水下抛石在西江干流治理工程中的应用实践

摘  要：在治理江河堤防险工险段时，水下抛石护岸是一种较为有效的治理方法，其通过在崩岸地段抛置一定厚度块石层来提高堤岸的抗冲刷能力和结构稳定性，能够起到稳定河势、保护堤岸的目的。但是，水下抛石作业施工量大、容易受到多种因素影响，导致其作业质量往往难以得到保障。对此，深入研究水下抛石工艺，以西江干流治理工程为依托研究水下抛石作业的应用实践方法，以期为广大技术与作业人员提供一定指导，最终推动我国河流治理工作的持续发展。

关键词：水下抛石作业;西江干流治理工程;技术要点;应用实践

中图分类号：TV85    文献标识码：A         文章编号：2096-6903（2021）11-0000-00

0 引言

水下抛石护岸多具有交叉作业面多、施工强度高、组织协调难度大等特点，且由于堤防工程通常在枯水期内作业，导致工程设计枯水位往往与平均枯水位有关，进而增大了工程的建设难度。在此基础上，需深入明确水下抛石作业的各个环节，建立有针对性的质量与安全管理体系，形成系统化和科学化的管理模式，以此保障工程的建设效率和质量，确保工程的使用效益。

1 水下抛石护岸作业的施工难点

目前，水下抛石护岸工艺已经成为水利工程河道治理的必要手段，其依托抛石覆盖受冲刷过的河床、岸坡，能够提升岸坡的防冲刷能力，增强河道的稳定性，防止河流灾害出现。然而，虽然水下抛石护岸工艺以石料作为主要施工材料，工程成本相对较低，但由于水下抛石作业多为隐蔽工程，容易受到多种因素限制，施工强度相对较高，对施工质量与安全管理要求也比较高。首先，在抛石作业过程中，抛投范围直接影响到作业效果，而针对堤岸附近固、液交界处床面，其动水压力远高于不受扰动的水流，使得作业过程受影响较大，容易存在一定质量问题;其次，水下抛石作业应按照“抛足、抛准、抛匀”的质量标准进行操作，但抛石的数量、范围、均匀性往往需根据实际的河道情况进行确定，因此，如何以详细的现场勘验为依托设计抛石作业方案，同样是抛石护岸工艺的一大难点。

2 水下抛石护岸工艺的施工流程

水下抛石护岸工艺的施工流程如图1所示，包括抛石准备、水下测量及勘验、施工区域划分、抛投试验、定位船定位、抛石船量方、抛投作业、作业后测量、完工验收等环节。其中，抛石作业应按照“划分小区、趸船定位、掌握落距、合理挂挡、定量抛投、多次抛匀”的原则展开，且在完成每一网格施工作业后，定位船与抛石船移位，重复完成该施工程序[1]。同时，施工整体过程应按照“先江中后岸边、先上游后下游”的顺序开展。

2.1 抛前水下地形测量

在水下抛石护岸作业开展之前，由第三方测量机构进场进行地形测量，绘制水下地形图和断面图，以此帮助工程设计人员进行施工设计，确保施工方案的完善性。

2.2 施工区域划分及工程量计算

根据水下实际断面和地形图，对施工区域进行划分，通常情况下，以15m宽，30m长作为施工区域的标准网格，以此满足大型装石船的作业需求，而对于宽度不足15m的施工区域，则可根据具体情况划分为定宽的小网格。

2.3 抛投试验

考虑到水下抛石位移直接关系到作业质量，需在正式施工开始之前进行抛投试验，以水深、水流速度、抛石粒径、抛石重量作为自变量，以抛石水平落距作为因变量，形成针对不同情况下抛石水平落距的检测报告，以此为定位船精确定位提供帮助。首先，对于漂距测定，采用理论计算与实测相结合的方式进行测定，通过对比两种测定方式得出的结果确定最终的漂移距，并绘制水深、流速、流向和漂移距离对应表，以此为施工人员提供技术支持;其次，针对流速测定，依托测速船进行标记测速，得出精确地水流速度，以帮助施工人员选择最佳的抛石位置。

2.4 定位船抛锚与定位

定位船定位是抛石作业开展有效性的关键基础，应确保定位船定位精准，合理选用锚具和锚缆，保证抛石作业开展的质量。首先，在定位船定位之前，对抛投试验结果进行分析，计算合适的漂距，以此精确定位船，保证抛石作业的有效性;其次，应采用“先上游后下游、先深泓后近岸”的抛护原则，严格按照施工图纸上的坐标进行作业，在综合应用全站仪与标志杆的同时逐步将抛石区域平移至岸边，从而确保抛石作业的精确性;最后，对于定位船拋锚过程，采用首锚、前外扒锚、后外扒锚的顺利进行，并在岸上设置两点木桩用于固定，以此为后续作业提供方便[2]。

2.5 抛石船定位

对于抛石船，一般采用长度为30m，宽度为5m～7m的装石船，其装石长度不得超过20m，而在定位船确定位置后，于定位船下舷边挂吊装石船进行施工，且应以各装石船船位错开的方式开展施工，以此提升抛石的均匀性，达到预期的抛石效果。

2.6 抛石作业

对于抛石作业所用的石料，一般应根据工程需求由监理人员确认合格后方可投入使用，且应严禁使用风化石、水解石、碎石等不合格石料。同时，对于抛石作业过程，一般有人工抛石和机械抛石两种形式，前者需将标准网格划分为10个条形区域、由船的两边进行抛投，后者则多采用船侧式抛投方案，即在履带式反铲长臂液压挖掘机的帮助下配合现场作业人员开展抛石作业[3]。

2.7 作业后检测

在抛投作业完成后，分两道工序进行结果检测。其一，由现场施工人员利用测探杆进行检测，对比抛投前后的水深，从而排查不合格区域;其二，利用GPS技术进行大面积测量，配合监理人员和工程技术部进行分析总结，形成抛投作业检测报告，以此确保工程正常竣工[4]。

3 水下抛石在西江干流治理工程中的应用实践

3.1 工程概述

本研究以广东省西江干流治理工程（肇庆段）——高要区标段为案例进行分析。该工程整治堤段总长度为20.73km，涵闸22座，建设内容包括西江干堤禄步～小湘段、西江干堤深塘～上围段和西江干堤大湾围段的堤身加培12.12km、护坡长度21.74 km、堤身防渗长度1.42 km、堤顶道路长度9.26 km、护岸长度11.09 km等，其中水下护岸主要工程量有抛石36.0万m³、碎石垫层6.8万m³、模袋混凝土6.6万m³、格宾石笼10.3万m³。该工程水下护岸长度4.53km，采用水下抛石+300mm厚碎石垫层+200mm厚模袋混凝土+1000mm厚双层格宾石笼压脚的结构型式，施工条件非常复杂，大部分枯水期施工水深超过15m，最大施工水深达33.58m。水下抛石作业重点针对部分水下冲坑较深，岸坡坡度较陡、堤岸较高的险工段进行处理，抛石完成表面使用碎石层整平，碎石层面设200mm 厚C25模袋混凝土。

3.2 施工环境勘测

围绕项目现场地质环境，根據工程特性不同，可分为第四系人工填土层、第四系冲积层、粉质黏土层、淤质粉质黏土层、花斑黏土层、第四系坡积层等多个层带;对于工程施工现场的水文情况，地下水位为-2.60m～15.15m，埋深0.20m～18.00m;对于工程施工现场的气象情况，该地区平均降雨量为1630mm，台风雨较多，以5～6月雨量最盛。汛期一般出现在4～9月，多年平均最高水位为▽9.85～m▽11.02m，枯水期出现在10～3月，平均水位为▽0.89～m▽0.97m。

3.3 施工材料及技术准备

本工程抛填块石重量控制在35～80kg之间，大于60kg的石料占总石料的75%以上。同时，采用坚固耐久的新鲜磨石或微风化石，杜绝使用条状、尖角等形状的块石、风化石和泥岩，以此确保抛投作业的有效性。对于厚度低于1m的薄基床，则应使用相对较小的石块，对块石间的不平整部分利用碎石来填充。

3.4 施工网格划分

针对施工网格划分环节，结合本工程所用抛石船尺寸，将施工网格划分为10m（垂直水流方向）×15m（顺水流方向）的标准抛石网格，局部区域采用10m×10m网格，并对施工网格进行统一编号，在结合施工图纸基础上计算得出每个网格的抛石数量。

3.5 抛石试验

抛石作业是一个动态施工过程，其施工参数会随着抛石时间段、地段、水文条件、施工工艺的变化而发生变化，因此应经常性检查抛投结果，通过抛石试验以确保抛石作业的精确性和有效性。对此，为研究不同时间段、地段、水文条件及施工工艺情况下的抛石参数，在大湾围DWW2+010～DWW2+138.801段进行抛石试验，试验长度为128.8m，待抛石完成后进行水下地形检测，发现符合工程预期结果，施工方案具备可行性。同时，在禄步～小湘段、深塘～上围段抛石施工时，同样开展抛石试验，以此确保工程整体的可靠性。

3.6 抛石船定位

对于抛石船定位过程，抛石船的稳定性是定位作业的关键，应根据抛石区水深、流速、抛投试验确定的冲距参数计算出每一抛投网格的抛石提前量，计算出抛石船水面定位坐标。同时，先采用GPS全球定位进行放样，确定抛石船的大概位置，抛下船锚，借助调整船锚长度，结合GPS进行精确定位，最终收紧船锚以固定抛石船。在抛投作业过程中，抛石船与堤顶控制线平行，如图2所示。

3.7 抛石作业

抛石作业参照“网格法”对抛石量进行估算，遵循“先深后浅，先上游后下游”施工顺序展开。其中，在本工程施工中，最大日抛石量为3900m³，每日均抛石量为1000m³，满足施工进度要求。同时，在整个抛石作业过程中，由专人进行监督管理，认真做好针对抛石、水深、水位的原始记录，形成报告文件，保障作业质量。此外，在整个抛石作业过程中，坚持“收方、定位、抛石、测量”一体化原则，明确作业责任到人，经常性对坐标、水深进行检查，保证抛石作业的有效性和均匀性，且应认真做好对于抛石、水深、水位的原始记录，形成作业文件，以便后续检验。

3.8 作业后验收

作业完成后，由监理单位对作业成果进行检测，检测内容包括材料质量、工艺参数、施工平整度等多个方面，并完成收集整理工作。其中，在每个施工段完成后，应在监理的见证下，按与设计相对应的断面间距50m进行水下地形测量，及时做好资料收集与整理工作，并向监理单位申请水下抛石验收，由相关组织质量监督单位、建设单位、设计单位共同进行作业验收，确保抛石作业质量。

4 结语

水下抛石作业因其本身的特殊性与复杂性，针对作业过程建立全过程质量与安全保障机制，借助及时的质量检验以规避工程风险，以此确保工程建设质量，保障水下抛石护岸的正常投入使用。

参考文献

[1]陈萍娟.水下抛石护岸加固工程施工技术分析[J].江西建材，2019（08）：98-99.

[2]孙超君，董舒，陈书宁.水下抛石处理技术在秦淮新河闸加固工程中的应用[J].水利建设与管理，2019（05）：47-50.

[3]区铭亮.水下抛石护岸加固技术分析及质量把控研究[J].珠江水运，2018（17）：74-75.

[4]郭宏峰.水下抛石护岸加固工程施工工艺及质量控制方法[J].河南科技，2018（04）：95-96.

收稿日期：2021-10-16

作者简介：王振宇（1988—），男，河南项城人，本科，水工施工工程师，研究方向：水利工程施工技术。

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