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合金钢网石兜在钱塘江强涌潮地段治险中的应用
作者:浙江银河防汛物资有限公司 郑士元

1. 自然概况

   钱塘江江道弯曲,水流紊乱,浪高流急、凹岸顶冲、 基础掏刷严重。粉沙性河床为游荡性江河,每逢大潮和洪水季节,大险、小险不断,主流逼近堤岸,河床下切,岸滩塌陷,冲淘深度可达 20 多m 。河床变迁大,是该江域的特性,给海塘安全带来隐患,须控制河床摆动,控制水流方向,以达到安全泄洪渡汛的目的。
     萧山围垦二十三工段东与绍兴接壤,北与海盐尖山遥江相望,是钱塘江人海口,属涌潮冲击强度最大、流速最快的地段之一,该工段实测水流速度 1lm/s ,涌浪冲击强度 7t/m2 ,涌潮高度为 2.5m ,潮差 8m 左右。选择在该工段进行 合金网兜、格宾网、合金网袋、合金石笼、合金网软体排、金属扩张网 等 护底防冲试验选址合理,具有代表性。
     萧山围垦二十三工段垦区占地面积 60km2 ,新建干堤 12km ,因水文条件恶劣,险工、险段时有发生,采用传统抛块石、钢筋笼、 4t 异型块体组成丁坝,挑流治理的工程 措施及采用综合办法控制险情的发展,这些方法在一定时期内,一定程度上起着一定的作用,但仅属于治标而不治本,累计 1998 年在 12km 海塘用去治理费用 700 万元。多年来,这些险段每天派专人监护,一旦出现河床下切,影响堤防安全就立即抢险修复水毁工程。东线一带的抢险费用平均在 600 元/m 年以上,尽管如此,险工还是没有得到根本治理。

2 . 钱塘江萧山段海塘历年治险启示

     长期以来,采用传统的钢筋笼、抛石、丁坝等措施, 其作用原理是利用坝身挑流改变水势状态,使江流远离大堤,主流回归江心,促使岸滩淤积,对干堤基础避免顶冲,从而达到险工脱险的目的。钱塘江属粉沙淤泥性河床,又是涌潮地段,浪高水急,河床变化情况复杂,河床坡脚失稳,岸滩崩塌时有发生,主流直逼堤趾,而丁坝迎水面雍高水流在丁坝尾端产生高速涡流冲刷, 掏空基础,致使干堤边缘为深水主河床,工程险情时有发生。为了解决这一难点而延长丁坝,由于基础薄弱所致,造成首部留在江中,尾端被洪水切断,从而使河床主流逼近。分析原因,主要是采用钢筋笼、竹笼,焊接的钢性结构不易变形,受涌潮冲击而解体,或因海水的腐蚀而断裂,当单个块石的重力减去浮力作用发生的阻力小于涌潮急流产生的冲击力时,块石被冲失,导致土崩坝解体。由于险工段不能彻底根除,需不断投入人力、物力、财力除险加固。东线海塘 12km ,每年累计加固费用 600 万元,不断抛入块石 14万 m3 ,江河淤积,在钱塘江整治、消除险工段时,找到一条既经济合理,又行之有效的技术措施,是水利部门研究的课题。

3. 海塘结构和护趾防冲

     本试验段堤防高程在 12m 左右,堤脚的压力和水平推力巨大,护趾、护滩、保堤防是一项治险工程,因此在 1997 年东线二十三工段新建堤防设计结构时,针对治险的要求采用阶梯形,高程 5m 处设 5m 宽平台一个,可通汽车、吊车等机械进入平台进行抢险。建成后,涌潮急流不断冲刷滩地和堤趾,甚至超过堤趾—lm 高程,出现险情,后回填 11 大块石 4t 异形块体进行镇压层抛投,同样冲失严重,一年多次发生险情,多次补抛抢险,仍不能根本解决问题。

4. 合金钢网石兜 ( 箱 ) 的性能

     合金钢网石兜 ( 箱 ) 采用合金钢材料编织成兜形或箱形,内装填块石,用于护底护趾具有下列优异性能:
    (1) 由于采用合金钢材料制成,具有强度高、耐腐蚀性能好、使用寿命长的优点。
    (2) 网石兜 ( 箱 ) 的使用,使相互独立的块石构成一个整体,在实施投放后,还可在兜与兜之间再串接,以形成更大的整体,有了这种整体凝结力后,就可减小单个块体的质量。
    (3) 网石兜所构成的整体具有很大的柔韧性,而块石间的间隙增多,既可缓解水流的冲击,提高其抗冲击能力, 而其柔性又可补偿和适应地基的塌陷,阻止水流对堤基、堤趾的进一步淘刷。

5. 应用实例

    合金钢网石兜装填块石形成柔性块体进行护滩、护趾,于 1999 年 8 月在围垦二十三工段应用。应用堤段长 300m ,施工时以顺抛为主。在料场用挖掘机将块石装入网石兜,用吊车吊到汽车上,运至工地后用吊车吊至险段安装就位。也可用人工或机械在施工现场装兜,减少驳运费用。
    该地段过去因抢险需要,一年要抛投块石或异形块体 6 次左右,每 m 断面耗费 1000 元以上,采用网石兜柔性块体后,经过农历八、九、十月大潮汐的冲击,网石兜未出现锈蚀、漂移和基础掏空现象,有一顶冲地段,网石兜自动补偿了掏刷的空洞,阻止冲刷的发展。在网石兜的应用地段出现了积淤,使网石兜和堤趾、河床融为一体,堤趾 . 滩趾得到稳固。该段前后 lkm 对比段,因未采用网石兜护滩护趾,出现险情,抛块石或异形块体 4~6 次,以每次每 m 段面 5m3 计,累计每 m 断面抛 25m3 左右,按 45 元/m3 计,每 m 断面耗资 1000 多元。采用网石兜的成本为每 m 断面 600元,半年即可收回成本,随着时间的延长其综合经济效益更加明显。

6. 结语

    根据本市海塘造价分析,基础费用占总造价的 70 %~ 80 %,因此,选择基础防冲性能优良、投资省的产品与技术,确保大堤安全,具有很大的社会效益与经济效益。单纯强调堤身质量和控制河势不足以从根本上消除险情,实践证明,本次应用合金钢柔性网石兜在强涌潮地区,护底护趾是成功的,对确保大堤安全,减少经济投入作用巨大,体现了科学是第一生产力的巨大威力,值得推广应用。根据理想防冲护堤产品的性能要求和现有产品存在的种种局限性,浙江银河防汛物资有限公司开发了堤岸防护合金网兜、格宾网、合金网袋、合金石笼、合金网软体排、金属扩张网 等产品 新材料、新技术、新工艺、新产品合金网件柔性块体系列产品,并获得多项国家发明专利认证。所谓合金网件柔性块体是包括合金网石兜(箱)和合金网互连混凝土柔性板块等系列产品。

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公司经营范围包括:防汛物资、抢险物资、抗旱物资、防洪物资。

   防汛物资、抢险物资、防洪物资 :(1)合金网、网兜、钢丝网兜、合金网兜、合金钢网兜、合金钢网石兜、合金网袋、合金钢网袋、合金钢丝网袋;(2)石笼网、合金石笼;(3)网石箱、合金网箱、合金网石箱、合金钢网石箱、镀锌镀塑网石箱、金属扩张网、金属扩张网网石箱、合金扩张网箱;(4)格宾网、钢丝格宾网、合金格宾网、合金钢丝格宾网、镀锌镀塑格宾网;六角网、合金钢丝六角网、合金钢丝四角网;(5)合金生态护坡板、合金网软体排、合金网生态护坡组合板、柔性砼板块;(6)安全网、合金安全网、密目合金安全网;(7)喷浆网、镀锌网、拧花网、护栏网、金属丝网;(8)充石网袋、充石网箱、 网石袋 、 金属扩张网 , 网罩、拉锚索 (2T-1000T) 、草包、麻袋、编织袋、救生衣的制造加工;土工布、毛竹、建筑材料。

   抗旱物资 :机电设备、喷灌设备、五金等批发零售。

   工程技术 :合金钢丝网袋系列产品在工程应用中,施工、安装的技术指导及土石方工程和抢险安装。

制作单位:浙江银河防汛物资有限公司(原杭州银河防汛物资有限公司)

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