中具有一定规模的

2、淤积体通常称为滩体，是构成河道的重要组成部分。在航道整治工程中，为了稳定河岸和洲滩，控制河道格局，进而稳定枯水航槽，需对一些滩体按现状加以保护和控制，维持其相对稳定。从目前已实施的工程及研究情况看，护滩工程具有护岸及筑坝工程所不能代替的作用。因此，采取护滩带来保护滩体免遭破坏已成为长江中游河道及航道治理中需要重点研究的内容之一。 　　三峡水库蓄水运用后，由于下泄水流含沙量锐减，长江中游河段河床将发生长时段、长距离的冲刷调整。在冲刷调整过程中，一些洲滩有可能被冲失或解体，高程可能被刷低，有的支汊或窜沟可能冲刷发展，对航道产生不利影响。为此，在今后航道系统治理中，为了稳定洲滩或防止支汊、窜沟

3、的发展，防止边滩、心滩的冲刷，护滩带将运用的越来越广泛。为了更有效地发挥护滩带的功能和整治效果，迫切需要对护滩带稳定性问题进行研究。另外，本研究成果将推广应用到长江航道系统治理工程中，不仅有利于延长整治建筑物的寿命，而且还将丰富航道整治学科的内容[1][2][3]。 2主要研究成果 2.1护滩带的平面布置型式及破坏形式 2.1.1护滩带的平面布置型式 　　目前，在长江中游航道整治工程中护滩带的平面布置主要有三种型式： 　　条状间断守护型：护滩带的布置参照丁坝间距进行布置成条状间断守护型，主要适用于控制主流横向摆动，且滩体变形以侧蚀为主的边滩守护的河段。 　　集中守护与间断守护结合型：对于

4、心滩的守护，可以考虑头部集中守护与心滩中下部间断守护相结合的方式进行。 　　整体守护型：对于较大的滩体处于强烈的漫滩水流和纵向水流的共同作用下的强冲刷状态时，需要采用整体守护的方式加大守护范围和力度。 　　根据对已建工程建筑物稳定性的分析，护滩带对防止滩面冲刷及轻微侧蚀效果较好，但对防止滩体较强侧蚀效果较差。相对而言，整体守护结构稳定性较好，集中守护次之，条状间断守护最差。 2.1.2护滩带破坏形式 护滩带的破坏形式可归纳为以下四大类： 　　边缘塌陷形成陡坡，边缘排体变形较大甚至悬挂：砼排体和系结条外露，进而老化；系结条松开，砼块移动或滑落；排体撕裂。 　　边缘排体下部河床局部淘刷，形成

5、空洞：局部排体所护滩面塌落并撕裂，进一步向排内淘刷，最后形成垛状。 　　排中部塌陷或鼓包：主要由于接缝处理不牢，造成接缝处泥沙冲失或泥沙从接缝处挤入排底，造成排体外露、老化，所护滩体破坏。 　　排体基础整体冲刷坍塌：排整体塌陷并破坏，所护滩体破坏。 2.2破坏机理分析 　　护滩带破坏的型式多种多样，破坏机理非常复杂，不仅与护滩带自身的强度有较大的关系，而且与护滩带平面布置、守护区域内的水流泥沙条件、滩体地质条件有关系，同时与施工质量也有一定关系。 　　2.2.1护滩带自身的结构强度较低是护滩带遭受破坏的内因。主要表现在三个方面：一是排布及系结条强度低，在排体悬空或变形较大时，经常出现排布

6、撕裂，系结条散开，砼块散落的现象；二是排体搭接时的强度较低，如果排体外侧出现一定程度的变形后，可能会引起排体搭接处遭受破坏；三是排垫在阳光下易老化，老化后强度降低，这是护滩带破坏的一个关键因素。 　　2.2.2护滩带平面布置不合理、宽度不满足要求、守护区域的水流作用较强以及施工质量不高等是护滩带遭受破坏的外因。 　　护滩带平面布置包括护滩带的间距、宽度等是否合理，直接关系到护滩带守护范围能否维持稳定。如果守护范围过大，势必造成工程量的浪费；如果守护范围过小，则起不到应有的效果，因此护滩带的间距和宽度是护滩带设计过程中的一个重要技术参数。 　　水流条件是造成护滩带破坏的动力因素。一种是护滩

7、带边缘的紊动水流，在其作用下，护滩带边缘被淘刷而形成陡坡，造成排体不均匀变形甚至排体悬空，进而排布外露老化，强度降低，导致排布撕裂，造成护滩带破坏。第二种是渗透水流。渗透水流能从护滩带底部破坏被保护的滩体，形成局部沉降或者鼓包，护滩带不能适应较大的变形时就容易被破坏。第三种是漫滩水流对滩尾的冲刷，水流流过护滩带，尚有足够的动力，回落在滩面，对护滩带下游未被保护的滩面形成冲刷，这种“抄后路”的破坏形式也不容忽视。 　　施工质量，特别是