城村段应急抢护工程中的护岸类型选择及施工技术

李思维 李明亮 韩争社

中建七局第四建筑有限公司（710000）

0 前言

黄河三门峡市陕州区城村段右岸受干流冲顶、回流冲刷及三门峡水库蓄水泄水影响，已发生严重坍塌。目前，这里形成一个大的河湾并逐渐加深。塌岸至黄河生态廊道护坡最小距离为35 m，至郑西高速铁路最小距离为555 m。该段塌岸严重威胁了生态廊道、沿河耕地和郑西高速铁路的安全，对此，迫切需要解决城乡段岸坡崩塌问题。黄河三门峡市陕州区城村段双防工程通过修建和加固护岸确保保护对象的安全，使黄河成为造福人们的幸福之河，改善区域生态环境，促进区域高质量发展[1]。

1 工程概述

以黄河三门峡市陕州区城村段应急抢护工程为例，黄河陕州区城村段治理范围位于黄河陕州区城村段黄淤19#段和20#段之间。结合工程现状、施工方法及经济技术比较，确定治理方案和措施。主要建设规模为:治理总长1.818 km，新建双防护岸工程1.5 km，加固护岸工程0.318 km。三门峡水库防洪运用最高水位335 m，防凌运用水位不超过326 m，非汛期运用水位一般不超过318 m。根据三门峡水库特征水位、水库实际运行情况、陕西区城村段岸坡实际地形地质条件，结合可研究报告审查结论，保证了护岸基础和岸坡不会因水位变化引起的冲刷损坏。此外，抛石顶高30.5 m，护岸基础底高30.5 m，护坡顶高318.50 m。

2 现状库岸及存在的问题

黄河三门峡市陕州区城村段位于黄鱼19～20#段之间，距三门峡大坝约33 km，距潼关上游约82 km。库岸长4.2 km，库顶高程317～321 m，河底高程约300 m。河岸土壤为砂壤土，土质疏松，抗冲刷性能差。造成三门峡库区塌岸原因有:

2.1 波浪

水库蓄水，库区水位上升后水面加宽，水深增大，在风的掀动之下形成波浪，冲击岸壁。当河槽走势呈现东西走向时，冬春季节风向多为西北风；当河谷走势呈南北走向时，冬春季节风向多为西风和西南风，因而加剧了波浪对库区右岸岸坡、凸岸的冲击。

2.2 水的浸泡作用

黄土类土在浸水状态的内摩擦角值比不浸水状态减小4°～5°，黏结力值降低42%～59%，浸水后的崩解时间平均不足3 min，其变化范围为1～5 min，因而水的浸泡作用在蓄水初期对塌岸起着加速作用。

2.3 水位变化影响库岸的稳定

三门峡水库蓄清排浑运用以来，按照不同的运用要求，非汛期蓄水位变化在310～326 m高程。波浪不仅直接对库岸的各高程部位进行冲击和侵蚀，而且当水位长期接近防浪工程基础时会产生根基淘刷，使工程自身的稳定受到威胁。图1为2021年三门峡库区城村段库岸坍塌现状。

图1 2021年三门峡库区城村段库岸坍塌现状

3 工程建设的必要性

3.1 黄河流域生态保护和高质量发展

黄河流域是我国重要的生态屏障和重要的经济区，这是战胜贫困的一个重要领域，对我国经济社会发展和生态安全起着非常重要的作用。保护黄河是中华民族伟大复兴和可持续发展的宏伟计划。黄河流域的生态保护和高质量发展，北京、天津、河北协调发展，扬子江经济带的发展，广东大海湾地区的建设，香港、澳门的建设以及长江三角洲的综合开发，是主要的国家战略。加强黄河治理和保护，促进黄河流域高质量发展，积极支持流域各省区打赢扶贫攻坚战，解决防洪安全问题，对维护社会稳定、促进民族团结具有重要意义。

3.2 是宣扬黄河文化、改善三水土条件的需要

三门峡市是由于黄河第一座大坝——三门峡大坝的修建而建立的。这是一座靠水而生、靠水而繁荣的城市。作为一个离黄河最近的城市，三门峡市以大禹的防洪和东调命名，以中华民族精神的中流砥柱而闻名，如今，“黄河之珠”“天鹅湖”已成为三门峡重要的城市名片。三门峡生态保护和优质大坝示范区的建设，对弘扬黄河文化、提高三门峡城市质量具有重要作用。三门峡水库对改善三门峡库区水土条件和黄河水质具有重要意义。

3.3 是保护沿岸基础设施及耕地安全的需要

目前，河流两岸的岸坡均为土质边坡。一些河段的坡度较高，存在坍塌风险。一些岸坡已被冲刷并部分坍塌。洪水暴发可能导致两岸岸坡因冲刷而坍塌，从而危及沿河基础设施和耕地的安全。因此，本段河道整治可保护沿岸人们的生命财产安全，有助于降低沿海基础设施和农田受损的风险。通过对曲线凹岸和易冲刷地段的土质岸坡进行防护，防止岸坡坍塌，稳定河势，维护河岸，保护河流生命健康[2]。

4 护岸工程的设计

4.1 护岸类型选择

护岸治理工程涉及面广，影响因素复杂。护岸类型必须考虑上游和下游、左岸和右岸。最好在流域基础上进行综合规划和管理。但是这方面的理论很少，也没有成熟的规律可循。为了使护岸工程规划经济合理，宜进行模型试验。但由于各种条件的限制，目前根据以往治理工程的实践经验和各塌岸段的现状，采取相应的工程措施保护河岸（路堤边坡），减少冲刷，地质条件及上下游和左右岸之间的关系。工程措施主要包括丁坝和光滑护岸（两者结合称为“护点看线”）。丁坝（坝长）≤30 m，以满足和支撑水流，消除水势，防止水流直接沿路堤冲刷，从而达到工程防护的目的，主要用于岸坡高陡、施工难度大、泄洪滩宽（即不危及对岸）、弯道水流为顶冲的塌岸河段。光滑护岸是通过硬化形式（如干砌石和砂浆砌石）来保护岸槛，一般适用于泄洪滩窄、岸坎低、施工条件较好（或考虑对岸关系）的塌岸河段。对于较长的蜿蜒河段，采用上述两种方法相结合的“护点护线”形式。

塌岸河段的发展变化受到诸多因素的影响。因此，在不断探索和总结成功经验的同时，应加强项目管理。管理单位定期（特别是汛前）对已完工程进行维修、加固和观测，发现问题及时报告有关部门处理，确保工程正常运行。

4.2 护岸结构选择

4.2.1 固基工程

黄河河床多为砂壤土，抗冲性极差。工程地基必须具有很强的抗冲刷性、变形适应性和双向渗透性。抛石基础和引线笼式抛石基础满足要求。抛石具有单价低（比铅丝笼抛石单价低20%左右）、施工方便的特点，但抛石量大，对石料要求高（大块、大备料）。此外，抛石抗冲刷能力差、易流失、使用寿命短。铅丝笼式抛石机是一种箱形网箱，由引线编织成六角形格栅，填满块石，以竹筏或舟为工程基础沉入水底。铅丝笼抛石对块石粒度要求低，抛石总量少，不易丢失，使用寿命长。缺点是引线笼的制作和抛石施工相对麻烦，引线的耐久性不易保证，容易生锈。结合多年黄河治河经验及本工程特点，采用松散抛石与铅丝笼抛石相结合的方案。

4.2.2 护岸工程

新建护岸应结合地形和现有岸坡，并考虑占地影响。边坡平缓、高度较低的岸坡采用护坡。根据地形、地质、水流条件，结合现有工程经验，采用砂浆块石、干块石、混凝土块石、现浇混凝土、石笼护坡五种形式进行方案比选。

方案一:M10浆砌片石护坡。护坡厚0.4 m，碎石垫层厚0.1 m，下设一层300 g/m2反滤土工布。

方案二:干砌石护坡。护坡厚0.4 m，碎石垫层厚0.1 m，下设一层300 g/m2反滤土工布。

方案三:C20混凝土砌块护坡。混凝土块厚0.2 m，碎石垫层厚0.1 m，垫层下300 g/m2一层反滤土工布。

方案四:现浇C20混凝土护坡。现浇混凝土护坡厚0.2 m，碎石垫层厚0.1 m，下垫300 g/m2反滤土工布。

方案五:石笼护坡。石笼护坡厚0.5 m，护坡下设0.15 m粗砂垫层，300 g/m2反滤土工布。

浆砌块石护坡规格尺寸要求高、成本高、质量保证困难、劳动强度高、施工速度慢。干块石护坡虽然单价低，但石料要求高，整体性一般，施工速度慢。现浇混凝土护坡造价大，受天气、温度影响大，变形适应性差，属于硬护坡，生态差。混凝土砌块护坡成本大，预制场大，单块质量大，不适合运输，劳动强度高，施工速度慢。石笼护坡造价适中，石料规格尺寸要求相对较低，变形适应性强，施工简单，质量控制容易，施工速度快。经比较，护坡采用石笼护坡，累计长度1.818 km。

4.2.3 护岸材料选择

三门峡库区多年平均气温14℃，极端最低气温-13℃，极端最高气温40℃。项目区域内的建筑物在冬季容易发生冻融循环。护岸下部地质条件差，存在液化问题。从工程安全的角度，对护岸基础进行抛石置换和抛石夯实。由于岸坡位于三门峡水库水位变化范围内，受水库运行条件的影响，在自密实和淹没过程中容易发生不均匀沉降变形，面层防护材料必须适应这种变形。根据堤体对材料的要求，护岸材料可选用浆砌石、干砌石、现浇混凝土、混凝土预制块、石笼网石笼，综合比较后选用石笼网石笼。

5 结语

项目的实施能有效改善项目保护区的生态环境和人们的生产、生活条件，可加快区域城镇化进程，加快社会主义新农村建设，促进社会和谐稳定。该项目具有良好的社会效益和生态效益。本项目的建设对改善当地人们的生产生活条件，保障生产建设安全，提高人们生活水平，促进当地经济社会可持续发展，构建社会主义和谐社会具有重要意义。