地质雷达在长江安庆段护岸探测中的应用

殷京生

（安庆市长江河道管理处一分处，安徽 安庆 246003）

1 引言

安庆河段位于长江下游安徽省境内，河势复杂，三峡工程运用后，河道冲刷明显，局部近岸深槽刷深、岸坡变陡，多处岸段崩塌频发，严重威胁两岸堤防防洪安全。安庆河段广成圩、鹅眉洲头及左缘等重要洲滩岸段未得到有效控制，危及上下游河势稳定。保障防洪安全和维护河势稳定是河道治理的首要任务。

2 探测断面分布及仪器设备

为研究该河段已建护岸工程的现状，对安庆河段同马大堤六合圩～曙光下、双河口闸上下、官洲右缘、池州江堤杨家套～小闸口段、安庆江堤振风塔共5 处典型护岸段抛石护岸区，运用地质雷达局部探测。各处抛石护岸区各选取2 个断面，共10 个近岸断面进行水下测量，同时运用地质雷达进行探测。

主要设备包括GNSS 定位仪1 套、地质雷达1 套、回声测深仪1 套等。此次对长江水底的地层和抛石勘测采用的设备是美国GSSI 地质雷达（SIR-3000）系统，该系统包括100 MHz（双天线）屏蔽组合天线，CUII 控制单元，笔记本电脑监视器（进行数据采集）。在测区布设了2 组临时水位（分别为沟口下、跃进闸），进行水下断面测量期间的比降水位观测，同时收集了安庆水位站的水位。水下断面测量测点间距控制在10 m以内。水下断面测量的平面定位采用TrimbleSPS461，水深测量使用HY1600 型回声测深仪和地质雷达系统进行同步观测，由计算机采用南方自由行导航软件控制同步采集定位坐标和水深数据。测量时偏航距控制在2 m 以内。地质雷达系统勘测采集模式为连续剖面勘测，观测时长为200～800 ns，并根据现场水深情况调整实施观测。

3 探测结果分析

地质雷达观测成果表明，同马大堤六合圩～曙光下段近岸边勘测起点处有约11～12m、4～5 m宽度的抛石分布，垂向厚度约1 m，不均匀。双河口闸上下近岸边勘测起点处有约25～30 m宽度的淤泥层（或类似淤泥层反射层），垂向厚度约1.5～2 m，厚度较均匀，未见明显抛石层。官洲右缘断面A05 靠近岸边勘测终点处有约20～25 m 宽度的抛石分布，厚度0.50～1.50 m，不均匀，大部分比较零散。断面A06 未见明显抛石层。杨家套～小闸口段近岸边勘测终点有约10～15 m宽度的抛石分布（随坡分布），厚度0.50～1 m，不均匀。振风塔处断面A09 靠近岸边勘测终点处至40～50 m有约10～20 m宽度的抛石分布，厚度0.50～1 m，不均匀，靠近岸边的分布比较零散。该段中部江底可见有较硬的基底分布。断面A10 靠近岸边约有35 m 宽的淤泥层分布，淤泥层中或有零落的抛石（未形成层），但在雷达反射图中不明显。各断面具体情况如下：

①同马大堤六合圩～曙光下段（断面A01、断面A02）

地质雷达观测成果表明，断面A01 靠近岸边勘测起点处有约11～12 m 宽度的抛石分布，垂向厚度约1 m，不均匀。断面A02 靠近岸边勘测终点处有约4～5 m宽度的抛石分布，垂向厚度约1～1.5 m，不均匀。

②双河口闸上下（断面A03、断面A04）

地质雷达观测成果表明，断面A03 靠近岸边勘测起点处有约25～30 m宽度的淤泥层（或类似淤泥层反射层），垂向厚度约1.5～2 m，厚度较均匀。断面A04 未见明显抛石层。

③官洲右缘（断面A05、断面A06）

地质雷达观测成果表明，断面A05 靠近岸边勘测终点处有约20～25 m宽度的抛石分布，厚度0.5～1.5 m，不均匀，大部分比较零散。断面A06 未见明显抛石层。

④杨家套～小闸口段（断面A07、断面A08）

地质雷达观测成果表明，断面A07 靠近岸边勘测终点处有约10～15 m 宽度的抛石分布（随坡分布），厚度0.5～1 m，不均匀。断面A08 靠近岸边勘测终点处有约10～15 m 宽度的抛石分布（随坡分布），厚度0.5～1 m，不均匀。

⑤振风塔（断面A09、断面A10）

地质雷达观测成果表明，振风塔处断面A09 靠近岸边勘测终点处有约15～20 m宽度的抛石分布，厚度0.50～1 m，不均匀，靠近岸边的分布比较零散。该段中部江底可见有较硬的基底分布。断面A10 有约10 m 宽度的抛石分布（分布在离靠近岸边勘测终点处的40～50 区段），厚度0.50～1 m，不均匀。该段中部江底可见有较硬的基底分布，靠近岸边约有35 m 宽的淤泥层分布，淤泥层中或有零落的抛石（未形成层），但在雷达反射图中不明显。

4 处置措施分析

4.1 总体方案分析

护岸段水上护坡基本是采用干砌石护坡的材料结构型式。护岸加固段的干砌块石护坡经过10～20 年的运行，受风浪和船行波的淘刷影响，局部区域存在水毁塌陷现象，这些地段的护坡面均有一定程度的局部水毁情况，为保持修复局部区域与原坡面的协调性，对这些破损坡面维修，按现护坡面的干砌块石的材料结构型式实施：干砌石的厚度为0.30 m，干砌石下方为0.10 m厚砂（碎）石垫层；整修后的局部区域护坡要保持与周边护坡工程平顺连接。

4.2 抛石护岸分析

受水流顶冲的急弯段、深槽近岸，深泓线离枯水位线60～80 m 甚至更近，抛石应至枯水位至深泓；枯水位以下近岸较陡，向下逐渐变缓，应抛至河床横向坡度为1∶3～1∶4 处或一定深槽高程处，抛石宽度约70～100 m；枯水位以下较缓必须护岸时，视水流和河岸土质条件及崩岸强度，一般控制在50 m 范围，因此，抛石宽度60～80 m。

护脚块石粒径应大于其抗冲粒径，抗冲粒径按下式确定：

式中：D——块石粒径（m）；V——垂线平均流速（m/s）；h——垂线水深（m）。

经计算，D=0.20 m，结合工程实际施工条件，抛石平均粒径选定0.25 m，抛石粒径范围为0.20～0.40 m，抛石粒径不小于0.20 m。

抛石厚度的确定应以抛石后的河床不再受到水流淘刷、侵蚀为原则。为避免出现抛石空档及分布不均匀，并适应河床冲刷变形，抛石厚度应不小于抛石粒径的2倍，水深流急处为3～4 倍。考虑到振风塔段、丁家村～马窝段近岸河床水深流急，保护着安庆江堤（一级堤防）的安全运行，这2 段加固工程的抛石厚度确定为1.20 m。

4.3 各段护岸方案

4.3.1 广成圩信用队段、鹅眉洲左缘下段水下护脚工程设计

①基本原则：以枯水平台外边缘线为界，采用抛石接坡、沉2 层网兜石护坡、抛石防冲备填的措施，保障护岸段水下工程安全运行。

②广成圩信用队段水下护脚工程拟采用：接坡石工区宽度3 m、抛石厚1.50 m；水下护坡工区平均宽度约106 m，沉2 层网兜石，网兜石平均成型厚度1.20 m；最外缘的工区为防冲备填石工区，抛石宽度15 m、抛石厚度1.50 m。

③鹅眉洲左缘下段水下护脚工程拟采用：接坡石工区宽度3 m、抛石厚1.50 m；水下护坡工区平均宽度约62 m，沉2 层网兜石，网兜石平均成型厚度1.20 m；最外缘的工区为防冲备填石工区，抛石宽度10 m、抛石厚度1.50 m。

4.3.2 振风塔、丁家村～马窝段水下护脚工程设计

①基本原则：振风塔、丁家村～马窝段沿线有较多工业码头，水下护岸工程加固不至影响安全通航，与此同时，护岸工程要保障岸坡稳定、工程安全运行。

②自设计枯水位线附近起，背向河岸抛石护脚，振风塔段平均抛石宽79 m、抛石厚1.20 m；丁家村～马窝段平均抛石宽82 m、抛石厚1.20 m。

4.3.3 六和圩～王家墩、跃进圩、小闸口、鹅眉洲左缘上段水下护脚工程设计

①基本原则：自设计枯水位线附近起，背向河岸沉2 层网兜石护脚，通过工程措施保障工程段岸坡稳定、工程安全运行。

②六和圩～王家墩段沉2 层网兜石护脚平均宽度约71 m，网兜石平均成型厚度1.20 m。

③跃进圩沉2 层网兜石护脚平均宽度约88 m，网兜石平均成型厚度1.20 m。

④小闸口沉2 层网兜石护脚平均宽度约73 m，网兜石平均成型厚度1.20 m。

⑤鹅眉洲左缘上段沉2 层网兜石护脚平均宽度约38 m，网兜石平均成型厚度1.20 m。

5 结论

根据地质雷达探测成果结合地质勘查成果，安庆段堤岸段以无外滩为主，岸坡上部为薄层粘性土，下部为粗粒土，岸坡为河流冲积、淤积而成，土质强度较低，抗冲刷能力差，受深洪贴岸冲刷、汛期风浪冲刷，土体失稳，局部出现崩岸现象。建议对岸坡进行抛石护岸等加护措施，结合各段岸坡的实际情况采取适宜的护岸方案。