摘要：砼较沉排工程在江新洲洲头北岸实施后，已显示出它抗冲刷能力强、整体性能好的优点。加固后该段江岸水流平顺、流速减缓，沉泓向右岸推移的趋势得到明显遏制；江岸无冲刷、崩岸发生；铰链排未发生脱块、移动等现象；江岸由冲刷变为逐渐淤积。因此可认为铰链排护岸在本工程应用中达到了预期的效果。
关键词：砼铰链沉排 长江 护岸工程 应用
1工程概况
江新洲位于长江中游末端，属江西省九江县所管辖。江新洲河段为分汊河段，从九江长
江大桥以下长江进入江新洲分汊区，河道渐宽。右汊较为顺直，左汊较为弯曲。20世纪80年代后左汊进口处由于左岸沙滩淤长，深泓右靠，使江新洲洲头受水流顶冲，洲头两侧崩岸严重。
江新洲江岸加固工程砼铰链沉排区位于长江左汊河道，江新洲洲头北岸。此区迎流顶冲、
流场紊乱、流速大。根据附近湖口水文站实测成果，在河段中水位时，平均流速1.37m/s，近岸流速1.29～1.59m/s，因受水流的冲刷，岸坡崩塌严重，最陡坡度达到1:0.7，河底深泓最低高程约-16.12m（黄海高程，下同），水下岸坡1:1～1:3，河床土体为粉细砂淤积层。为稳定河势，维护洲头稳定，阻止深泓持续向右侵蚀，确保大堤安全，经过方案比较确定，在洲头北岸14+200～14+800处采用砼铰链排固岸措施，对此段江岸进行重点整治。
2沉排设计
2.1砼铰链排护岸断面设计
根据长江的河势变化、水流特点及江岸的地质条件，确定江新洲洲头北岸14+200～
14+800段江岸加固采取下列断面形式：枯水位以下铺设砼铰链排，当岸坡陡于1:2时，抛投装砂土工织物袋补坡至1:2时坡度后再铺设铰链排。排首系排梁固定，铰链排在下端坡脚处于平铺15.0m。在护坡坡脚处抛投15m宽透水四面六棱体框架，抛投3层。其断面形式见图1。
2.1.1装砂土工织物袋补坡
由于此段江岸较陡，且岸坡土体为粉细砂，地质条件较差，最陡处达到1:0.7。为了保证
岸坡的稳定和排体的安全，必须对此岸坡进行抛投补坡。根据江岸的实际情况，我们采用装砂土工织物抛投补坡至1:2。装砂土工织物与通常采用的抛石补坡比较具有以下优点：①对岸坡土起到一定的反滤作用，防止岸坡砂土流失造成崩岸；②对铰链排的衬底土工布起到一定的保护作用，避免了抛投块石刺破衬底土工布。土工织物袋用200g/m2土工布缝制成φ100×200cm的土工布袋。土工布袋由厂家按设计要求加工，其土工织物性能见表1。
2.1.2 透水四面六棱体框架减速促淤
针对此段迎流顶冲，水流条件较紊乱，横向环流流速较大，对岸坡坡底淘蚀作用较强等实际
情况，我们在此段坡脚抛投15m宽透水四面六棱体压脚，抛投3层。当底层水流流经透水四面六棱框架，流速减小，所携带泥沙就可淤积在坡脚抛投区域，保证了岸坡的稳定。四面六棱体砼杆件断面尺寸10cm×10cm，高1.0m，架立钢筋φ10，砼标号C15。
2.1.3系排梁固定排首
根据现场实际情况我们采用两种形式的系排梁固定排首。
（1）在14+700～14+800段，此段枯水位以上岸坡较平整，条件较好，我们采用现
浇50%埋石砼系排梁，系排梁底宽1.2cm，顶宽2.0m，高1.2m，梁顶高程8.12m，系排梁内埋φ20系排拉环。
（2）在14+200～14+700段，因为此段历年堆石，如进行现浇埋石砼，需拆除此堆
石。由于底层堆石已和岸坡相互咬合，拆除会造成岸坡失稳。故此段系排梁采用组合钢梁。组合钢梁由坡顶埋石砼系排墩拉结钢索固定。其平面布置见图2。
表1 土石织物性能表
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材料 窄样条拉伸 梯形撕裂强度 CBR顶破 垂直渗透 等效孔 断裂强度 断裂伸长率 (kN) 强度（kN） 系数（cm/s） 径O95 （kN/5cm） （%） |
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200±5g 高强机织 ≥6.79 1×10-2 0.09 土工布 ≥3.01 ≥2.46 ≥34.6 ≤17.8 ≥1.00 ≥1.02 |
2.2砼较链排排体设计
根据计算和工艺的需求，拟定铰链面板尺寸为60cm×60cm厚10cm。砼面板间
φ16U形螺栓连接，砼面板底部铺设380g/m2反滤土工布，土工布与排体系结，衬底土工布性能要求见表2。排体形式见图3。
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材料 窄样条拉伸 梯形撕裂强度 CBR顶破 垂直渗透 等效孔 断裂强度 断裂伸长率 (kN) 强度（kN） 系数（cm/s） 径O95 （kN/5cm） （%） |
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380±5g 高强机织 ≥12.2 1×10-2 0.05 土工布 ≥5.42 ≥4.43 ≥34.6 ≤17.8 ≥1.80 ≥1.84 |
由于该段江岸地处迎流顶冲地段，须对排体进行风浪作用下稳定及抗掀起校核。
（1）风浪作用下排体的稳定性校核采用下列公式计算
式中：——浪高（m）；
——护坡厚度（m）;
——护坡材料容重（kN/m3）
——水容重（kN/m3）
经计算=2.8&<5.7满足风浪作用下稳定要求。
（2）抗掀起校核按下式计算
式中：——临界流速（m/s）；
——系数，取=2；
——护坡的相对浮容重（kN/m3）；
——重力加速度（m/s2）;
——护坡厚度（m）。
经计算=2.43m/s，大于水下流速，故排体满足抗掀起稳定要求。
3 沉排3.1 沉排工艺
根据工艺的需要，选择单块体宽22m，按照江岸实际所需护岸长度确定排体长44～
75m。为了使排体平顺、准确地沉放到设计位置，根据本工程的实际情况，经反复试验确定的工艺见图4。
3.2 抛投装砂土工织物袋补坡
因沉排区水下岸坡约1:1～1:1.5左右，要求抛投土工织物袋将岸坡调整到1:2.0，补坡抛
投砂袋26750m3。土工织物砂袋抛投工艺为：搭建抛平台→平台定位→土工袋灌砂→抛投砂袋。
灌砂采用砂泵从江底将砂泵入深仓驳，运到现场再用砂泵将砂泵入袋内。为防止袋内返水
将砂溢出，在袋口设30～40cm的高强钢丝滤网，待砂袋灌满后即可停砂泵，拆除滤网，缝合袋口。
图4 沉排工艺图
抛投前先对抛投区进行断面复核，计算抛投量。平台定位用400t方驳在抛投区上游抛锚定位，抛投平台挂在方驳下游侧，在定位船下游长度方向进行断面抛投。砂袋抛投只待砂袋灌满封口后将闭门钢丝绳松掉，活页门张开，砂袋即可滑出钢筒沉入江底。
为确保砂袋准确到位，采用10m×10m网格进行抛投量控制。时根据抛投试验参数控制平台的位置、抛投提前量使抛投断面达到设计要求。
3.3 沉排工作船加工
沉排工作船采用2艘400t平板驳拼装，工作船设有拼排平台、拉排梁、卡排梁等，工作
船配有6台锚机作为移船动力，配4台5t卷场机作为拉排动力。在工作平台前沿设2台2t卷扬机作起重用，工作船所有动力由120Kw发电机供给。工作船立面布置见图5。
3.4 拼排及排首系接
铰链排衬底土工布采用300g/m2高强机织土工布。土工布由厂家按每块排体的面积加工好
运到现场，铺土工布前先将布卷成22m长的布卷，人工抬运上工作平台，按排体单元长度展开，平铺在平台上。在铺好的土工布上用人工将砼方块从运输船抬到平并按要求布置，然后用卡环将方块纵横向联结，再将排体与土工布系结，使土工布与排体连成一体。
每块排第一单元体（排首）拼接好后，岸侧与排首钢梁连接，江侧与拉排梁连接，用两个
5t卷扬机和两个滑轮组及陆上地锚将排首缓慢从平台滑出，当排体滑出平台上剩一排砼块时，放下卡排梁，将排卡住，同时工作平台与岸上系排梁对位，卸去排首钢梁，将砼块用卡环逐个与系排梁连接，则排首系接完成。
3.5 沉排及采取的措施
沉排时只需提升卡排梁，起动机拉排梁卷扬机和锚机，工作平台向江平移，排体即缓慢滑
出平台下沉。为了确保排体准确沉放到位，避免在过程中排体出现翻折、散排等现象，在中采取了下列一些措施，达到了理想的效果。
3.5.3 毛竹加固排体
因沉排区迎流顶冲、流场紊乱、流速较大（实测最大流速达2m/s），在此情况下沉排，排体易翻折，特别是排尾沉故时，翻折的可能性更大。为此过程中在排体横向采用毛竹加固措施。根据情况，加固范围一般在排尾10～20m，间隔两排砼块加一道毛竹。视水情况，若是回流区，在排体上、下游侧纵向各加固一道毛竹；如无回流，只在上游侧加一道毛竹。此项措施增加了排体的整体性，提高了排体的抗翻折能力。
3.5.2钢丝绳调整排体受力条件
排体是由砼块拼接而成，最大排由3317块砼块拼成，为使每块砼块纵向拉筋不致因受力
不均被拉断而造成散排，在拉排梁及排首梁上按砼方块间距设拉环，将钢丝绳穿在拉环内，绳头系在梁的两端，用钢丝绳穿在拉环内，绳头系在梁的两端，用钢丝绳来调整方块拉环的拉力，采取这一措施，过程中砼块的钢筋拉环无拉断的现象发生。
3.5.3排尾采用砼排尾梁配重
因排尾距岸较远且水深超过20m，为保证排尾能准确沉放到位，排尾下沉采用砼排尾梁配
重措施。排尾梁按排的宽度设置6根，采用6个滑轮组及脱扣装置与排尾梁边接。排尾梁系结好后起动拉排梁卷扬机，提升卡排梁，排尾缓慢下沉，边下沉边将工作船向江中平行移动，直到排尾按要求沉放到位，然后将脱扣装置插销抽出，排尾与脱扣装置脱开。
4结 语
砼较沉排工程在江新洲洲头北岸实施后，已显示出它抗冲刷能力强、整体性能好的优点。
加固后该段江岸水流平顺、流速减缓，沉泓向右岸推移的趋势得到明显遏制；江岸无冲刷、崩岸发生；铰链排未发生脱块、移动等现象；江岸由冲刷变为逐渐淤积。因此可认为铰链排护岸在本工程应用中达到了预期的效果。
砼铰链沉排作为近年发展起来的一项新型护岸技术，其设计、可借鉴经验较少。在沉排设计、过程中，通过与单位密切配合和反复试验，解决了一些技术问题，为以后的设计及可提供一些有益的借鉴。
4.1 排体宽度及搭接长度确定
排体宽度直接关系到整个工程造价的大小和工艺。排体宽度过大，则用船吨位大，
过程中容易产生排体折叠、脱落、翻转等现象；排体宽度过小，则排体块数多，总的搭接宽度加大，工程投资增加。在本次工程设计、过程中，曾选定排体宽度15m、22m、28m进行比较。采用28m宽排体，难度太大，最后予以否定；采用15m宽排体，借用毛竹加固支撑可以沉放。根据经济比较最选定排体宽度为22m。排体搭接长度受沉排时水深和工艺控制，设计时选用搭接2m宽，过程中，未出现开天窗现象。如果排体长度较小，水深小于10m搭接长度可以减小至1.0～1.5m。
4.2 装砂土工织物袋抛投补坡效果
装砂土工织物袋作为抛投材料进行护岸在本次工程设计时，未见国内介绍此方面有关设
计、经验。通过本工程的和运行观测，我们认为：对于粉砂土质江岸，采用装砂土工织物袋代替块石进行江岸抛投补坡，能有效地阻止长江枯水位时，江岸内侧地下水反向渗透破坏，具有良好的保土性和透水性。而且土工织物还具有工厂化生产、砂可就地取材、简便等优点。其工程造价与抛石相当。
4.3 透水四面六棱体框架压脚
透水四面六棱体框架作为一种新兴的固岸技术，在本工程中发挥了它独有的作用，弥补了
铰链排尾部抗冲刷能力弱的缺点，变被动冲刷为主动淤积，确保了铰链排护岸与坡脚防护联成一有机整体。