地質(zhì)雷達在長江安慶段護岸探測中的應(yīng)用

殷京生

（安慶市長江河道管理處一分處，安徽 安慶 246003）

1 引言

安慶河段位于長江下游安徽省境內(nèi)，河勢復(fù)雜，三峽工程運用后，河道沖刷明顯，局部近岸深槽刷深、岸坡變陡，多處岸段崩塌頻發(fā)，嚴重威脅兩岸堤防防洪安全。安慶河段廣成圩、鵝眉洲頭及左緣等重要洲灘岸段未得到有效控制，危及上下游河勢穩(wěn)定。保障防洪安全和維護河勢穩(wěn)定是河道治理的首要任務(wù)。

2 探測斷面分布及儀器設(shè)備

為研究該河段已建護岸工程的現(xiàn)狀，對安慶河段同馬大堤六合圩～曙光下、雙河口閘上下、官洲右緣、池州江堤楊家套～小閘口段、安慶江堤振風(fēng)塔共5 處典型護岸段拋石護岸區(qū)，運用地質(zhì)雷達局部探測。各處拋石護岸區(qū)各選取2 個斷面，共10 個近岸斷面進行水下測量，同時運用地質(zhì)雷達進行探測。

主要設(shè)備包括GNSS 定位儀1 套、地質(zhì)雷達1 套、回聲測深儀1 套等。此次對長江水底的地層和拋石勘測采用的設(shè)備是美國GSSI 地質(zhì)雷達（SIR-3000）系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括100 MHz（雙天線）屏蔽組合天線，CUII 控制單元，筆記本電腦監(jiān)視器（進行數(shù)據(jù)采集）。在測區(qū)布設(shè)了2 組臨時水位（分別為溝口下、躍進閘），進行水下斷面測量期間的比降水位觀測，同時收集了安慶水位站的水位。水下斷面測量測點間距控制在10 m以內(nèi)。水下斷面測量的平面定位采用TrimbleSPS461，水深測量使用HY1600 型回聲測深儀和地質(zhì)雷達系統(tǒng)進行同步觀測，由計算機采用南方自由行導(dǎo)航軟件控制同步采集定位坐標和水深數(shù)據(jù)。測量時偏航距控制在2 m 以內(nèi)。地質(zhì)雷達系統(tǒng)勘測采集模式為連續(xù)剖面勘測，觀測時長為200～800 ns，并根據(jù)現(xiàn)場水深情況調(diào)整實施觀測。

3 探測結(jié)果分析

地質(zhì)雷達觀測成果表明，同馬大堤六合圩～曙光下段近岸邊勘測起點處有約11～12m、4～5 m寬度的拋石分布，垂向厚度約1 m，不均勻。雙河口閘上下近岸邊勘測起點處有約25～30 m寬度的淤泥層（或類似淤泥層反射層），垂向厚度約1.5～2 m，厚度較均勻，未見明顯拋石層。官洲右緣斷面A05 靠近岸邊勘測終點處有約20～25 m 寬度的拋石分布，厚度0.50～1.50 m，不均勻，大部分比較零散。斷面A06 未見明顯拋石層。楊家套～小閘口段近岸邊勘測終點有約10～15 m寬度的拋石分布（隨坡分布），厚度0.50～1 m，不均勻。振風(fēng)塔處斷面A09 靠近岸邊勘測終點處至40～50 m有約10～20 m寬度的拋石分布，厚度0.50～1 m，不均勻，靠近岸邊的分布比較零散。該段中部江底可見有較硬的基底分布。斷面A10 靠近岸邊約有35 m 寬的淤泥層分布，淤泥層中或有零落的拋石（未形成層），但在雷達反射圖中不明顯。各斷面具體情況如下：

①同馬大堤六合圩～曙光下段（斷面A01、斷面A02）

地質(zhì)雷達觀測成果表明，斷面A01 靠近岸邊勘測起點處有約11～12 m 寬度的拋石分布，垂向厚度約1 m，不均勻。斷面A02 靠近岸邊勘測終點處有約4～5 m寬度的拋石分布，垂向厚度約1～1.5 m，不均勻。

②雙河口閘上下（斷面A03、斷面A04）

地質(zhì)雷達觀測成果表明，斷面A03 靠近岸邊勘測起點處有約25～30 m寬度的淤泥層（或類似淤泥層反射層），垂向厚度約1.5～2 m，厚度較均勻。斷面A04 未見明顯拋石層。

③官洲右緣（斷面A05、斷面A06）

地質(zhì)雷達觀測成果表明，斷面A05 靠近岸邊勘測終點處有約20～25 m寬度的拋石分布，厚度0.5～1.5 m，不均勻，大部分比較零散。斷面A06 未見明顯拋石層。

④楊家套～小閘口段（斷面A07、斷面A08）

地質(zhì)雷達觀測成果表明，斷面A07 靠近岸邊勘測終點處有約10～15 m 寬度的拋石分布（隨坡分布），厚度0.5～1 m，不均勻。斷面A08 靠近岸邊勘測終點處有約10～15 m 寬度的拋石分布（隨坡分布），厚度0.5～1 m，不均勻。

⑤振風(fēng)塔（斷面A09、斷面A10）

地質(zhì)雷達觀測成果表明，振風(fēng)塔處斷面A09 靠近岸邊勘測終點處有約15～20 m寬度的拋石分布，厚度0.50～1 m，不均勻，靠近岸邊的分布比較零散。該段中部江底可見有較硬的基底分布。斷面A10 有約10 m 寬度的拋石分布（分布在離靠近岸邊勘測終點處的40～50 區(qū)段），厚度0.50～1 m，不均勻。該段中部江底可見有較硬的基底分布，靠近岸邊約有35 m 寬的淤泥層分布，淤泥層中或有零落的拋石（未形成層），但在雷達反射圖中不明顯。

4 處置措施分析

4.1 總體方案分析

護岸段水上護坡基本是采用干砌石護坡的材料結(jié)構(gòu)型式。護岸加固段的干砌塊石護坡經(jīng)過10～20 年的運行，受風(fēng)浪和船行波的淘刷影響，局部區(qū)域存在水毀塌陷現(xiàn)象，這些地段的護坡面均有一定程度的局部水毀情況，為保持修復(fù)局部區(qū)域與原坡面的協(xié)調(diào)性，對這些破損坡面維修，按現(xiàn)護坡面的干砌塊石的材料結(jié)構(gòu)型式實施：干砌石的厚度為0.30 m，干砌石下方為0.10 m厚砂（碎）石墊層；整修后的局部區(qū)域護坡要保持與周邊護坡工程平順連接。

4.2 拋石護岸分析

受水流頂沖的急彎段、深槽近岸，深泓線離枯水位線60～80 m 甚至更近，拋石應(yīng)至枯水位至深泓；枯水位以下近岸較陡，向下逐漸變緩，應(yīng)拋至河床橫向坡度為1∶3～1∶4 處或一定深槽高程處，拋石寬度約70～100 m；枯水位以下較緩必須護岸時，視水流和河岸土質(zhì)條件及崩岸強度，一般控制在50 m 范圍，因此，拋石寬度60～80 m。

護腳塊石粒徑應(yīng)大于其抗沖粒徑，抗沖粒徑按下式確定：

式中：D——塊石粒徑（m）；V——垂線平均流速（m/s）；h——垂線水深（m）。

經(jīng)計算，D=0.20 m，結(jié)合工程實際施工條件，拋石平均粒徑選定0.25 m，拋石粒徑范圍為0.20～0.40 m，拋石粒徑不小于0.20 m。

拋石厚度的確定應(yīng)以拋石后的河床不再受到水流淘刷、侵蝕為原則。為避免出現(xiàn)拋石空檔及分布不均勻，并適應(yīng)河床沖刷變形，拋石厚度應(yīng)不小于拋石粒徑的2倍，水深流急處為3～4 倍?？紤]到振風(fēng)塔段、丁家村～馬窩段近岸河床水深流急，保護著安慶江堤（一級堤防）的安全運行，這2 段加固工程的拋石厚度確定為1.20 m。

4.3 各段護岸方案

4.3.1 廣成圩信用隊段、鵝眉洲左緣下段水下護腳工程設(shè)計

①基本原則：以枯水平臺外邊緣線為界，采用拋石接坡、沉2 層網(wǎng)兜石護坡、拋石防沖備填的措施，保障護岸段水下工程安全運行。

②廣成圩信用隊段水下護腳工程擬采用：接坡石工區(qū)寬度3 m、拋石厚1.50 m；水下護坡工區(qū)平均寬度約106 m，沉2 層網(wǎng)兜石，網(wǎng)兜石平均成型厚度1.20 m；最外緣的工區(qū)為防沖備填石工區(qū)，拋石寬度15 m、拋石厚度1.50 m。

③鵝眉洲左緣下段水下護腳工程擬采用：接坡石工區(qū)寬度3 m、拋石厚1.50 m；水下護坡工區(qū)平均寬度約62 m，沉2 層網(wǎng)兜石，網(wǎng)兜石平均成型厚度1.20 m；最外緣的工區(qū)為防沖備填石工區(qū)，拋石寬度10 m、拋石厚度1.50 m。

4.3.2 振風(fēng)塔、丁家村～馬窩段水下護腳工程設(shè)計

①基本原則：振風(fēng)塔、丁家村～馬窩段沿線有較多工業(yè)碼頭，水下護岸工程加固不至影響安全通航，與此同時，護岸工程要保障岸坡穩(wěn)定、工程安全運行。

②自設(shè)計枯水位線附近起，背向河岸拋石護腳，振風(fēng)塔段平均拋石寬79 m、拋石厚1.20 m；丁家村～馬窩段平均拋石寬82 m、拋石厚1.20 m。

4.3.3 六和圩～王家墩、躍進圩、小閘口、鵝眉洲左緣上段水下護腳工程設(shè)計

①基本原則：自設(shè)計枯水位線附近起，背向河岸沉2 層網(wǎng)兜石護腳，通過工程措施保障工程段岸坡穩(wěn)定、工程安全運行。

②六和圩～王家墩段沉2 層網(wǎng)兜石護腳平均寬度約71 m，網(wǎng)兜石平均成型厚度1.20 m。

③躍進圩沉2 層網(wǎng)兜石護腳平均寬度約88 m，網(wǎng)兜石平均成型厚度1.20 m。

④小閘口沉2 層網(wǎng)兜石護腳平均寬度約73 m，網(wǎng)兜石平均成型厚度1.20 m。

⑤鵝眉洲左緣上段沉2 層網(wǎng)兜石護腳平均寬度約38 m，網(wǎng)兜石平均成型厚度1.20 m。

5 結(jié)論

根據(jù)地質(zhì)雷達探測成果結(jié)合地質(zhì)勘查成果，安慶段堤岸段以無外灘為主，岸坡上部為薄層粘性土，下部為粗粒土，岸坡為河流沖積、淤積而成，土質(zhì)強度較低，抗沖刷能力差，受深洪貼岸沖刷、汛期風(fēng)浪沖刷，土體失穩(wěn)，局部出現(xiàn)崩岸現(xiàn)象。建議對岸坡進行拋石護岸等加護措施，結(jié)合各段岸坡的實際情況采取適宜的護岸方案。