水下拋石在西江干流治理工程中的應用實踐

摘 ?要：在治理江河堤防險工險段時，水下拋石護岸是一種較為有效的治理方法，其通過在崩岸地段拋置一定厚度塊石層來提高堤岸的抗沖刷能力和結構穩定性，能夠起到穩定河勢、保護堤岸的目的。但是，水下拋石作業施工量大、容易受到多種因素影響，導致其作業質量往往難以得到保障。對此，深入研究水下拋石工藝，以西江干流治理工程為依托研究水下拋石作業的應用實踐方法，以期為廣大技術與作業人員提供一定指導，最終推動我國河流治理工作的持續發展。

關鍵詞：水下拋石作業;西江干流治理工程;技術要點;應用實踐

中圖分類號：TV85 ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2021）11-0000-00

0 引言

水下拋石護岸多具有交叉作業面多、施工強度高、組織協調難度大等特點，且由于堤防工程通常在枯水期內作業，導致工程設計枯水位往往與平均枯水位有關，進而增大了工程的建設難度。在此基礎上，需深入明確水下拋石作業的各個環節，建立有針對性的質量與安全管理體系，形成系統化和科學化的管理模式，以此保障工程的建設效率和質量，確保工程的使用效益。

1 水下拋石護岸作業的施工難點

目前，水下拋石護岸工藝已經成為水利工程河道治理的必要手段，其依托拋石覆蓋受沖刷過的河床、岸坡，能夠提升岸坡的防沖刷能力，增強河道的穩定性，防止河流災害出現。然而，雖然水下拋石護岸工藝以石料作為主要施工材料，工程成本相對較低，但由于水下拋石作業多為隱蔽工程，容易受到多種因素限制，施工強度相對較高，對施工質量與安全管理要求也比較高。首先，在拋石作業過程中，拋投范圍直接影響到作業效果，而針對堤岸附近固、液交界處床面，其動水壓力遠高于不受擾動的水流，使得作業過程受影響較大，容易存在一定質量問題;其次，水下拋石作業應按照“拋足、拋準、拋勻”的質量標準進行操作，但拋石的數量、范圍、均勻性往往需根據實際的河道情況進行確定，因此，如何以詳細的現場勘驗為依托設計拋石作業方案，同樣是拋石護岸工藝的一大難點。

2 水下拋石護岸工藝的施工流程

水下拋石護岸工藝的施工流程如圖1所示，包括拋石準備、水下測量及勘驗、施工區域劃分、拋投試驗、定位船定位、拋石船量方、拋投作業、作業后測量、完工驗收等環節。其中，拋石作業應按照“劃分小區、躉船定位、掌握落距、合理掛擋、定量拋投、多次拋勻”的原則展開，且在完成每一網格施工作業后，定位船與拋石船移位，重復完成該施工程序[1]。同時，施工整體過程應按照“先江中后岸邊、先上游后下游”的順序開展。

2.1 拋前水下地形測量

在水下拋石護岸作業開展之前，由第三方測量機構進場進行地形測量，繪制水下地形圖和斷面圖，以此幫助工程設計人員進行施工設計，確保施工方案的完善性。

2.2 施工區域劃分及工程量計算

根據水下實際斷面和地形圖，對施工區域進行劃分，通常情況下，以15m寬，30m長作為施工區域的標準網格，以此滿足大型裝石船的作業需求，而對于寬度不足15m的施工區域，則可根據具體情況劃分為定寬的小網格。

2.3 拋投試驗

考慮到水下拋石位移直接關系到作業質量，需在正式施工開始之前進行拋投試驗，以水深、水流速度、拋石粒徑、拋石重量作為自變量，以拋石水平落距作為因變量，形成針對不同情況下拋石水平落距的檢測報告，以此為定位船精確定位提供幫助。首先，對于漂距測定，采用理論計算與實測相結合的方式進行測定，通過對比兩種測定方式得出的結果確定最終的漂移距，并繪制水深、流速、流向和漂移距離對應表，以此為施工人員提供技術支持;其次，針對流速測定，依托測速船進行標記測速，得出精確地水流速度，以幫助施工人員選擇最佳的拋石位置。

2.4 定位船拋錨與定位

定位船定位是拋石作業開展有效性的關鍵基礎，應確保定位船定位精準，合理選用錨具和錨纜，保證拋石作業開展的質量。首先，在定位船定位之前，對拋投試驗結果進行分析，計算合適的漂距，以此精確定位船，保證拋石作業的有效性;其次，應采用“先上游后下游、先深泓后近岸”的拋護原則，嚴格按照施工圖紙上的坐標進行作業，在綜合應用全站儀與標志桿的同時逐步將拋石區域平移至岸邊，從而確保拋石作業的精確性;最后，對于定位船拋錨過程，采用首錨、前外扒錨、后外扒錨的順利進行，并在岸上設置兩點木樁用于固定，以此為后續作業提供方便[2]。

2.5 拋石船定位

對于拋石船，一般采用長度為30m，寬度為5m～7m的裝石船，其裝石長度不得超過20m，而在定位船確定位置后，于定位船下舷邊掛吊裝石船進行施工，且應以各裝石船船位錯開的方式開展施工，以此提升拋石的均勻性，達到預期的拋石效果。

2.6 拋石作業

對于拋石作業所用的石料，一般應根據工程需求由監理人員確認合格后方可投入使用，且應嚴禁使用風化石、水解石、碎石等不合格石料。同時，對于拋石作業過程，一般有人工拋石和機械拋石兩種形式，前者需將標準網格劃分為10個條形區域、由船的兩邊進行拋投，后者則多采用船側式拋投方案，即在履帶式反鏟長臂液壓挖掘機的幫助下配合現場作業人員開展拋石作業[3]。

2.7 作業后檢測

在拋投作業完成后，分兩道工序進行結果檢測。其一，由現場施工人員利用測探桿進行檢測，對比拋投前后的水深，從而排查不合格區域;其二，利用GPS技術進行大面積測量，配合監理人員和工程技術部進行分析總結，形成拋投作業檢測報告，以此確保工程正常竣工[4]。

3 水下拋石在西江干流治理工程中的應用實踐

3.1 工程概述

本研究以廣東省西江干流治理工程（肇慶段）——高要區標段為案例進行分析。該工程整治堤段總長度為20.73km，涵閘22座，建設內容包括西江干堤祿步～小湘段、西江干堤深塘～上圍段和西江干堤大灣圍段的堤身加培12.12km、護坡長度21.74 km、堤身防滲長度1.42 km、堤頂道路長度9.26 km、護岸長度11.09 km等，其中水下護岸主要工程量有拋石36.0萬m3、碎石墊層6.8萬m3、模袋混凝土6.6萬m3、格賓石籠10.3萬m3。該工程水下護岸長度4.53km，采用水下拋石+300mm厚碎石墊層+200mm厚模袋混凝土+1000mm厚雙層格賓石籠壓腳的結構型式，施工條件非常復雜，大部分枯水期施工水深超過15m，最大施工水深達33.58m。水下拋石作業重點針對部分水下沖坑較深，岸坡坡度較陡、堤岸較高的險工段進行處理，拋石完成表面使用碎石層整平，碎石層面設200mm 厚C25模袋混凝土。

3.2 施工環境勘測

圍繞項目現場地質環境，根據工程特性不同，可分為第四系人工填土層、第四系沖積層、粉質黏土層、淤質粉質黏土層、花斑黏土層、第四系坡積層等多個層帶;對于工程施工現場的水文情況，地下水位為-2.60m～15.15m，埋深0.20m～18.00m;對于工程施工現場的氣象情況，該地區平均降雨量為1630mm，臺風雨較多，以5～6月雨量最盛。汛期一般出現在4～9月，多年平均最高水位為▽9.85～m▽11.02m，枯水期出現在10～3月，平均水位為▽0.89～m▽0.97m。

3.3 施工材料及技術準備

本工程拋填塊石重量控制在35～80kg之間，大于60kg的石料占總石料的75%以上。同時，采用堅固耐久的新鮮磨石或微風化石，杜絕使用條狀、尖角等形狀的塊石、風化石和泥巖，以此確保拋投作業的有效性。對于厚度低于1m的薄基床，則應使用相對較小的石塊，對塊石間的不平整部分利用碎石來填充。

3.4 施工網格劃分

針對施工網格劃分環節，結合本工程所用拋石船尺寸，將施工網格劃分為10m（垂直水流方向）×15m（順水流方向）的標準拋石網格，局部區域采用10m×10m網格，并對施工網格進行統一編號，在結合施工圖紙基礎上計算得出每個網格的拋石數量。

3.5 拋石試驗

拋石作業是一個動態施工過程，其施工參數會隨著拋石時間段、地段、水文條件、施工工藝的變化而發生變化，因此應經常性檢查拋投結果，通過拋石試驗以確保拋石作業的精確性和有效性。對此，為研究不同時間段、地段、水文條件及施工工藝情況下的拋石參數，在大灣圍DWW2+010～DWW2+138.801段進行拋石試驗，試驗長度為128.8m，待拋石完成后進行水下地形檢測，發現符合工程預期結果，施工方案具備可行性。同時，在祿步～小湘段、深塘～上圍段拋石施工時，同樣開展拋石試驗，以此確保工程整體的可靠性。

3.6 拋石船定位

對于拋石船定位過程，拋石船的穩定性是定位作業的關鍵，應根據拋石區水深、流速、拋投試驗確定的沖距參數計算出每一拋投網格的拋石提前量，計算出拋石船水面定位坐標。同時，先采用GPS全球定位進行放樣，確定拋石船的大概位置，拋下船錨，借助調整船錨長度，結合GPS進行精確定位，最終收緊船錨以固定拋石船。在拋投作業過程中，拋石船與堤頂控制線平行，如圖2所示。

3.7 拋石作業

拋石作業參照“網格法”對拋石量進行估算，遵循“先深后淺，先上游后下游”施工順序展開。其中，在本工程施工中，最大日拋石量為3900m3，每日均拋石量為1000m3，滿足施工進度要求。同時，在整個拋石作業過程中，由專人進行監督管理，認真做好針對拋石、水深、水位的原始記錄，形成報告文件，保障作業質量。此外，在整個拋石作業過程中，堅持“收方、定位、拋石、測量”一體化原則，明確作業責任到人，經常性對坐標、水深進行檢查，保證拋石作業的有效性和均勻性，且應認真做好對于拋石、水深、水位的原始記錄，形成作業文件，以便后續檢驗。

3.8 作業后驗收

作業完成后，由監理單位對作業成果進行檢測，檢測內容包括材料質量、工藝參數、施工平整度等多個方面，并完成收集整理工作。其中，在每個施工段完成后，應在監理的見證下，按與設計相對應的斷面間距50m進行水下地形測量，及時做好資料收集與整理工作，并向監理單位申請水下拋石驗收，由相關組織質量監督單位、建設單位、設計單位共同進行作業驗收，確保拋石作業質量。

4 結語

水下拋石作業因其本身的特殊性與復雜性，針對作業過程建立全過程質量與安全保障機制，借助及時的質量檢驗以規避工程風險，以此確保工程建設質量，保障水下拋石護岸的正常投入使用。

參考文獻

[1]陳萍娟.水下拋石護岸加固工程施工技術分析[J].江西建材，2019（08）：98-99.

[2]孫超君，董舒，陳書寧.水下拋石處理技術在秦淮新河閘加固工程中的應用[J].水利建設與管理，2019（05）：47-50.

[3]區銘亮.水下拋石護岸加固技術分析及質量把控研究[J].珠江水運，2018（17）：74-75.

[4]郭宏峰.水下拋石護岸加固工程施工工藝及質量控制方法[J].河南科技，2018（04）：95-96.

收稿日期：2021-10-16

作者簡介：王振宇（1988—），男，河南項城人，本科，水工施工工程師，研究方向：水利工程施工技術。

Abstract： Underwater riprap revetment is a more effective treatment method when controlling the dangerous section of river embankment. It can improve the anti scour ability and structural stability of the embankment by throwing a certain thickness of block stone layer in the bank collapse section， which can stabilize the river regime and protect the embankment. However， underwater riprap operation has a large amount of construction and is easy to be affected by many factors， resulting in its operation quality is often difficult to be guaranteed. In this regard， we should deeply study the underwater riprap technology and study the application and practical methods of underwater riprap operation based on the Xijiang main stream treatment project， in order to provide certain guidance for the majority of technicians and operators， and finally promote the sustainable development of river treatment in China.

Key words： underwater riprap operation; Xijiang main stream treatment project; key technical points; application practice