第２期 ２０１２年２月 广东水利水电 ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹＤＲ０Ｐ０ＷＥＲ Ｎｏ．２ Ｆｅｂ．２０１２ 软体柴排与石笼护坡相结合的护岸工程设计与施工要点 刘铭飞 （辽宁省东水西调工程建设局，辽宁沈阳 １１０００３） 摘要：通过工程实例，详细阐述了采用聚丙烯布软体排与铁丝石笼护坡相结合的平顺护岸形式设计要点，并介绍了软体 柴排制作过程与施工方法，指出了该护岸形式整体性强、固滩促淤作用好、运行方便、施工质量易于掌握等优点，为辽河类 似险工护岸工程提供参考。 关键词：软体柴排；石笼护坡；护岸工程；设计与施工 中图分类号：ＴＶ８６１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８—０ｌ１２（２０１２）０２—００４６—０３ １工程概况 石笼护坡顶高程的选择基本以滩唇实际高程为准， 采用１０．０ｍ作为护坡顶高程。铁丝石笼厚为０．４ｍ，其 下铺设４００ｇ／ｍ 的无纺布 ，水上设计边坡坡比不小 于１：２．５，对较缓边坡，按实际较缓边坡控制。枯水位 ６．９ｍ以下设计标准断面见图１所示。 辽河铁匠炉护岸险工位于台安县铁匠炉村附近，总 长度为１ ０００ｍ，该处险工河道弯曲大，近似呈“Ｕ”字 形，受汛期洪水的影响，弯道横向环流淘刷河岸严重，弯 道顶点距套堤不足３０ｍ。该段最高塌岸速度达１０ｍ／ａ， 尤其是１９９４年、１９９５年两次大洪水冲刷使河床变化加 剧，深泓紧逼左岸。 该段河道主河槽宽为８０—１９０ｍ，枯水河槽宽为８０ —１１０ｍ，平均水深为３．６ｍ，最大水深为５．０ｍ，枯水水位 图１枯水位６．９ｍ以下设计标准断面示意（单位：ｍｍ） 为６．９ｍ，对应枯水位流量为２７．４ｍ ／ｓ，河底比降为 １／５ ０００～１／６ ０００，河滩滩面横向比降为１／２ ０００。滩唇 高程在９．８—１１．３ｍ之间。 ２工程总体布置 ３护岸工程设计要点 ３．１铁丝石笼设计 １）护面厚度设计与稳定计算 根据《堤防工程设计规范》（ＧＢ５０２８６—９８）的规 定，在波浪作用下，斜坡堤干砌石护坡的护面厚度ｔ（ＩＴＩ） 由计算得ｔ＝０．２０ｍ。辽河最大流速为２．０８ｍ／ｓ，根据工 程的实际经验 Ｊ，块石护坡厚度取０．４０ｍ，采用铁丝石 笼护砌，石笼采用８ 铁丝编制，铁丝笼网格为１２ｅｍ× １２ｅｒａ，块石粒径为２５—３０ｅｒａ之间，单块质量不得小于 ２５ｋｇ。 采用聚丙烯布软体排与铁丝石笼护坡相结合的平 顺护岸形式，依据辽河左岸铁匠炉险工治导线及实测河 道纵横断图与地形图，该河段枯水位为６．９ｍ，拟建护岸 段长为１ ０００ｍ，设计每块排体宽为２５ｍ（压缝０．５ｍ）， 沿河道横向沉护，考虑河套弯曲及布排的收缩，取排体 制作宽度为２７ｍ，设计４２块排完成１ ０００ｍ的施护长 度。桩号在０＋５００—１＋０００之间，柴排沉护的长度根 据具体情况而定，一般超深泓线为３～５ｍ，对水下由于 无纺布与砂土的摩擦角为３０ ，坡比按最陡处考 虑为１：２．５，坡角为２１．８。，则块石护坡与无纺布沿堤坡 滑动的安全系数为：Ｋ＝ｔｇ３０／ｔｇ２１．８＝１．４４，块石与无纺 底坡较陡，为确保沉排后排体不产生下滑现象，首先采 用抛石还坡，根据辽河多年软体沉排护岸的施工经验， 水下边坡为１：２．５已基本稳定，故抛石还坡控制坡度不 布满足堤坡抗滑要求。 ２）护坡顶部处理与底部锚固 小于１：２．５，然后沉排。在水面线垂坡部分尽量采用削 坡处理。 为使护坡顶部与滩面衔接良好，以防止在洪水期 （超过造床流量）形成后部淘刷，并阻止滩面雨水或河 收稿日期：２０１１—１１—２４； 修回日期：２０１１—１２—２８ 作者简介：刘铭飞（１９７４一），男，硕士，高级工程师，主要从事水利工程建设管理工作。 ・４６・ ２０１２年２月 第２期 刘铭飞：软体柴排与石笼护坡相结合的护岸工程设计与施工要点 Ｎｏ．２ Ｆｅｂ．２０１２ 水入侵，防止坡面遭到破坏，将石笼向外延长１～２ｍ，用 浆砌块石将上部无纺布压住，浆砌块石深为０．８ｍ，宽为 ０．５ｍ。 在铁丝石笼水上护坡没有进入枯水位以下的部分， 采用沟槽锚固法，其尺寸为１．０ｍ ｘ １．０ｍ，用毛石将部 分无纺布压人槽内。经计算，河床发生造床流量时最大 的冲刷深度为０．４６ｍ，该锚固结构距离深泓线较远，流 速较小，满足冲刷深度的要求。 ３．２软体柴排护脚设计 １）结构设计 软体柴排采用丙烯布护底，丙烯布为双层，用 ＋１０ｍｍ乙烯绳拉成１．０ｍ ｘ １．０ｍ方格网，垂直水流方 向用６１０ｍｍ，平行水流方向用 ８ｍｍ，四周边绳采用 ＋１４ｍｍ乙烯绳加固，将乙烯绳缝制在双层丙烯布中间， 并将聚丙烯布同无纺布搭接、缝制在一起。丙烯布上铺 设１．０ｍ×１．０ｍ方格柞把，柞把直径为１０ｃｍ，每２５ｃｍ 用铁丝捆１道，上下柞把交点用１４ 铁丝绑扎，作为排体 骨架，把格内均匀铺设１０ｃｍ厚柞条垫层，将乙烯绳与 柞把用８ 铁丝扎紧。 ２）排长设计 排体水上部分 水Ｅ和水下部份 Ｋ下在设计中应分 开计算排体长度，当河流靠近岸边时，采用深泓线计算； 若深泓线远离岸边，可根据冲刷深计算。本工程深泓线 靠近岸边，所以采用深泓线计算方法计算排体长度（仅 以０＋７５０最为不利断面计算为例），经计算：Ｌ＝Ｌ ｋ ＋ Ｌ，Ｔ＝４０ｍ。 ３）软体排压载设计 根据《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》 （ＳＬ／Ｔ２２５—９８）附录Ｄ软体排压重要求规定，当流速 小于等于３ｎＣｓ时，可以采用１ｋＰａ排压。该险工段洪水 期最大流速Ｖｍ。 ＝２．０８，小于３ｍ／ｓ，因此软体排压载采 用１ｋＰａ，每ｍ 需要压重１００ｋｇ。 设计边载采用混凝土块、中间采用混凝土块压载， 布置成梅花形，其间抛投块石的组合方案。砼预制块为 长方形，长度为０．８０ｍ、宽为０．２ｍ、高为０．２ｍ，内用８ 铁丝做骨架，砼标号为Ｃ１５，体积为０．０３２ｍ。，每块重 ７５ｋｇ。混凝土块首先在四周布置，中间混凝土块按每 ｍ 为１００ｋｇ呈梅花形布置，并用８ 铁丝固定在软体排 尼龙网上，以使软体排不被掀起冲走。混凝土块按每 ｍ 为ｌＯ０ｋｇ布置。排体沉入水底后在混凝土块中间抛 投块石，每ｍ。方格内抛块石０．３ｍ ，柴排压石最小粒径 应不小于３０ｃｍ。 ４）软体柴排稳定性计算 ①排体抗漂浮稳定性 对静水下坡面上排体抗浮稳定性判别，经计算排体 上下水头差为Ａｈ＝０．２ｍ≤ｌｉ ３ｍ，满足设计要求。 对风浪作用下稳定性判别，经计算，风浪作用下稳 定性由稳定系数Ｓ ＝０．６７＜２，满足要求。 ②排体边缘抗掀动稳定性 排体边缘不致被掀起的条件，是该处的流速必须小 于某临界流速 ，经计算 ＝４．８ｍ／ｓ。该河段河底最 大流速为Ｖ＝２．０８ｍ／ｓ，Ｖ＜ 排体稳定。 ③排体连同压重沿土坡面的抗滑稳定性 取最不利情况，最大坡角为 ＝２１．８。。按规范中 公式计算，排体上下游水位差为５ｈ＝０．２ｍ≤１．４５ｍ，满 足要求。 ４聚丙烯布软体柴排施工要点 ４．１聚丙烯布软体排制作 １）布桩：按间距为１ｍ，宽为２７ｍ，长度根据水下软 体柴排长度确定桩数、桩位，桩长为３０ｅｍ，钉人地下 ２０ｃｍ。 ２）铺布：把聚丙烯布平铺在地面上，若布幅不够， 应先缝接达到设计要求，有破损处应予修补或更换。将 聚丙烯布按规定尺寸裁剪好，拼成大片，搭接０．５ｍ，接 缝不得垂直于最大荷载方向。接缝针脚密度应使排体 在受荷载时不至绽开或破裂。 ３）连底网：把聚乙烯绳按经向＋１０ｍｍ、纬向 ＋８ｍｍ、边绳＋１４ｍｍ绕桩拉紧。 ４）缝排：人工缝制成排。用 ０．３ｍｍ聚乙烯线将 绳与聚丙烯布扎结在一起，并在排的四周用＋１４ｍｍ聚 乙烯绳与布扎结成一体，将中筋固定在边筋上，预留绳 长１—２ｍ，做固排、联排之用。 ５）铺柴排：聚丙烯布上铺设１．０ｍ Ｘ １．０ｍ方格柞 把，柞把直径为１０ｅｒａ，每２５ｃｍ用１４ 铁丝捆１道，上下 柞把交点用１０ 铁丝绑扎，作为排体骨架，在方格内均 匀铺设１０ｅｒａ厚柞条垫层，将乙烯绳与柞把用８ 铁丝扎 紧。 ４．２软体柴排护岸施工方法 １）整坡：按设计整治线进行施工放线，然后按设计 边坡进行人工修坡，并进行压实，达到设计要求。 ２）沉排：将按设计尺寸缝制好的聚丙烯布软体柴 排运到施工现场，按设计长宽方向摆好。顺序为从下游 向上游施工。沉排为水上施工，采用主要设备为绞磨、 浮筒及木船。沉排施工时先打开部分软体排（宽约为 ８ｍ），把预制混凝土块用铁丝绑在软体排受力筋结点 处。排头上游侧系一浮标，入水侧排头用适当长的聚乙 ・４７・ ２０１２年２月第２期 广东水利水电 Ｎｏ．２ Ｆｅｂ．２０１２ 烯绳（把排头出露受力筋分组串连）均匀绑在排头竿 用聚丙烯布软体排与铁丝石笼护坡相结合的平顺护岸 整体性强，对河道纵横变形适应性好，强度高、韧性好， 有较强的透水性，能够抵抗流速冲击，且施工简易，对上 下游、左右岸水流条件影响小，能较好地起到固滩促淤 上。排头竿均匀系上对岸拉力钢丝绳。沉排时，先将其 顶端固定在岸上，另一端用木船拖到预定位置处，然后 沉放，作业方向从岸边向河心、从下游往上游推进。施 工时要注意均匀加力，把排慢慢拖人水中。拖人４～ ５ｍ，停下来打开一段软体排、绑上混凝土预制块，直至 排头拉至设计位置为止。坡项采用石笼枕压载。慢慢 作用，具有投资省、造价低、运行方便、施工质量易于掌 握等优点。 参考文献： 松开拉紧的绞盘，使软体排在自重和压载的作用下，沉 入水底。然后划船解下排头竿，开始下一块排的施工。 ［１］尉成海．土工织物在辽宁省河道护岸工程中的应用［Ｊ］． 中国防汛抗旱，１９９４，（１）：４４—４７． ３）抛石压载：聚丙烯布软体柴中间采用抛石压载。 压载按设计要求，由头部一次向排尾压载，防止排体下 滑。 ５结语 ［２］ 李颖．辽河盘锦段丁坝护岸设计与施工的实践与体会［Ｊ］． 水利建设与管理，２０１０，（８）：８—９． ［３］ 孔庆铨，王述瑶．土工织物在辽河护岸工程中的试验研究 ［Ｊ］．东北水利水电，１９９１，（９）：２６—３３． （本文责任编辑王瑞兰） 工程于２００６年当年完工，至今运行效果良好。采 各８参８｛零 （上接第４１页） 承载力排序（见表９）。由表７和表８可知，利用主成分 分析法和ＴＯＰＳＩＳ方法评价的结果完全相同，这也从侧 面充分说明了主成分分析法在水资源承载力评价应用 中的可行性。 表９ ＴＯＰＳＩＳ方法评判结果 参考文献： ［１］ 钱正英，张光斗．中国可持续发展水资源战略研究综合报 告及各专题报告［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２００１． ［２］ 邵金花，刘贤赵．区域水资源承载力的主成分分析法及应 用——以陕西省西安市为例［Ｊ］．安徽农业科学，２００６， （３４）：５ ０１７—５ ０１８，５ ０２１． ［３］姚治君，王建华，江东，等．区域水资源承载力的研究进展 及其理论探析［Ｊ］．水科学进展，２００２，１３（１）：１１ １—１１５． ［４］ 陈洋波，李长兴，冯智瑶，等．深圳市水资源承载能力模糊 综合评价［Ｊ］．水力发电，２００４，３３（３）：１—１４． ［５］ 陈洋波，陈俊合，李长兴，等．基于ＤＰＳＩＲ模型的深圳市水 资源承载能力评价指标体系［Ｊ］．水利学报，２００４， （７）：９８—１０３． ３结语 区域水资源承载力综合评价是一个多因素、多指标 ［６］ 郭天印，李海良．主成分分析在湖泊富营养化污染程度综 合评价中的应用［Ｊ］．陕西工学院学报，２００２，１８（３）：１— ４． 的复杂系统。靠单一的一项指标来评价水资源承载力 状况，难免产生片面性。主成分分析法能够在保证原始 数据信息损失最小的情况下，经过线性变换和舍弃部分 信息，以少数的综合变量取代原有的变量，使数据 结构大为简化，并且客观地确定权数，避免了主观随意 性。 ［７］何晓群．现代统计分析方法与应用［Ｍ］．北京：中国人民 大学出版社，１９９８． ［８］徐建华．现代地理学中的数学方法［Ｍ］．北京：高等教育 出版社，２００２． 本文将主成分分析法引入到塔里木河流域水 资源承载力综合评价中，该方法评价体系完整严谨，数 学物理意义清晰，结果可靠性高，取得了满意的效果，评 价结果合理、可信，为区域水资源开发利用提供了可靠 依据。 ［９］ 黄辉．塔里木河流域水资源合理配置研究［Ｄ］．乌鲁木 齐：农业大学，２００８． ［１０］杨丽雯，何秉宇，张力猛．基于ＥＳＶ对塔里木河流域生态 环境问题成因的重新认识［Ｊ］．干旱区资源与环境， ２Ｏ０４，１８（５）：２４—２８． （本文责任编辑王瑞兰） ・４８・
