蔣 錕,侯燕飛,江巖篪
(1.天津市引灤工程黎河管理處,河北遵化 064200;2.海河水利委員會引灤工程管理局,河北遷西 064309)
引灤入津通水31年來,作為輸水大動脈的黎河段治理以科技創新為手段,通過不斷研發、應用、創新河道護坡技術,解決了建設施工、后期管理的諸多難題,有效治理了黎河坡岸坍塌、河床下切等危害,保護了兩岸村莊農田的安全,保障了引灤入津工程的暢通無阻。
為有效治理黎河河底坡降變化大、河床深淺、寬度變化大、河道彎度變化等不利于引灤常年輸水的實際問題,消除和減少對兩岸村莊農田安全的隱患,在黎河整治時期沿用不同形式的傳統護坡措施,因時制宜、因地制宜,對險工險段進行了治理維護,基本保證了引灤工程正常輸水。
引灤入津工程于1982年5月開工,1983年8月試通水。工程建設期間,以保通水為首要任務,受時間和投資限制,只對黎河上游12.34 km 河道進行了浚挖,加深了過水斷面,而對黎河中下游45.26 km河段未作治理。1983年9月正式通水后,由于過水條件的變化,改變了天然河道原有的平衡狀態,黎河中下游出現了多處河床下切、岸坡坍塌等危險河段,危及輸水安全和兩岸民生,應急搶險成了黎河初期治理的主要任務之一。
在黎河治理過程中,由于干砌石護坡具有較大彈性,可以隨坡面不均勻沉陷而滑落、填補沉陷部位,降低水流對護岸的沖淘,比較適合于河岸坍塌搶險救急工程。因此,對需要應急處理、水位較深的險工險段實施了近5 km干砌石護砌措施,有效化解了黎河突發險情。但是,干砌石護坡客觀上存在著整體性能及美觀性較差的問題。
2001年以前,黎河以治理河床易變的上游以及河槽窄深的中游河道為主,從上向下分段進行了以河底擴寬、穩定河床、邊坡護砌、堤頂道路暢通、堤頂道路兩側綠化為主要內容的標準化治理,漿砌石護坡是這一時期黎河治理的主要護坡形式。漿砌石護坡具有抗沖刷能力強、整體效果好的優點,通過對中上游兩岸部分河段實施漿砌石護坡使黎河中上游河道初步得到穩定,有效地改善了河道輸水和行洪能力,促進了黎河標準河段建設。但是,漿砌石護坡也存在坡腳受淘蝕后坡面土體出現沉陷期長、不易發現、砂漿勾縫易受野生雜草破壞等缺點。
為解決黎河上游河底坡降大帶來的兩岸沖涮、河床下陷嚴重等問題,從1983年在黎河上游小安樂莊橋下修建第一道鉛絲籠跌水壩開始,先后采用了鉛絲籠跌水壩、漿砌石跌水壩、堆石壩、混凝土預制塊跌水壩等。壩體下游護坡也先后采用了干砌石、漿砌石等形式,但都未能有效地解決壩體下游兩岸嚴重沖刷的問題。經多次探索,在工程建設實踐中最終采用了30 cm×45 cm×90 cm規格的混凝土預制塊護坡,使壩坡有機地融為一體,起到了消力抗沖和穩固壩體、穩定河床的作用。通過對跌水壩附近實施岸坡護砌,達到了穩壩護基的目的。混凝土預制塊護坡與預制塊跌水壩強強聯合、相得益彰,至今仍是黎河治理常用的工程措施。
黎河經過初步整治進入穩定階段以后,為使黎河輸水條件得到更加有效的改善,在實踐中追求工程水利向生態水利、現代水利、可持續發展水利的轉變,積極汲取河道治理傳統的成功經驗,引進、消化、吸收國外先進技術、材料和工藝,結合黎河上中下游自然條件的差異,積極開發黎河岸坡護砌新舉措,取得了顯著效果,使黎河逐步走上了綜合治理、生態環境治理的新階段。
模袋混凝土技術是從國外引進的一項現澆混凝土技術,其采用織物模袋作為軟模具,內用混凝土泵沖灌流動混凝土或砂漿而成。模袋混凝土護坡技術具有施工速度快、適應地形變化、便于進行帶水沖灌施工等特點,適合工期緊、圍埝排水困難、岸坡陡的河道岸坡護砌。
2002年5月引灤工程輸水結束后,黎河下游小麻各莊段左岸河道456 m岸坡坍塌嚴重,該河段水深在5~8 m,邊坡呈直立陡坎狀。針對地形復雜等情況,采用了模袋混凝土護坡技術對此處進行岸坡護砌并取得了良好效果。這種新技術在黎河治理上的成功應用,為黎河下游高陡岸坡護砌提供了一種新方法。
針對治理黎河工程量大、地形復雜、春秋輸水間隙施工等諸多不利因素,黎河河務管理部門于1995年積極與天津市水利科學研究所等有關單位合作,經過大量的室內數據研究、精確的模具設計、不斷的改進完善、反復的生產試驗,研究、開發了聯鎖板護坡技術。1996年開始批量生產,并分別于1996、1997年在黎河上游河段進行了兩期共7 500 m2的聯鎖板護坡實驗。1998年5月,該成果通過天津市科委組織的聯鎖板護坡技術鑒定會驗收,達到國內領先水平。
聯鎖板護坡技術的優點有:①聯鎖板護坡技術無原材料供給問題。干砌石(漿砌石)護坡需要大量塊石,相對較短工期內石料的集中采購、運輸勢必引起石料供應緊張,影響工程進度。而聯鎖板護坡將聯鎖板生產和坡面護砌分成兩個獨立階段進行,與干砌石(漿砌石)相比,石材原料由施工季節集中采購變為常年定點供應,有效控制了其價格和數量;施工過程由傳統的石材現場砌筑變為現場聯鎖板成品安裝,降低了施工難度,既保護了環境,又縮短了工期,也易于工程質量控制,有效地化解了干砌石(漿砌石)護坡因原材料供給產生的一系列問題。②聯鎖板護坡技術摒棄了各種傳統護坡型式的不足,既融合了干砌石護坡具有的彈性大、適應地基不均勻沉陷的優勢,又融合了漿砌石護坡具有的美感、整體效果好的優勢,還具有混凝土預制塊護坡施工速度快、抗沖刷能力強的優勢,是集多種護坡型式優點為一體的最新護坡型式。③聯鎖板類屬于“實用新型”的小型鋼筋混凝土預制構件,易于生產,強度高,體積較小,搬運靈活,運輸方便,使用簡單。用聯鎖板對岸坡進行護砌,工藝簡單,便于施工,質量可靠;塊與塊之間相互聯鎖、制約而形成一體的聯鎖板護坡具有良好的整體抗沖刷能力,同時具有坡面護砌和美化綠化雙重功能,生態護坡特點顯著。④聯鎖板護坡建成后,壞損坡面拆補更換便利,后期維護費用低。
根據黎河治理規劃和需求,自1998年對上游黎河店橋至中下游王各莊橋12 處共24 234 m 關鍵節點河段使用了聯鎖板進行岸坡護砌,起到了穩定河床、調控水流、綠化岸坡的作用,取得了良好的工程效益、經濟效益、生態效益和社會效益,是目前引灤入津工程黎河輸水河段建設中的亮點。