大体积充砂土工枕袋水下垫坡新技术应用

王诗祥 余智囊

一、工程概况

淮北大堤信家湾崩岸段（桩号28+465～29+145）位于安徽省蚌埠市五河县境内，淮河干流流经该河段呈驼峰型，信家湾护岸位于迎流顶冲的凹岸，受岸坡土层抗冲刷能力差、河槽深泓等因素影响，岸坡底流淘刷严重，岸坡土体反复崩塌，岸坡越崩越陡，河槽中心线临近岸边。为控制信家湾河段崩岸险情发展，多年来工程管理单位投入大量资源进行抛石护岸加固，由于此处水流深急、岸坡陡峻、土体流失严重、抛石不能稳定驻存等因素，经常出现汛前抛石、汛期崩塌、汛后无驻石的现象。该段岸坡的连年崩岸已经严重危及淮北大堤的防洪安全，是淮干重点崩岸险工，亟需采取有效的防护措施进行除险加固。

信家湾崩岸段位于淮河干流的最深处，河底高程-5.0～-13.4m，-8.0m 高程以上水下岸坡坡度在1∶1.15～1∶4.1，-8.0m 高程以下岸坡较平顺。岸坡土层结构自上而下依次为：①层砂壤土；②层淤泥质重粉质壤土，流塑～软塑；③层重～中粉质壤土，可塑；④层细中砂，中密～密实。岸坡土质特性为：①层、②层强度较低，抗冲刷能力差，且②层土具有弱透水性，水位骤降时易产生边坡失稳；③层强度较高，抗冲刷能力较强；④层强度高但抗冲刷能力差。

通过对信家湾崩岸段河势现状、岸坡土层结构特点的深入分析，得出结论：传统的抛石护岸无法阻止该段岸坡土体颗粒不断被水流淘刷流失，水下抛石及水上护坎基层失稳，汛期岸坡反复崩陷，导致多年来抛石护岸治理效果不理想。为有效扼制信家湾河段崩岸险情的恶性发展，从根本上解决崩岸段的保土促淤难题，必须创新治理思路，充分运用新技术新工艺。通过方案比选论证，在崩岸段水下岸坡基层处理方面，采用大体积充砂土工枕袋水下垫坡新技术，以解决土层稳定性差、岸坡越崩越陡的问题；同时，摒弃传统的抛石护岸，选用复合土工织物软体排作为护坡体，可有效满足护坡体整体性好、适应岸坡不规则地形变化能力强的问题。

二、大体积充砂土工枕袋水下垫坡设计

（一）水下岸坡测量

施工技术设计前，为掌握水下岸坡基础数据，专门组织参建单位联合进行水下岸坡断面测量，断面间距为10m 左右，局部淘刷严重坡段断面间距适当加密。典型断面测量统计结果表明：信家湾崩岸段水下岸坡陡峻，其中陡于1∶2.5 坡段占总坡长的41%左右，陡于1∶2.0、1∶1.0 坡段均占总坡长的30%左右，且坡形不规则，不利于软体排的铺设、搭接和稳定。

（二）水下垫坡方案比选

为解决信家湾崩岸段现状岸坡的诸多不利因素，要选择具备纵、横向均具有较好的延展变形能力，沉放就位后与现状不规则岸坡结合紧密，且具备体积大、自重大、稳定性好等特点的垫坡技术。经过大量调研和分析论证，结合软体排护坡原理，发明并运用大体积充砂土工枕袋进行水下垫坡的新技术，其创新点在于就地取材，利用冲砂船将河砂充成土工枕袋，再利用平板驳船将大体积冲砂土工枕袋分层分序沉放于水下陡峻坡面，充分利用土工枕袋良好的透水和延展性好、体量大、稳定性好的优点，有效调整水下坡面的坡度，确保软体排护坡体的护岸稳定性和可靠性。水下垫坡后的坡度选取，与护岸工程的稳定、工程投资都密切相关。通过多方案技术经济比较分析，最终选择垫坡后的设计坡比1∶1.75，现有岸滩宽度40 m左右，用于布置岸肩框架锚固，系统确保护岸工程整体稳定性。

（三）土工枕袋技术参数确定

1.土工枕袋尺寸

综合考虑信家湾段岸坡实际情况、水下垫坡区域划分以及土工枕袋生产条件、施工设备等因素，并通过现场试验比较，最终确定土工枕袋为长6.0～10.0m，直径Ф0.6～1.0m，中部设小管袋充砂口，土工枕袋内河砂充填度为70%～80%。

2.土工枕袋参数

通过现场充沙试验，发现230g/m2机织布袋水滤出的速度缓慢，需多次复充，而170g/m2机织布袋水滤出的速度快，充填效果好。比较后选取170g/m2机织布缝制土工枕袋。

三、大体积充砂土工枕袋水下垫坡施工

（一）充填、沉放施工设备

现场充砂、沉放施工主要设备为充沙船、抛投船，均采用平板驳船，充沙船上安装采砂、充砂设备；沉放船的河岸一端铰接安装10m×2m 的活动钢板平台，平台前端两侧焊接钢筋拉环，拉环连接的钢丝绳跨过支架，另一端连接固定安装在平板驳船上的卷扬机。

（二）充填河砂施工

施工时，沉放船船体与冲砂船船体锚链，充沙船布置在靠近岸坡侧，船体与岸坡垂直停泊，将大体积充砂土工枕袋铺展在抛投船前端的活动钢板平台上，运行采砂充砂设备，由充砂口分别向土工枕袋两端充填，充填度满足要求后结束充砂，用绑扎带锁紧充砂口管袋。

（三）土工枕袋沉放施工

土工枕袋沉放施工顺序：由远岸至近岸，按划定的垫坡区域和计算沉放枕袋量分层分序进行；先定位，后充砂，土工袋充砂结束后，开启沉放船上的卷扬机控制钢板平台缓缓前倾，引导大体积充砂土工枕袋平顺滑入水中沉放到预定位置，现场安排专业潜水员下水检查土工枕袋沉放及就位情况，确定是否需要局部增补土工枕袋数量，直至该垫坡区域枕袋沉放施工完成。信家湾护岸结构设计与大体积冲砂土工枕袋水下垫坡施工见图1。

图1 信家湾护岸结构设计与水下垫坡施工示意图

四、结语

淮北大堤信家湾护岸工程竣工十多年来的运行观测资料表明，大体积充砂土工枕袋水下护坡新技术与复合土工织物软体排护岸技术的联合应用，可有效阻止岸坡土颗粒反复被急流冲刷流失导致的岸坡崩塌重大险情，信家湾崩岸段治理工程的护坡体抗冲刷效果符合预期，现状岸坡长期稳定且保土促淤效果显著，为大体积充砂土工枕袋水下护坡新技术在江河崩岸治理工程中推广应用提供了成功案例■