張國潮 鶴山市鶴山公園管理所
水利工程中堤防護岸可以起到有效防洪排澇,降低堤岸受水流沖擊侵蝕的影響。我國堤防施工環境錯綜復雜,想要真正發揮堤防護岸功能,就必須選擇最優的護岸技術,確定最佳的施工方案,保障工程的質量安全,這樣才能使沿岸人民生命財產得到保護,也為當地經濟發展提供有力支撐。基于此,如何加強施工工序管控與施工技術研究就顯得尤為重要。
管涌破壞是導致潰壩災害的主要模式,它可能發生在壩身也可能發生在壩基。土的滲透變形是堤壩失穩的關鍵因素,壩體土料在流水的滲透力影響下,無粘性土中的細微顆粒途徑較大顆粒的孔隙,進而發生移動或被流水帶出,并在滲漏過程中不斷向源頭侵蝕,逐漸擴大成管狀通道,從而出現壩體變形失穩甚至坍塌等管涌破壞現象。管涌通常發生在無粘性土中,表現出的特點是顆粒大小比值相差較大。
堤防護岸堤腳由于常年受到水流的侵蝕、沖刷等因素的影響,河岸可能會產生不穩定的現象或直接受到破壞。堤防護岸的安全危害風險主要在于河道水位相對較高期間,堤防邊坡可能會出現一些縫隙、孔洞或崩塌等情況,一旦未得到及時維護,便會引發河岸的決堤,對河道防洪安全造成威脅。
堤防工程施工填筑質量沒有完全達標,填筑土料中所含的有機質與砂石含量較多,且在碾壓施工時不夠密實。再者,堤防接頭和銜接位置的處理方法不當,未對土基結合處進行嚴格的回填、壓實處理,背水坡缺乏反濾層設施或護砌護岸施工材料質量不合格等,在上游、下游水位差較大的影響下,從而造成堤防地基出現不均勻的沉降,導致堤腳出現滲流通道而形成漏洞。
堤防日常保護和維修管理措施落實不到位,以致出現許多老鼠、紅火蟻、昆蟲等害堤動物在筑巢甚至鉆洞現象,一旦在受到汛期較高水位侵浸和較大水壓的作用下,便會造成水流過于集中而導致大量堤土被沖走,最終造成不同程度的漏洞險情發生。
土料選擇是否合理直接影響河道堤防填筑工程質量。土料選擇應選用透水性能較差的粘性土填料,有利于減少土體滲流通道,阻礙水的滲流,填土黏粒含量取15%~30%,塑性指數取15~20,不得含有水生植物根莖、磚瓦以及垃圾等易污染土料的雜質。
此外,盡可能選擇距離較近的黃黏土,這樣不僅便于運輸,還可以降低運輸成本。土料施工前,施工人員、技術人員要嚴格按照施工標準細致篩選,嚴禁使用含有黏粒含量過多或淤泥質類的黏土;水穩定性差的膨脹土或分散性土等土料作為堤身的填筑料,必須保障土料要滿足防滲標準。
2.2.1 填筑處理
首先,在填筑的過程中要確保堤基的干凈和平整,將周圍所有雜物清理干凈,清理的部位包括基面、鋪蓋和堤身,達到符合設計標準要求,在保證堤防安全的基礎上對堤身進行培厚加高。如果施工人員發現地面存在落差較大,那么需要選擇水平分層處理,按照先低后高的順序進行堤身填筑,施工中切忌不能在傾坡位置進行鋪填。
其次,施工要根據工程實際靈活處理,一般來說,較長的堤防填筑會采取逐段施工模式,同時都會明確標出選擇機械作業,每一個施工段都需要進行統一鋪土、碾壓,尤其要做好接頭位置連接處理。如果施工人員在軟土上進行筑堤處理,必須嚴格按照其設計規范進行填筑,做好施工質量、進度控制與安全管控。
2.2.2 壓實作業
壓實作業的目的是為了提高堤岸穩定性、安全性、可靠性,在這個環節的作業施工中,施工人員首先明確具體碾壓數值,以此為依據進行后續施工,碾壓數值的確定要依據設計標準與施工要求確定,這樣才能夠保障施工質量達到預設目標。壓實處理時要將土料的含水量與最優含水率允許偏差控制在3%以內,采用逐段處理的方式,每一段處理前都要預設標識物,避免遺漏。另外,施工人員在完成壓實環節后,還應該做好灑水工作,灑水環節要控制好灑水量。
河道一般采用的護砌型式是漿砌石和現澆混凝土結構,但這兩種模式存在一定缺陷,生態植物無法生長,均不滿足新時期生態型河道建設要求。為確保河道景觀要求,有利于植物生長,且滿足防沖要求,目前水利工程護底較多的是采用塞克格賓拋石或格賓石籠施工工藝,下面就具體分析河道堤防常見的四種護岸施工技術。
拋石護岸沿著施工要求按照從護腳到岸坡的順序逐一進行拋填設計。在開始拋投之前,施工人員要對拋投所在的區域水深、水速、河床剖面等情況進行實地測量檢查,做好測量控制網,然后根據拋石區的水位、流速與石頭的尺寸,確定拋石的位置,并進行拋投試驗,試驗所獲得數據為技術選擇提供參考,同時還需要根據現場情況,確定試驗位置和次數,保障拋投的準確性。
迎水頂沖段采用塞克格賓拋石,對原有護岸堤腳處進行拋石,頂部干砌石護面。在拋投的施工中,施工人員每次拋投的施工順序要嚴格按照自上游至下游,采用依次分段、分層的施工處理措施;先進行水下施工,再進行水上施工。其中水上施工通常選擇在枯水期進行,水上拋投最好利用拋石船輔助進行人工拋投,同時根據設計要求對護岸拋石面進行平整;水下局部施工需人工進行修正,并結合人工竹竿測量和水下測量數據,確保測量的準確性。
在坡式護岸中,護腳工程是否穩定可靠是直接決定護岸工程成敗與否最為關鍵的環節。護腳工程要嚴格按照設計規范與標準控制,采用防水性、防腐性和防磨性能的抗沖材料,這樣才能達到對地域內水流沖刷與磨損的要求,有效提高河床變形適應性。
格賓石籠拋石護腳是目前國內應用最廣泛的護岸技術。對于灘地及河道沖刷相對輕微,且考慮生態景觀專業對坡面進行培土及植物防護,采用鍍鋅、噴塑鋼絲網將塊石壘砌成1m×1m×1m格賓石籠設計最適合,不受河長限制,操作簡單便捷,其施工工序要嚴格執行從上游到下游,從點到線、從遠到近、從上至下分層拋投。
墻式護岸的形式各式各樣,較為常見的是擋土墻、懸臂式擋土墻及扶壁式擋土墻。墻式護岸是沿著堤岸的走向以臨水直立式而修筑的擋墻,一般應用在城區主干河道安全防護中,特別是在狹窄的河道或者堤外沒有灘地的堤段。這類護岸技術一般采用以漿砌石、鋼筋混凝土為主的墻體材料。此外,墻基外側可結合圍堰開挖采用塞克格賓拋石,最大限度減小護岸斷面和減少工程量,滿足堤岸和墻體的安全性和穩定性。
壩式護岸施工技術是將河道水流挑離堤岸,避免堤岸受到水流的沖刷和波浪的侵蝕。壩式護岸常見的的壩體結構主要包括丁壩、順壩、潛壩、丁順壩四種類型,其中丁壩應用最廣泛,屬壩體重點護岸方式。一般在水流較緩、河床較寬的河段比較適用,能起到一定的水流調節功能,具有抗沖刷能力強、整體性能好、穩定性能強、應用較靈活、能夠隨地形變化而變化的特性。
水利工程建設與經濟社會、農業發展有著密不可分的關系,為了保障河道堤防防洪排澇和農田灌溉等功能,保證其使用壽命與結構穩定,務必要加強護岸施工技術和日常維護管理工作,進而為堤防工程的持久安全夯牢基礎,保護人們的生命和財產安全,從而真正發揮河道堤防經濟、社會和生態效益。