一、前言
我國河流兩岸有許多淤積形成的灘地，其抗沖性能差；大部分堤防是多年不斷培修加高而成。隨著人類活動和自然界的破壞，這些灘地和堤防均存在多種隱患，每年都有崩岸險情發(fā)生。僅1998年大洪水期間，長江中下游就發(fā)生崩岸險情達327處。
在枯水季節(jié)也常發(fā)生特大崩岸事例，如江西省彭澤縣長江馬湖段1996年1月3日與8日連續(xù)發(fā)生崩岸，毀壞防洪大堤1.2km、電排灌站一座、耕地272畝、民房92間、死亡24人，直接經(jīng)濟損失五千多萬元。同樣，在水位上升期或水位下降期也常出現(xiàn)崩塌，如湖北省咸寧大堤北門口在1994年6月11日，近百公里堤段后退400m，崩塌速率為55m/h，1998年10月14日又再次發(fā)生3小時內(nèi)崩塌100m的險情。
崩岸造成堤外無灘直接導(dǎo)致堤防潰決，嚴(yán)重威脅堤防安全。如湖北省黃崗地區(qū)巴鋪大堤的外灘自1959年到1989年一共后退1.3km.
由于崩岸給江岸堤防工程、兩岸工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生命財產(chǎn)帶來嚴(yán)重的威脅。因此開展對河道崩岸治理問題的研究， 具有重要的現(xiàn)實與長遠意義。
二、河流崩岸的形式與成因
崩岸是河床演變過程中水流對河岸的沖刷、侵蝕作用產(chǎn)生累積后的突發(fā)事件。崩岸從破壞形式上可分為滑落式和傾倒式?；涫奖腊兜钠茐倪^程是以剪切力破壞為主，分為主流頂沖產(chǎn)生的窩崩和高水位狀態(tài)下水位快速下降過程中產(chǎn)生的溜崩。傾倒式崩岸的破壞過程主要是拉裂破壞，可分為主流順岸貼流造成的條崩和表面流入滲產(chǎn)生的洗崩。窩崩強度，一些重要崩岸段大都屬于窩崩，主要分布于彎道頂部和下部；條崩多位于深泓近岸，且平行于岸線，水流不直接頂沖的河段。
崩岸的原因是復(fù)雜的，有時是多種因素造成的后果。地質(zhì)條件差、土質(zhì)疏松是崩岸的內(nèi)在基本因素，而水流條件（主流頂沖、彎道環(huán)流、高低水位突變等）則是造成崩岸的重要外在原因。另外，土壤中孔隙水壓力增大，會使土壤抗剪強度降低甚至喪失，當(dāng)承受瞬時沖擊荷載時，土壤即發(fā)生液化，這是土力學(xué)因素；還有人為因素（河道非法采沙、堤邊取土成塘、船行波浪等）加劇了崩岸的強度和頻率，而近岸過度采沙則是導(dǎo)致崩岸的重要原因之一。
三、國內(nèi)外崩岸治理工程概況
由于崩岸的機理比較復(fù)雜，對不同的河段，應(yīng)根據(jù)崩岸成因、現(xiàn)場施工條件、堤防運行要求及綜合經(jīng)濟效益等因素綜合考慮，選擇的治理措施。目前，崩岸治理的方法和形式很多，如采用拋石護坡、各種沉排護底等平順式護坡或采用木樁、鋼板樁等垂直護岸方法，在河床寬闊、水流較緩的地方還可以修建丁壩、順壩等間斷性護岸方法。近年來，隨著土工合成材料在堤防除險加固工程中的應(yīng)用，各種復(fù)合式護岸方法不斷被采用和推廣。通常堤防護岸工程包括水上護坡和水下護腳兩部分。水上與水下之分均指枯水施工期而言。
水上護坡工程是堤防或河岸坡面的防護工程，它與護腳工程是一個完整的防護體系。護坡工程的型式很多，主要有塊石護坡、混凝土護坡、模袋混凝土護坡、水泥土護坡、天然植被護坡等幾類。
水下護腳工程位于水下，經(jīng)常受水流的沖擊和淘刷，需要適應(yīng)水下岸坡和河床的變化，所以需采用具有柔性結(jié)構(gòu)的防護型式，常采用的有拋石護坡、石籠護腳、沉枕護腳、鉸鏈混凝土板沉排、鉸鏈混凝土板-聚酯纖維布沉排、鉸鏈?zhǔn)侥４炷脸僚?、各種土工織物軟體沉排等。
四、江新洲試驗工程中使用的新型護岸技術(shù)
中國水科院根據(jù)國家計委“水利科技救災(zāi)實用技術(shù)推廣項目”的要求與江西省水利廳協(xié)作，在長江九江河段開展了崩岸治理工程的試驗研究工作。試驗工程位于江新洲洲頭北側(cè)崩岸頻發(fā)段，堤防樁號15＋500～16＋500間，總長1000m.試驗工程于1999年12月底開工到2000年5月底竣工，當(dāng)年9月由江西省長江干流堤防加固整治建設(shè)總指揮部組織進行了完工驗收。經(jīng)過汛期和枯水期的考驗，試驗段崩岸治理已取得初步成效。今年3月由水利部國科司又組織了成果鑒定。獲得三項護岸工程措施的實用新型專利，一項拖拉鋪排施工方法的發(fā)明專利已公開。在試驗工程中使用了一些新的工程措施和施工方法。
（一）帶錨樁的鋼筋混凝土框架梁組成護坡工程的錨固系統(tǒng)
水上護坡工程施工相對水下工程而言要容易得多，坡度為1：3，再陡也不要超過1：2.5.崩岸嚴(yán)重的河岸多為沙性土，粘結(jié)力較差。而且經(jīng)過挖方或填方整出的岸坡，其填方處力學(xué)性能更差，如何能使這種岸坡承受整個護坡工程的下滑力，是護岸工程能否穩(wěn)定的重要問題。為此可在岸坡上設(shè)計一套帶有鋼筋混凝土錨樁（2m長）的鋼筋混凝土框架梁，每格框架的寬15m，高約12m，梁截面為20cm×40cm的矩形；錨樁每4m布設(shè)一根，截面為20cm×20cm的正方形。底層框架梁與錨定溝澆筑在一起，可使水下護坡工程的下滑力通過錨定溝及鋼筋混凝土框架梁分散到各個錨樁上。在每格框架梁中鋪入坡面防護材料。框架梁也同樣可通過錨樁阻止這些水上護坡材料的下滑。
（二）防沖、反濾、環(huán)保的護坡措施
汛期水位上升，水上護坡工程將經(jīng)受風(fēng)浪的沖刷，因此坡面防護材料需具有抗沖能力。如試驗工程的框架梁中鋪入的坡面防護材料為預(yù)制混凝土鎖塊（50cm×50cm×12cm）、部分為現(xiàn)澆混凝土面板或模袋混凝土護坡（厚12cm）。
當(dāng)水位由高處向下降落時，岸坡內(nèi)的水份必須能較快地排出來，否則對護坡工程的穩(wěn)定不利，因此護坡工程的排滲問題需要認真考慮。水下沖沙模袋排滲沒問題，模袋混凝土每隔1.1m左右就有一處加筋帶，這些加筋帶正好是排滲的好地方。水上護坡工程在混凝土鎖塊下均墊有土工布反濾，土工布下的坡面上還開挖了截面為30cm×30cm的排水盲溝，每隔5m一條，在錨定溝內(nèi)設(shè)有直徑為5cm的排水管，確保水上護坡工程的排滲需要。
運行一年后可見采用預(yù)制鎖塊防護的坡面，在鎖塊間的縫隙內(nèi)長滿了蒿草。護坡工程中減少了塊石的用量，對環(huán)保也有利，因大量開山采石是對生態(tài)環(huán)境的一種破壞。
（三）長年枯水位以下的框格型充沙模袋
水下護坡工程是整個護岸工程的重點，試驗工程在水位變動區(qū)采用模袋混凝土，在長年水下則采用框格型充沙模袋護腳
模袋排布上部20m為充混凝土的模袋，厚20cm，強度C20.下部36m為框格型充沙模袋軟體排，鋪至近岸深槽。在生產(chǎn)廠家加工成長56m、寬15.3m一整塊，沿岸線鋪了850m，每塊搭接1～2m.
框格型模袋排布采用410g/m2的高強機織丙綸長絲土工布制成，有效孔徑由充灌泥沙的粒徑確定?？蚋裥湍４叽绲脑O(shè)計需考慮抗漂浮能力，試驗工程在模袋鋪完后，還在坡腳處拋長沙袋壓腳，既抗滑又抗漂?？蚋裥统渖衬４诖怪彼鞣较蛴兄鞴艽?，充沙后直徑達到34cm～38cm，每隔25cm布設(shè)一條。為了防止鋪設(shè)時兩條主管袋之間不能展平，每隔0.64m布設(shè)一條肋袋，肋袋順?biāo)鞣较?，充泥后直徑?7cm.這種充沙模袋可均勻加糙，減緩水流對坡面的沖刷。為了不致某處破損后管內(nèi)泥沙都漏出，在橫向每6m縫合為一段，而沿縱向每1.1m左右又縫有7cm寬的雙層加筋帶，使其互相隔開。這些加筋帶除隔倉外，主要功能是傳遞拉力。用江中的淤沙注入特制的模袋中，作為護坡材料，其的優(yōu)點是材料費比混凝土低，另外，充沙模袋具有柔性特點，在護腳時能較好地適應(yīng)河床及坡面的變形。
（四）模袋固化沙漿的應(yīng)用
試驗中采用的模袋固化沙漿為水泥基的復(fù)合材料。優(yōu)點是成本低，雖然采用了品質(zhì)較差的三級粉煤灰，但固化沙漿的強度仍然能夠達到設(shè)計要求，即模袋固化沙漿28天齡期的抗壓強度不低于5MPa.對于不同細度模數(shù)的沙料，在滿足泵送性和強度要求的前提下，單方膠凝材料的用量是不同的。根據(jù)施工現(xiàn)場沙料細度模數(shù)的實測資料，得出單方膠凝材料為500 kg/m3 （水泥用量約200 kg/m3）。雖然固化沙漿在強度性能上不及混凝土，但它在單方成本上占有一定優(yōu)勢。
我國河流兩岸有許多淤積形成的灘地，其抗沖性能差；大部分堤防是多年不斷培修加高而成。隨著人類活動和自然界的破壞，這些灘地和堤防均存在多種隱患，每年都有崩岸險情發(fā)生。僅1998年大洪水期間，長江中下游就發(fā)生崩岸險情達327處。
在枯水季節(jié)也常發(fā)生特大崩岸事例，如江西省彭澤縣長江馬湖段1996年1月3日與8日連續(xù)發(fā)生崩岸，毀壞防洪大堤1.2km、電排灌站一座、耕地272畝、民房92間、死亡24人，直接經(jīng)濟損失五千多萬元。同樣，在水位上升期或水位下降期也常出現(xiàn)崩塌，如湖北省咸寧大堤北門口在1994年6月11日，近百公里堤段后退400m，崩塌速率為55m/h，1998年10月14日又再次發(fā)生3小時內(nèi)崩塌100m的險情。
崩岸造成堤外無灘直接導(dǎo)致堤防潰決，嚴(yán)重威脅堤防安全。如湖北省黃崗地區(qū)巴鋪大堤的外灘自1959年到1989年一共后退1.3km.
由于崩岸給江岸堤防工程、兩岸工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生命財產(chǎn)帶來嚴(yán)重的威脅。因此開展對河道崩岸治理問題的研究， 具有重要的現(xiàn)實與長遠意義。
二、河流崩岸的形式與成因
崩岸是河床演變過程中水流對河岸的沖刷、侵蝕作用產(chǎn)生累積后的突發(fā)事件。崩岸從破壞形式上可分為滑落式和傾倒式?；涫奖腊兜钠茐倪^程是以剪切力破壞為主，分為主流頂沖產(chǎn)生的窩崩和高水位狀態(tài)下水位快速下降過程中產(chǎn)生的溜崩。傾倒式崩岸的破壞過程主要是拉裂破壞，可分為主流順岸貼流造成的條崩和表面流入滲產(chǎn)生的洗崩。窩崩強度，一些重要崩岸段大都屬于窩崩，主要分布于彎道頂部和下部；條崩多位于深泓近岸，且平行于岸線，水流不直接頂沖的河段。
崩岸的原因是復(fù)雜的，有時是多種因素造成的后果。地質(zhì)條件差、土質(zhì)疏松是崩岸的內(nèi)在基本因素，而水流條件（主流頂沖、彎道環(huán)流、高低水位突變等）則是造成崩岸的重要外在原因。另外，土壤中孔隙水壓力增大，會使土壤抗剪強度降低甚至喪失，當(dāng)承受瞬時沖擊荷載時，土壤即發(fā)生液化，這是土力學(xué)因素；還有人為因素（河道非法采沙、堤邊取土成塘、船行波浪等）加劇了崩岸的強度和頻率，而近岸過度采沙則是導(dǎo)致崩岸的重要原因之一。
三、國內(nèi)外崩岸治理工程概況
由于崩岸的機理比較復(fù)雜，對不同的河段，應(yīng)根據(jù)崩岸成因、現(xiàn)場施工條件、堤防運行要求及綜合經(jīng)濟效益等因素綜合考慮，選擇的治理措施。目前，崩岸治理的方法和形式很多，如采用拋石護坡、各種沉排護底等平順式護坡或采用木樁、鋼板樁等垂直護岸方法，在河床寬闊、水流較緩的地方還可以修建丁壩、順壩等間斷性護岸方法。近年來，隨著土工合成材料在堤防除險加固工程中的應(yīng)用，各種復(fù)合式護岸方法不斷被采用和推廣。通常堤防護岸工程包括水上護坡和水下護腳兩部分。水上與水下之分均指枯水施工期而言。
水上護坡工程是堤防或河岸坡面的防護工程，它與護腳工程是一個完整的防護體系。護坡工程的型式很多，主要有塊石護坡、混凝土護坡、模袋混凝土護坡、水泥土護坡、天然植被護坡等幾類。
水下護腳工程位于水下，經(jīng)常受水流的沖擊和淘刷，需要適應(yīng)水下岸坡和河床的變化，所以需采用具有柔性結(jié)構(gòu)的防護型式，常采用的有拋石護坡、石籠護腳、沉枕護腳、鉸鏈混凝土板沉排、鉸鏈混凝土板-聚酯纖維布沉排、鉸鏈?zhǔn)侥４炷脸僚?、各種土工織物軟體沉排等。
四、江新洲試驗工程中使用的新型護岸技術(shù)
中國水科院根據(jù)國家計委“水利科技救災(zāi)實用技術(shù)推廣項目”的要求與江西省水利廳協(xié)作，在長江九江河段開展了崩岸治理工程的試驗研究工作。試驗工程位于江新洲洲頭北側(cè)崩岸頻發(fā)段，堤防樁號15＋500～16＋500間，總長1000m.試驗工程于1999年12月底開工到2000年5月底竣工，當(dāng)年9月由江西省長江干流堤防加固整治建設(shè)總指揮部組織進行了完工驗收。經(jīng)過汛期和枯水期的考驗，試驗段崩岸治理已取得初步成效。今年3月由水利部國科司又組織了成果鑒定。獲得三項護岸工程措施的實用新型專利，一項拖拉鋪排施工方法的發(fā)明專利已公開。在試驗工程中使用了一些新的工程措施和施工方法。
（一）帶錨樁的鋼筋混凝土框架梁組成護坡工程的錨固系統(tǒng)
水上護坡工程施工相對水下工程而言要容易得多，坡度為1：3，再陡也不要超過1：2.5.崩岸嚴(yán)重的河岸多為沙性土，粘結(jié)力較差。而且經(jīng)過挖方或填方整出的岸坡，其填方處力學(xué)性能更差，如何能使這種岸坡承受整個護坡工程的下滑力，是護岸工程能否穩(wěn)定的重要問題。為此可在岸坡上設(shè)計一套帶有鋼筋混凝土錨樁（2m長）的鋼筋混凝土框架梁，每格框架的寬15m，高約12m，梁截面為20cm×40cm的矩形；錨樁每4m布設(shè)一根，截面為20cm×20cm的正方形。底層框架梁與錨定溝澆筑在一起，可使水下護坡工程的下滑力通過錨定溝及鋼筋混凝土框架梁分散到各個錨樁上。在每格框架梁中鋪入坡面防護材料。框架梁也同樣可通過錨樁阻止這些水上護坡材料的下滑。
（二）防沖、反濾、環(huán)保的護坡措施
汛期水位上升，水上護坡工程將經(jīng)受風(fēng)浪的沖刷，因此坡面防護材料需具有抗沖能力。如試驗工程的框架梁中鋪入的坡面防護材料為預(yù)制混凝土鎖塊（50cm×50cm×12cm）、部分為現(xiàn)澆混凝土面板或模袋混凝土護坡（厚12cm）。
當(dāng)水位由高處向下降落時，岸坡內(nèi)的水份必須能較快地排出來，否則對護坡工程的穩(wěn)定不利，因此護坡工程的排滲問題需要認真考慮。水下沖沙模袋排滲沒問題，模袋混凝土每隔1.1m左右就有一處加筋帶，這些加筋帶正好是排滲的好地方。水上護坡工程在混凝土鎖塊下均墊有土工布反濾，土工布下的坡面上還開挖了截面為30cm×30cm的排水盲溝，每隔5m一條，在錨定溝內(nèi)設(shè)有直徑為5cm的排水管，確保水上護坡工程的排滲需要。
運行一年后可見采用預(yù)制鎖塊防護的坡面，在鎖塊間的縫隙內(nèi)長滿了蒿草。護坡工程中減少了塊石的用量，對環(huán)保也有利，因大量開山采石是對生態(tài)環(huán)境的一種破壞。
（三）長年枯水位以下的框格型充沙模袋
水下護坡工程是整個護岸工程的重點，試驗工程在水位變動區(qū)采用模袋混凝土，在長年水下則采用框格型充沙模袋護腳
模袋排布上部20m為充混凝土的模袋，厚20cm，強度C20.下部36m為框格型充沙模袋軟體排，鋪至近岸深槽。在生產(chǎn)廠家加工成長56m、寬15.3m一整塊，沿岸線鋪了850m，每塊搭接1～2m.
框格型模袋排布采用410g/m2的高強機織丙綸長絲土工布制成，有效孔徑由充灌泥沙的粒徑確定?？蚋裥湍４叽绲脑O(shè)計需考慮抗漂浮能力，試驗工程在模袋鋪完后，還在坡腳處拋長沙袋壓腳，既抗滑又抗漂?？蚋裥统渖衬４诖怪彼鞣较蛴兄鞴艽?，充沙后直徑達到34cm～38cm，每隔25cm布設(shè)一條。為了防止鋪設(shè)時兩條主管袋之間不能展平，每隔0.64m布設(shè)一條肋袋，肋袋順?biāo)鞣较?，充泥后直徑?7cm.這種充沙模袋可均勻加糙，減緩水流對坡面的沖刷。為了不致某處破損后管內(nèi)泥沙都漏出，在橫向每6m縫合為一段，而沿縱向每1.1m左右又縫有7cm寬的雙層加筋帶，使其互相隔開。這些加筋帶除隔倉外，主要功能是傳遞拉力。用江中的淤沙注入特制的模袋中，作為護坡材料，其的優(yōu)點是材料費比混凝土低，另外，充沙模袋具有柔性特點，在護腳時能較好地適應(yīng)河床及坡面的變形。
（四）模袋固化沙漿的應(yīng)用
試驗中采用的模袋固化沙漿為水泥基的復(fù)合材料。優(yōu)點是成本低，雖然采用了品質(zhì)較差的三級粉煤灰，但固化沙漿的強度仍然能夠達到設(shè)計要求，即模袋固化沙漿28天齡期的抗壓強度不低于5MPa.對于不同細度模數(shù)的沙料，在滿足泵送性和強度要求的前提下，單方膠凝材料的用量是不同的。根據(jù)施工現(xiàn)場沙料細度模數(shù)的實測資料，得出單方膠凝材料為500 kg/m3 （水泥用量約200 kg/m3）。雖然固化沙漿在強度性能上不及混凝土，但它在單方成本上占有一定優(yōu)勢。