内河航道整治工程的施工技术标准研究

2022-11-16朱闵翔万丽姗江西省赣中航道事务中心

珠江水运 2022年20期

朱闵翔万丽姗江西省赣中航道事务中心

内河航道每经过一段时间后，便有可能出现水流输沙能力与来沙量不平衡的问题，进而造成河床冲淤变化问题。受此影响，原本处于“优良”状态的河段会出现下列问题：进入枯水期后，水流并不会集中于同一个河槽，而是形成分流；河岸的曲度不够均匀，相邻的两个弯曲河段之间并不是直线关系；河流过渡段过长，主流存在“急弯”等。总体而言，出现问题的内河航道会滋生诸多安全隐患，过往船只在不查之下存在发生安全事故的可能。基于此，通过开展内河航道整治工程，可有效排除潜在危险。但为了达到上述目的，需要确定工程施工技术标准。

1.内河航道整治工程应遵循的原则

开展内河航道整治工程时，应该遵循的原则如下：其一，航道整治工程中，具体的施工方案、采用的施工技艺均应符合内河河床演变规律以及附近水域的动力学原理[1]。只有做到统筹兼顾，才能实现科学规划。其二，有关人员应根据内河的水流特性以及河势，采取相应的整治措施。其三，如果内河位于山区，则应首先对不利于航行的河槽形态进行修整，待水流条件得到改善之后，方可进行后续整治。其四，如果内河位于平原地区，则需选择合适位置修建整治用建筑物，以实现对中、低河势的控制作用。如此一来，可形成用于冲击深层航槽的水流，可在一定程度上方便河道整治作业。在必要的情况下，针对平原地区的内河航道进行整治时，还可以以疏浚作业为主，或在修建整治用的建筑物之后，配合疏浚作业，共同完成对河道的整治。其四，规划设计内河航道整治工程方案时，设计人员应充分考虑内河不同地区的实际情况，如浅滩、险滩等；此外，还应进一步考虑碍航因素的性质，做到分清主次，有针对性地完成河道整治措施的制定。其五，某些内河航道的部分位置已经修建了水利枢纽工程，故在设计整治方案时，设计人员必须充分考虑这些枢纽设施可能对整治工程造成的影响。

2.该内河航道整治工程的标准施工技术

2.1 内河航道整治线的施工技术标准

整治线是设计人员在对内河航道的水流量、流沙量等情况进行系统性评估之后，在水面合适区域设计画出的一条线，主要作用是稳定河槽的外形[2]。对施工人员来说，在观看设计图纸，明确整治线的位置之后，必须严格按照图纸标注信息进行施工。原因在于：其一，整治线确定之后，意味着该线与河岸线之间的位置关系已经确定，在无特殊事件发生的情况下，这种关系不可轻易更改，稍有偏差便可能导致内河航道整治工程的效果偏离预期。其二，整治线的确定意味着整治线范围内及边缘地带包括水流、泥沙在内的所有物质的流动特性均已被设计人员掌握，擅自更改施工范围有可能引发新的问题。其三，整治线确定之后，内河航道的水位、整治线的宽度等均已得到确定，同样不能擅自更改。施工人员在具体作业期间，与整治线有关的布置要点如下：整治线的起点位置和终点位置确定之后，且都是以稳定深槽为主导，以河岸为依托。其中，①稳定深槽是指内河航道中依然符合航行要求，使用多年后依然没有发生较大变化，足以保证航行安全的深槽，一般会靠近凹岸位置。对施工人员来说，在没有特殊要求的情况下，施工期间应尽量避免对稳定深槽进行处理，保持原貌即可。②凹岸是指内河航道中，河流弯曲河段岸线内凹的一岸，在多年使用过程中经常会受到河水主流的冲刷。针对此类区域进行整治施工时，施工人员必须小心谨慎，应当对该处的水深、流速等信息进行提前了解，防止发生意外。③与凹岸相对的凸岸存在的问题是，会有大量泥沙淤积在此处，但水域深层的泥沙层的稳定度并不确定，故在整治施工作业期间，施工人员同样需要注意安全。

2.2 不同水坝的施工技术标准

为了有效处理内河航道水域下方淤积的泥沙，做好水流的导流工作，要求施工人员必须根据实际情况，科学布置水坝。现阶段，常用于内河航道水域的水坝可分为多种类型。

其一，丁坝群。可进一步分为对口丁坝和错口丁坝（如图1所示）。对口的施工标准为：沿着内河两岸（线）分别设置的丁坝沿着内河中线呈现出完全对称的状态。完成此种对口丁坝群的设置之后，内河水流的流向呈现出直线状态。如果设置错口丁坝，则应在一侧河岸线选定丁坝位置，之后在另一侧河岸线对照对侧丁坝群位置，间隔一段距离后完成设置。设置错口丁坝群后，内河水流方向不再呈现出直线型，而是呈现出波浪形。

其二，阶梯式丁坝。施工人员应根据整治区域的实际情况，选择阶梯降低式丁坝或者阶梯升高式丁坝（如图2所示，图中清晰标示了水流流动趋势）。前者的主要作用是，能够将河道底流更多的移动介质导入坝田，进而产生更加良好的预计效果，工程完成后，航道的冲刷及稳定效果均更好。后者的主要作用是，通过扰动水流流向，阻止挟沙底流流入坝田。

其三，顺坝。在内河航道设置顺坝的主要作用是：①对内河航道已经出现的“急弯”进行调整，将岸线归顺，最终达到促使航槽恢复稳定状态的目的。②对一些新生成的支流汊口进行堵塞，并对汇流处的交汇角进行调整。③配合已经划定的整治线，将超出标准河宽范围的区域进行“束窄”，从而使内河航道的安全性提升。在具体施工时，施工人员应当遵循如下标准：①设置的顺坝坝身一般需要靠近整治线，基本布置在凹岸或具有“主导”功能的河岸一侧。②在施工期间，针对顺坝的坝轴线进行不断设置、不断测量时，应该同时观察水流方向，由顺坝坝轴线与水流方向线二者形成的交角大小始终需要控制在合理范围之内，不宜过大。③针对内河航道浅滩处设置顺坝时，如果已经在一侧河岸线设置了顺坝，则另一侧一般不需要再度设置顺坝。④施工人员在设置顺坝的过程中，应时刻注意观察顺坝的平面形态— 相关标准为，该“平面形态”应该由平缓的曲线构成，且必须保证坝根与河岸线之间能够平缓地连接。⑤当顺坝设置工程进展到坝头阶段时，施工人员必须将坝头深入到下深槽位置，否则有可能导致坝头附近区域出现“出浅”的现象，导致内河航道整治效果无法达到预期。⑥如果内河航道的条件允许，则施工人员为了加快通顺顺坝坝田淤积泥沙作业的速度，可以在已经完成施工的顺坝与原来的河岸之间，选择合适的位置，额外修建格坝。

2.3 水下钻孔爆破施工技术标准

某些内河航道的某个区段水域下方会存在大体积岩石，这是造成泥沙淤积、水流量被迫降低的主要原因[3]。针对这类岩石进行处理时，常采用的方法是水下爆破。标准的施工流程为：其一，由经验丰富的专业人员，佩戴好各类设备和防护措施，潜入水下对岩石进行钻孔。或是由技术人员首先潜入水下，探查清楚钻孔的位置并标注，之后借助专用的机具，实施自动钻孔。其二，完成上述准备工作之后，需要在孔内安装炸药，进而实现爆破。其三，现阶段，水下钻孔爆破技术的起爆网络一般会同时采用串联和并联的方式。具体而言，首先设置3～5排的炸药，以并联的方式完成连接；之后通过串联的方式，将多组炸药连接成一个整体性的爆破网络。其四，完成炸药的安装之后，为尽量降低爆炸过程对内河航道周围建筑及设施造成的不良影响，在设置引导爆破系统时，应作延时爆炸处理。总体而言，采用水下钻孔爆破的方式整治内河航道时，由于大量作业均处于水下，故必须做好全方位的防护工作。在此基础上，还应设置好安全距离，保证施工安全。

2.4 稳船施工技术标准

在某些内河航道整治工程中，受水流域恶劣环境的影响，工程船舶的定位可能无法采用常规方式，即单一的系缆定位和支撑定位方式均难以满足现场要求[4]。为了解决相关问题，施工人员可以将系缆定位方式作为主要方式，以其他方式作为辅助方式。比如内河如果位于山区，则应采取岸缆定位的方式。在此基础上，还应做好支撑设施，保证作业船舶时刻处于稳定状态。该方式的作用原理为：通过抛锚的方式完成定位，可以充分利用锚钉自身的重力以及河床的复杂环境，进而获得一定的作用力。通过这种方式，作业船舶的稳定程度将会大幅度提升。如果作业船舶体型大、当量高，则可采用钢桩支撑定位的方式。具体使用的液压腿支撑体系在整个施工期间均较为方便，整体施工难度较低，可以在一定程度上降低中心位置。

2.5 其他施工技术标准

针对一些存在相对特殊情况的内河航道进行整治时，施工人员应该充分考虑所处环境的特殊性。比如某些内河航道在整治工程开展期间可能恰好处于解冻期。在此期间，水流域的特点是，存在一定数量未完全融化的冰块。基于此，如何防止这些冰块对整治工程造成影响，需要施工人员因地制宜，选用合适的方法。这些冰块（流冰）对整治工程造成的主要影响为：受环境温差的影响，修建的整治设施结构容易在热胀冷缩的作用下，出现膨胀或收缩的情况，导致这些设施的稳定性不足。不仅如此，在冰块与水体互相转化的过程中，河流水位并不恒定，可能在一段时间内持续出现断断续续上升→下降→上升→下降的情况，进而对整治设施产生拉拔作用[5]。若是流冰的体积较大，则有可能在水流作用下，对整治设施造成撞击和挤压。对施工人员来说，必须充分考虑上述情况，确保整治设施以及施工人员的安全。针对内河航道进行整治时，很可能遭遇河岸硬化程度较高、河堤截面光滑程度较大的情况。这种情况会导致水流速度增加，不仅对整治作业造成较大干扰，还会增加水流的冲击力。如果河堤的承受能力较差，便有可能在整治作业的过程中受到进一步撕裂，情况严重时甚至溃堤。针对这种情况，施工人员应该采用清障减粗糙技术，即将滩地以及河道内的障碍物尽量清除，以达到提高施工安全性的目的。