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1、长江下游江心洲河段的航道整治工程设计论文长江下游江心洲河段的航道整治工程设计论文【摘要】：p ：针对长江下游江心洲水道的航道问题，进展了河床演变及碍航特性分析p ，采用模型试验等多种手段合理确定了工程平面布置方案，并在工程构造设计中，因地制宜采用长江航道整治目前较为先进、成熟的护岸和护滩构造形式，可为类似航道整治工程设计提供参考。【关键词】：p ：江心洲；航道工程；整治设计；护岸；护滩带一、河道概况江心洲河段位于长江下游安徽省马鞍山市境内，下距南京市50km，上距芜湖市7km。河段上起东梁山，下止人头矶，全长约24km，介于芜裕河段和乌江河段之间，是长江下游航行条件较差的河段之一。江心洲河段平
2、面两头窄、中间宽，呈顺直分汊状图1。左汊为主汊即江心洲水道，外形顺直。左汊内主流摆动，两侧滩槽交替变化。右汊为支汊即太平府水道，中部弯曲。江乌河段航道整治一期工程对江心洲河段中的关键洲滩牛屯河边滩、彭兴洲洲头及左缘、江心洲左缘的中上段施行了守护1，工程施行后，江心洲河段的滩槽格局及航道条件根本得到稳定，到达了治理目的。但由于一期工程未对江心洲河段内其它洲滩特别是下段易变洲滩进展控制，因此不稳定因素仍然存在。从近几年实测地形看，经历2023年、2023年长江大水少沙年后，江心洲河段未进展控制的下段滩槽形态冲淤变化较大，航道条件向不利方向开展。而且在原有小黄洲洲头限制性航道通航条件未改善的情况下，
3、又在其上游约9.5km建立马鞍山公路大桥，在航道左岸侧太阳河口上游建立马鞍山港郑蒲港区，太阳河口下游规划建立郑浦港区二期，桥梁及港口工程建立要求江心洲水道航道稳定，如不及时对与航道条件亲密相关的、起控制作用的不稳定滩体加以守控，目前较为优良的航道条件就有可能恶化，因此抓住有利时机施行航道整治工程已非常必要和迫切。江心洲河段位于芜湖南京河段，根据长江干线航道总体规划纲要、长江干线航道建立规划20232023年，本河段航道建立标准为I级航道。二、碍航特性及工程方案1江道特性通过对江心洲河段航道历史和近期河床演变的分析p ，结合物理模型2和数学模型3的趋势预测分析p 4-6，本河段存在以下问题：1江
4、心洲水道近期演变趋势对马鞍山公路桥区至小黄洲洲头段航道条件的稳定不利。近期马鞍山公路大桥桥区的河道演变主要表现为桥区上游主流右摆及顶冲点的持续下移、左侧牛屯河边滩中部至大桥区段边滩的淤积外扩，桥区下游牛屯河边滩尾部的淤积下移、江心洲心滩的冲刷后退，这些变化如进一步开展，对马鞍山公路桥桥区至小黄洲洲头段的航道条件的稳定是不利的.。2近年来的来流条件变化对一期工程护岸稳定不利。受三峡蓄水影响，江心洲河段上游来沙量锐减，落水期消落速度明显加快。目前江心洲水道进口段主流右偏，深泓贴靠彭兴洲-江心洲左缘，一期工程彭兴洲-江心洲左缘护岸工程承受压力较大。在来水来沙持续目前特点的情况下，未护区域河床冲深下切
5、，给一期工程护岸工程的稳定带来严重威胁。3江心洲心滩河段的开展变化对小黄洲左、右汊的分流稳定不利。目前随着江心洲头部的冲退，心滩左侧主流顶冲点下移，近期小黄洲左汊分流比明显增加由2023年2月的17%增加至2023年1月的25.08%。变化持续将改变下游汊道的分流格局，并可能对航道的稳定带来不利影响。2工程方案根据江心洲河段目前存在的问题及本河段总体治理思路，经过多手段研究确定，本工程治理思路为：采取工程措施稳定江心洲水道下段滩槽格局，防止航道条件恶化，同时延续及强化一期工程效果，为后续江心洲及其下游航道持续治理打好根底。本工程详细设计标准为：1航道等级：级；2航道尺度：7.5m200m1,0
6、50m，保证率：98%；3通航代表船舶队：通航通航24万t级船队和5,000t级海船，利用自然水深通航万吨级海轮。根据建立目的及设计标准，工程平面布置为：在上何家洲低滩布置3条护滩带，三条护滩带，护滩带长度分别为268、358和615m；上何家洲护岸长1,700m，江心洲心滩头部护岸长1,525m，彭兴洲-江心洲左缘护岸加固长度4,270m，太阳河口护岸加固长度3,100m。工程平面布置图1经物理模型和数学模型综合比选，目前提出的方案能较好地实现工程建立目的。三、工程构造设计1上何家洲三条护滩带上何家洲三条护滩带采用的是D型排+排上抛石+两侧抛透水框架航道侧抛石+根部接岸处理。D型排间横向搭接
7、5m，在近岸侧采用了顺水流沉排，在头部冲刷变形较大区域采用垂直于水流沉排。沿护滩带纵向设10m宽抛石棱体压载，厚200cm，压载轴线距上游排边线50m，距下游排边线70m；轴线压载两侧满抛石，其中SHH1护滩带抛石100cm厚，SHH2护滩带、SHH3护滩带抛石80cm厚；护滩带在轴线上加高抛石厚度主要作为强化护滩带护滩功能。接岸处理：根部与上何家洲护岸工程衔接。2上何家洲护岸上何家洲护岸总长1,700m，其中右缘下游端设100m衔接段、左缘下游端设100m衔接段，采用斜坡式的护岸型式。主体工程由枯程度台、陆上护坡和水下护底三个部分组成。枯程度台底高程为2.82m，枯程度台以上为陆上护坡，枯程
8、度台以下为水下护底和水下镇脚3江心洲心滩护岸江心洲心滩护岸总长1,525m，其中两端各设100m衔接段。护岸构造采用斜坡式的护岸型式，由坡上防护带、陆上护坡、枯程度台、水下护底四个部分组成。枯程度台底高程为2.81m，枯程度台以上为陆上护坡，坡上设25m宽防护带，枯程度台以下为水下护底。鉴于江心洲心滩土质抗冲性差，排水性能差，且心滩护岸洪水期吞没，面临冲刷压力大等特点，相对于传统护岸构造，江心洲心滩护岸构造进展了如下创新设计：1在岸坡反滤层的选择上，考虑到心滩排水压力大，选择排水效果好、过滤性强、强度高、耐久性好的新型反滤构造排水垫。排水垫的优点是构造比拟稳定，具有较高的抗压屈从强度，有较大的
9、通水量，其作为排水通道可代替传统砂石反滤层，与传统反滤层相比由于质量轻，运输方便，施工便捷、施工质量易控制等特点。2在坡顶马道前方设置三维加筋网垫防冲，增加岸坡稳定性。加筋三维网垫是一种具有高效的促淤生态护滩构造，能使得泥沙落淤，有利于植被生长，具有如下优点：适应变形才能强，高抗拉强度，高抗冲刷才能，整体性好，环保，空隙内可以植草，能美化环境的同时形成自然坡面改善生态环境。施工便捷。3在岸坡中部设置程度排水管，增加岸坡排水途径，进步护岸稳定性。程度排水管由外管和滤芯两部分组成，为防止江水倒灌，每个程度排水管口设压差放大式逆止阀一个。在施工过程中能明显看到，排水管设置到位后，岸坡土体排水速度显著
10、增加，降雨后或退水过程中，护岸土体可快速排出积水，有利于岸坡稳定。4彭兴洲-江心洲护岸加固彭兴洲-江心洲护岸于20232023年施行完成。在工程开工前，护岸守护区域发生一次崩岸，工程施行期间发生了6次崩岸，工程开工至今共发生4次崩岸。根据对崩岸原因的分析p 及研究7，总结提出如下加固方案。1补坡。对0m高程以下陡于1：3坡比的水下河床地形，按照1：3坡比进展抛枕补坡。2护底、护脚和水下加固。根据护岸面临的不同冲刷压力和变形程度施行不同的加固方案：全抛石构造，对上游700m冲刷幅度小，岸坡相对稳定段采用抛石加固。抛石厚0.8m，宽3090m。沉砼联锁块软体排护底，对冲刷相对较大的河段，河心侧坡脚
11、采用砼联锁块软体排护底压载，护底压载宽70m，河心侧排边缘设10m宽排上5m、排外5m抛石厚0.8m，近岸侧排边缘设20m宽排上5m、排外15m抛石厚0.6m。崩岸修复和部分破损修复对2023年以来的崩岸段水下采用沉排加边缘抛石修复，陆上破损区域修复主要包括坡面清理、陆上铺石护面和明沟等工序。5太阳河口护岸加固太阳河口护岸为水利部门已施行护岸，岸坡本身稳定性较好，由于本工程在河道右侧施行了系列工程，为防止工程影响部分流态对已施行护岸造成不利影响，在太阳河口护岸受影响区域施行抛石护脚加固减小工程对防洪大堤的影响。从目前工程施行后航道条件及工程本身稳定来看，工程构造发挥作用明显，构造物本身稳定性良
12、好。本工程主体建筑物于2023年汛前完成，经历2023年大洪水汛期和2023年汛期后，江心洲水道航道维护尺度到达设计要求，工程区略有淤积，周边区域冲刷幅度在预计范围内，构造物本身稳定性良好。特别是彭兴洲-江心洲护岸加固工程，工程施行后，经历_大洪水考验，护岸工程水上和水下边坡均稳定良好。四、结语1工程河段内洲滩演变剧烈，主要表现为上何家洲至心滩头部及左缘的大幅冲刷和牛屯河边滩尾部的淤积。特别是江心洲心滩过渡段航道边界的变化直接影响这马鞍山长江大桥桥区、过渡段、郑蒲港区、小黄洲头过渡段一连接复杂航段的通航条件。2从目前的滩槽格局和航道变化方向看，江心洲水道航道条件目前处于相对较好的时期，如不对正
13、在发生不利变化的航道边界加以控制，过渡段航道条件将迅速恶化，等问题出现后再开展整治工程将事倍功半，因此，抓紧时间施行航道边界守护工程非常必要且紧迫。3通过工程措施对河道内关键洲滩、岸线部位进展控制，同时修复和加固前期工程薄弱环节，稳定根本滩槽格局，防止不利变化持续开展，维持目前较好的滩槽形态和良好的航道条件。4工程设计中因地制宜采用适宜的航道整治构造，并针对本工程地质和流速流态特点，创新采用新构造和新工艺，如根据心滩和上何家洲护岸土质差、排水差特点，采用程度排水管、加大盲沟、滩顶铺设三维加筋网垫等措施改善护岸稳定性，针对一期护岸屡次崩岸原因针对性研究加固部位及加固措施等，丰富和航道整治工程设计
14、领域技术，为后续类似工程设计提供借鉴和参考。【参考文献】：p 1程小兵，李一兵等.长江下游江心洲河段航道整治工程可行性研究报告R.天津：交通运输部天津水运工程科学研究所，2023.2程小兵，平克军等.长江下游江心洲河段航道整治工程工可阶段河工模型试验研究R.天津：交通运输部天津水运工程科学研究所，2023.3王建军，进等.长江下游江心洲河段航道整治工程平面二维数学模型研究R.天津：交通运输部天津水运工程科学研究所，2023.4唐金武，由星莹等.长江下游马鞍山河段演变趋势分析p J.泥沙研究，2023，1：30-35.5陆英，平克军等.长江下游江心洲-乌江长河段河床演变宏观分析p 研究J.水道港口，2023，4：315-320.6白静，李一兵.长江下游江心洲水道河床演变分析p 及趋势预测J.水道港口，2023，5：347-351.7程小兵，李旺生.长江下游江心洲河段航道整治工程护岸及心滩守护构造专题研究R.天津：交通运输部天津水运工程科学研究所，2023.第 页 共 页
