水下网模卵石排护岸施工实践与探讨.docx

水下网模卵石排护岸施工实践与探讨余 洪 江1 ，赵 凤 超2 ，王 满兴1( 1 长江水利委员会 工程建设监理中心( 湖北) ，湖北 武汉 430010;2 长江水利委员会 网络与信息中心，湖北 武汉 430010)摘要: 水下网模卵石排是近年来应用于河道堤防的一种新型生态型护岸护脚形式，它是将天然河流中的卵石装入特制的网模袋中，并组合成卵石排沉入河底或岸坡堤脚，达到对河道岸坡堤脚防护之目的。详细介绍了 水下网模卵石排的结构和设计要点，并通过护岸工程实例，对水下网模卵石排的施工方法和施工工艺进行了 总结，提出改进措施和推广建议。关 键 词: 网模卵石排; 护岸形式; 生态护岸; 施工工艺中图法分类号: tv52文献标志码: a式以保持河道的自然环境和生态平衡。长江中下游干流河道护岸形式12网模卵石排新型生态护岸形式近年来，随着社会与经济的发展，公众环保意识增长江中下游干流河道护岸工程均采用传统的护脚形式，即在枯水位以下主要选用抛石、模袋混凝土、四 面透水体框架、钢丝石笼、混凝土铰链排等护脚形式。 其中: 抛石护脚在长江中下游河道中最为常见，抛石施 工速度快，收效迅速，具有耐久性，能随着河床的变形 进行自动调 整; 模袋混凝土具有 整 体 性 强、抗 冲 能 力 强、施工机械程度高、容易控制等优点，但对河床平整 度要求高，水下岸坡整修量大且定位较为困难，适应河 床变形能力差，造价较高; 钢丝网石笼的优点是抗冲能 力强、整体性和柔性好，能适应河床变形，施工便捷，沉 放到位准确率高，能均匀地覆盖床面，保护岸坡不被冲 刷，但一次性投资较大，一般适用于水深流急的重点险 工段加固和新的护岸工程，并适用于对河岸基础加固， 能有效阻止凹岸顶冲和崩岸; 混凝土铰链排整体性好， 可工厂化生产，机械化施工，但造价较高，需防止抛锚 破坏，在岸线变化大、崩岸强度大、岸坡陡、地形变化复 杂的岸段不宜采用; 土工织物砂枕具有取材容易、工程 数量和质量较易控制、造价较低以及施工方便等优点。 上述各种护岸形式虽各有所长，但均对河道的生态平 衡造成不利影响。譬如，硬化的岸坡不仅使河道中的 动植物失去栖息场所，也阻断了地下水的通道; 大量抛 石料开采也给环境带来破坏。因此需探索新的护岸形强以及对自然环境的需求，迫切需要在河道护岸工程中采取自然、环保的工程结构形式和施工工艺，以便提 高护岸工程的综合环保效果和技术水平。水下网模卵石排护岸为近年开始探索并用于实践 的一种新型护岸形式，它是将天然河流中的卵石装入 特制的网模袋中，并组合成卵石排沉入河底或岸坡堤 脚，达到对河道岸坡堤脚防护之目的。这种护岸形式 有利于水下生物的栖息与环境改善，体现了更重视生 态与环境保护的理念。水下网模卵石排结构的柔性和透水性，不仅能够 适应一定的河床变形，而且石笼中的多孔隙构造为水 生物栖息提供了良好场所，也适宜植物的生长。同时 因卵石大都来源于天然江湖河道，可避免因开采石料 对环境造成的负面影响，减少使用工业耗能较大、废气 排放较多的水泥，有利于环境保护与降低碳排放。从 生态维系方面考虑，采取该护岸形式可避免或减轻隔 绝水生生态系统与河岸生态系统联系的现象，对生物 多样性、生态平衡和环境保护产生有利影响。根据网模卵石排的结构及护岸特点，该护岸形式 适用于水下地形相对平坦、水流平顺流速变化不大、非收稿日期: 2014 07 10作者简介: 余洪江，男，高级工程师，主要从事水利水电工程建设监理工作。e mail: cjwymj 163 com余洪江，等: 水下网模卵石排护岸施工实践与探讨39第 19 期港口码头区域的水下护脚护岸工程。2010 年底，在下荆江河势控制工程团结闸上段护岸中部分水下护脚段 采用了网模卵石排护岸。经过几年河势变迁和洪水冲 刷，该段水域下部相对其它部位泥沙淤积较厚，护岸护 脚效果俱佳，既 保 护 了 河 床，又 维护了生态平衡和环 境。3 2 3排体及沉放的质量要求( 1) 网模卵石排由 18 个并联的小网模袋灌装卵石而成，小网膜袋长 2 m( 垂直水流向) ，平均每袋装卵 石 233 kg，网模卵石排 ( 单 块) 成 型 体 长 6 m ( 顺 水 流 向) ，宽 2 m( 垂直水流向) ，装卵石约 2 5 m3 ，重约 3 9 4 2 t。3网模卵石排的结构和设计要求( 2)每个小网模袋的卵石都要填充丰满，在斜面灌装台上的长度达到 2 m 和相应的平均厚度，以保证装卵石 2 5 m3 。( 3) 网模卵石排排体入水前必须成排型，严禁窝 曲; 网模卵石排排体沉放着( 河) 床后应平展。( 4) 模袋灌装完毕后，收拢袋口，拉紧套绳系双死 结。( 5) 单块网模卵石排的 18 个单元体入水基本同 步，入水前平整度控制在 0 3 m 范围内。( 6) 网模卵石排沉放完毕后，立即抛防冲石以保证网模卵石排的稳定。3 1网模卵石排的结构网模卵石排单块排体宽 6 m、长 2 m、厚 0 3 m( 见图 1) ，是由 18 个并联的小网模( 袋) 单元体组成，每个并联的小网模 ( 袋) 单元体充填卵石成型后宽 0 333 m、长 2 m、厚 0 3 m。排体沉放时采用安装有专用沉 放设备的沉放船( 兼定位船) ，按照事先测量并划分好 的网格先进行单层( 底层) 沉放，再按照错缝搭接形式 沉放第二层 ( 上层) ，以完全覆盖水下河床，达 到 水 下 护岸护脚目的。4网模卵石排沉放施工工艺4 1沉放施工准备( 1)沉放设备。网模卵石排模卵石排的沉放设备包括沉放船( 兼定位船) 和供料( 卵石) 船，沉放船( 兼定位船) 选用 500 吨级船舶，船上安装自制沉放设 备 一套。供料船选用 1 000 吨级船舶。( 2)定 位。排 块 沉放前使用全站仪进行测量定 位，根据排体沉放着床位置分条( 区) 测量水深、流速、漂距等参数，由漂距确定水面定位坐标。施工前在堤 段近岸坡位置设置岸上标位，并辅以少量浮标，作为辅 助船舶定位放样使用。为便于通航，设置水面通航浮标，以示出沉排作业区范围及船舶航道。图 1 网模卵石排单块排体结构及沉放示意网模卵石排设计要求网模材料、卵石粒径3 23 2 1( 1)网模袋是由 36 股( 3 12 支) 聚乙烯纤维绳网片编织而成，单绳的抗拉断强度大于 260 n。4 2施工验证性试验根据沉排施工安排和工艺要求，在沉排施工前须( 2)模袋的网目为菱形，网目边长 50 mm; 抗顶破强度 cb 900 n。进行生产验证性试验。现场生产性试验区长 24 m( 顺水流方向) 、宽 26 m( 垂直水流方向) ，该地段水下地形 较平缓，水深 3 10 m。设备采用 200 t 定位船一艘、1 000 t运料船 一 艘、自 制 装 料 机 一 台、自 制 投 放 机 一 台。试验区域划分为 6 m( 顺水流方向) 2 m( 垂直水 流方向) 网格 42 个，分 2 层错缝搭接完成沉放 84 个网 模卵石排体。沉排施工完毕后用水下摄像机器人进行 水下检查，了解网模卵石排水下着床状态及排体搭接 情况。通过试验验证并确定了沉排施工工艺、质量控制 措施、施工效率以及沉排效果。( 3)模袋缝线和封口绳的单绳抗拉 断 强 度 275n。( 4)3 2 2( 1)卵石的粒径范围 3 0 8 0 cm。网模袋( 成品) 的质量要求单块模袋的网片总目数为 33 550 目，重7 500 100g; 有 1 980 个双扣绞结缝点。( 2) 模袋有 17 条剪切口，剪切口长 20 cm( 至第 5目) ; 18 个单袋口的第 1 目均穿 1 条长 0 9 m 的封口 套绳，封口套绳与模袋缝线材料相同，封口套绳两端系单死结。40人 民长 江2014 年序，在完成整个沉排区第一层网模卵石排沉放后，再进入第二层网模卵石排沉放。第二层网模卵石排与第一 层网模卵石排错缝沉放。4 3单块网模卵石排沉放在沉放施工前，先测量施工区域的流速和水深并根据生产性试验得出的排块在水下成型参数 计 算 漂距。将安装有施工设备的工作船移至施工断面，船头 向上游，由领水主锚缆定位，内外八字锚缆控制其内外 移动。将网模袋放置在工作船的库位待用，由软绳标 尺量测和确定施工网格所在区位。按照漂距和网格划 分定位工作船位置后，卵石船挂靠在工作船外缘，卵石 称重后分批向工作船供卵石料。单块网模卵石排按照 以下沉放程序实施:4 5水下摄像检查在网模卵石排沉排施工中和施工完成后，为检查网模卵石排的整体铺放效果、排体之间的横河向和顺河向搭接情况以及是否覆盖河床等，采用水下无人探 测系统辅以潜水员进行探查。结 语5( 1)将网模袋平放在沉放设 备上并横向拉伸模 下荆江河势控制工程团结闸上段护岸工程的实践证明，对于水下地形较平缓，流态较稳定的岸段，采用 网模卵石排水下护脚效果显著。总结施工经验后，提 出以下改进建议:袋，使模袋延展成型。挂牢模袋口，模袋底放到控制板上。( 2) 单袋先灌装卵石料约 10 15 kg，压底定位;18 个小模袋依次进行。( 1)在完善机械设备基础上，实现运料船上料、运( 3)分 3 次拉提模袋，每次拉提模袋后，单袋灌装输，沉排作业船装袋机械化 ( 无人化) ，可以 进 一 步 提高沉排工效和降低成本。卵石料 40 50 kg 并捣实。( 4)上述灌装完成后，再分两次灌装，每次单袋灌( 2)从排体结构尺寸和沉排设备考虑，在沉排工装卵石料 40 50 kg 并捣实，最后补充卵石料灌装到位至袋口。( 5) 拉绳系结封口后，进行单排成型检查验收。艺上可以进一步完善改进，如在长度方向可以增加一次沉放 2 3 块排体( 排体顺水流长 12 8 m) ，这样可 以减少单块排体沉放着床的搭接缝，提高沉排后网模 卵石排护脚的整体效果。( 6)打开沉放控制板开关，沉放该块网模卵石排。( 3)网模卵石排水下着床后，单块排体之间的搭4 4一个施工断面的沉排施工接情况是决定网膜卵石排水下护脚效果的关键。排体之间搭接允许的缝宽需要通过今后进一步的工程实践 和研究来确定，以便为普遍采用这种护岸形式确定适 用、可行并能满足设计要求的标准。( 4) 下一步应研究在相对陡坡段和窝槽段应用该 护岸形式的可行性。( 编辑: 郑 毅)( 1)将施工船移位至施工断面的内边缘线附近，根据漂距试验成果资料和施工现场流速水深等水情资料，确定该施工断面施工船的定位。( 2)按单块网模卵石排沉放施工工艺完成一块排的沉放后，工作船向外移动至下一施工网格，依次进行下一块网模卵石排沉放。( 3)采用自下游向上游和岸 边向江中的施工顺 construction practice and discussion on underwater net membrane pebble row for bank revetmentyu hongjiang1 ，zhao fengchao2 ，wang manxing1( 1 engineering construction supervision center，changjiang water esources commission，wuhan 430010，china;and information center，changjiang water esources commission，wuhan 430010，china)2 networkabstract: underwater net membrane pebble row is a new type ecological levee foot protection applied in river banks in re-cent years the underwater net membrane pebble row technology is described as stuffing natural pebbles into specially made membrane bags，and integrating them as a pebble row and then settling it to river bottom or levee foot for protection this paper gives a detail presentation to key structure and design points of the method an