水利工程堤防加固施工治理控制問題研究

吳鴻坤

(廣東肇慶市水利水電工程有限公司，廣東 肇慶 526000)

0 引 言

我國由于地理因素差異，洪澇災害是我國自然災害中危害最大、損失最嚴重的災害。為避免區域內的生態環境、經濟增長乃至社會穩定受到影響，地方水利單位需要積極開展洪水災害的防治工作。

堤防加固工程是我國防洪工程體系的重要組成部分，我國在防洪抗災方面做得很優秀，甚至基于分洪河道、堤防、水庫、蓄滯洪區等設施構建了洪水攔截、排放、蓄滯、分流等一體化的工程體系，能夠有效解決各站規模洪水帶來的災害影響[1]。盡管在此上方面取得了較多成功，但在整體防洪救災方面的能力卻受到氣候、經濟、地形以及水資源等多方面問題的限制，現有水利工程設施遠不能適應當前氣候環境的變化，水利工程堤防除險加固仍是一項長期而艱巨的任務。

文章針對聯圍堤防的加固工程、針對堤防防護能力不足、堤身損毀的現狀，對加固中的工法工藝和技術手段進行深入研究、提出質量施工管控方案以期為類似海堤加固工程的建設實施提供技術參考。

1 工程概況

萬頃沙聯圍海堤北界河一涌東段、中山至四涌西段)加固達標工程位于廣州市南沙區，聯圍內9條河涌聯通，總長159.3km?，F有防洪工程包括42座水閘和外江堤防。堤防基礎沒有進行處理，導致長期運行后堤身沉陷較大，并且早年設計防洪標準較低，堤身斷面單薄。

本工程范圍內總堤線長8800m，加固達標總長8000m，新設計的加固防洪標準為200a一遇，海堤級別為1級，主要建筑物為1級。

2 水利工程加固存在的問題

2.1 急于建設，缺乏合理規劃

國內經濟法為水利工程的建設提供了充足的資金支持，為滿足人民在生活用水、工業用水、農業灌溉等多方面的用水需求，國內在近年來開展了大量水利工程及相關設施的建設工作，但在建設期間缺乏對整體規劃工作的思考，因急于建設導致后續的改造維護面臨風險，并且增加了運維的成本[2]。

2.2 質量把控不到位

由于上世紀對水利工程建設工作的重視，國內現存的大量水利工程是在規范標準不完善的情況下建設完成的，以為工程的設計標準已經難以滿足當前社會發展的需求，而且部分工程在長期使用且缺乏維護的情況下產生了影響力的隱患問題，平均質量水平把控很不樂觀。

2.3 施工工期延長

我國大部分的水利工程在施工前并未出具完整的設計方案，邊設計邊施工的模式導致部分工程的可行性未能提前得到論證，由此引發了部分工程無法按計劃完成或與當前環境不適應等情況，部分工程因進度拖延到一些零部件長期受外界環境腐蝕出現質量缺陷，后續雖然完成了工程的建設，但整體質量和使用壽命均受到影響。

3 工程加固技術及質量控制

3.1 塑料排水板加固

采用豎向排水的方法在地基中鋪設塑料排水板，從而使得既有地基的邊界因縱向排水通道而改變，使得孔隙水有了更多的排出渠道。由于荷載作用下軟土地基中的水分經過排水芯板快速排出加快軟土的固結。

1)深溝清理：施工人員需要對現場進行清洗、整平、碾壓與砂墊層鋪設等場地處理個，同時做好排水溝的挖設工作，確認無誤后方可開展塑料排水板施工。

2)砂墊層施工：由于基坑內表層土屬軟土地基，考慮施工機械需要，根據承載計算，采用混合料排水墊層，砂墊層的坡底及防護沿道開展1層透水布的縱向鋪設工作，同時需要在透水布上方利用中粗砂沙袋防護，實現對砂料流失問題的規避[3]。

3)測驗計量放樣：放樣人員需要確認砂墊層壓實后開展施工，放樣點位需要與設計要求一致，嚴格把控個孔位的放樣精度并做好標記，同時繪制相應的插板分區點位圖。

4)定位：在插帶機就位后，手動調節導架的垂直度，插入塑料排水板在空心管中，要求與樁位對中。

5)下插排水扳：插入淤泥下臥層22m，在插設中若出現回機的即可拔管。

6)割帶：拔管后進行人工割斷排水板。

3.1.1 堆載預壓監測及質量監測

1)沉降觀測：通過沉降設備的調測，可以知道的軟土層在荷載作用下沉降與時間的兩者關系，從而去控制整個施工計劃，推測計算軟土結固度，判斷加固效果。

2)孔隙水壓：想要知道地基強度，就要憑借孔隙的水壓趨勢規律曲線，推斷地基平均固結度，從而掌控施工的進度。

3)沉降板測試：沉降桿需要是在土工布上可延長加長的，連接到堆載預壓頂面以上1m處為止，每一節長度為1.5m。從埋設那天起，施工堆載過程中每一天觀測一次，任務結束后每3日觀測一次，直至卸載完畢一個星期結束所有觀測。

4)深層沉降、孔隙水壓：在插板完成之后，在所有填土工作開始之前進行埋設。并且觀測淤泥在預壓期間的加固變形、水壓力的消散規律和水位的變化，從而分析超孔隙水壓力的消散情況。計算地基固結度的平均值，地面固結沉降量、剩余沉降量等方面，為確定卸載時間提供有力依據[4]。

3.1.2 質量控制措施

原材料進入施工區域需要有塑料排水板出廠合格證以及鑒定書。在每批排水板到達施工地后應先進行外觀的檢查，檢查無誤后驗收。單批次數量<此數額時也應抽檢一次，同批次生產的塑料排水板，每20萬m進行一次抽樣檢查；按批次分批對排水板進行抽樣檢查，隨機抽查應貫穿于裝機前和整個施工過程，對不合格產品立即停用。再進行記錄深度、補打板材的位置和數量、回帶的根數和長度等[5]。

3.2 拋石技術

臨水面堤的腳拋石總量為11萬m3，其中拆除料利用工程量約1300m3，另增購的拋石工程量為109000m3，使用結合網兜拋投和塊石拋投方法。普通塊石拋石護腳平臺高程1.0m、平臺面寬3.0m，坡面水平寬度為0.000m～26.980m、坡面坡度為1∶1.5～1∶3.0，結構斷面見圖1。

圖1 典型拋石護腳斷面

使用稀土合金包PVC網兜混合熱鍍鋅-10%鋁，網線A2.5mm，網孔選用80×100mm，涂塑后A3.5mm；涂塑后A4.2mm，網片邊絲A3.2mm。網兜拋石適用樁號X4+810～X6+100段，網兜拋石護面厚0.7m，坡比為1:3，本工程有兩種形式網拋石斷面，結構斷面見圖2。

圖2 拋石護腳斷面剖面圖

在準備拋石前需要試驗拋投計劃，然后定位船的位置，其次對拋石船掛擋，挖掘機最后再進行一次拋投合格后準備位移下一拋石位置。

1)拋石采用高潮位時候作業。在高潮位采用夾板駁船施工，并按石方填筑原則進行分層、分段流水階梯式拋填[6]。拋石面平整壓實采用人工配合機械理砌緊密，重點抓好理砌施工質量，提高圍堤抗沖刷、抗風化能力。

2)在塊石裝兜前，預先制作塊石裝兜模具，模具尺寸為2m×2m×1m。然后把網兜安放在模具內，用挖機裝石達到0.57 m3后，吊裝上船。

3)拋石采用人工手推車運輸塊石進行拋投，結合設計要求的塊石拋投參數施工，現場需要復測再進行個別位置拋石。方法是用拋石船結合挖掘機或者人工拋石的方法進行調整確定，須符合工程實際情況并保證安全。

3.2.1 拋錨流程及定位

1)拋錨流程：

要保持上下游錨擺布八字形，方便定位船的移動。

2)沖距計算：

在拋石過程中因為江底水流的沖壓作用，塊石將隨水流向下游移動，為確保塊石能夠精準投至指定區域，施工人員需要對塊石漂距僅合理計算，確保所拋投的塊石能夠愛水流沖壓作用下到達相應位置。塊石拋投時的沖距可以按下式進行計算：

(1)

3)定位船拋錨：

工作人員需要在定位船拋錨的基礎上開展定位工作，具體操作時需要在指定斷面拋投定位船，基于并對相應位置的水深與流速進行沖擊參數的計算，同時也需要將裝石船頭部區域的尺寸作為提前量用于定位船的定位個，并借助gps進行精確定位[7]。

3.2.2 石質檢查、計量和掛擋拋投

1)質量的控制：施工人員需要通過檢測試驗等防水嚴格把控石料質量，避免應用不符合設計要求的塊石進行水下拋石作業，杜絕風化石、水解、碎石等不合格的石料。網兜填充石料要求堅硬、不易風化、不易水解、不易碎的卵石或者塊石。塊石強度等級要求不低于MU40。

2)數量確定：待抵達作業區域后，進行施工監督的專業技術人員需要對石料船中的石料方量進行測量計算，為避免計算結果存在較大誤差，技術人員需要對高度、寬度、長度參數分別量算8次、4次和2次，取平均值作為方量結果，計算期間也需要結合石質、空隙率對方量結果進行核扣。

3)船的掛擋、拋投：在定位船定位完成的基礎上，施工人員可以將吊裝裝置裝設于下舷部位，并在拋投過程中注意均勻性，合理控制裝石船的船位間距，保證石塊兒均勻[8]。

3.2.3 質量把控

由于拋石施工的主要原材料塊石較為單一，石料的質量要按設計技術要求執行操作。塊石的粒徑是關系到工程質量好壞的主要技術指標之一，防止河床泥砂淘刷，增強對河床的護岸效果；網兜材料供貨前需要提供熱鍍鋅-10%鋁混合稀土合金包鋼絲須提供國家級實驗室——鹽水噴霧試驗(GB/T 10125)1000h以上的試驗報告，其中鍍鋅的腐蝕量≤30g/m2；塊石上船前應經過質檢人員的檢查，項目經理需要組織人員對料場碼頭的石料質量進行核查，確認規格參數等符號設計要求后方可裝船；嚴格執行監理批準制度，落實材料員檢查、施工員檢查、質檢員檢查，監理工程師確認塊石送檢合格后方可使用[9]。

4 工程安全管理

水利工程建設期間出現的土方開挖和棄土，污染污水和水土生態進行治理。達到施工對環境的最低影響，避免出現因施工導致的環境生態破壞、對現狀地形地貌進行保護，盡量維護原狀、做好施工防護圍護圍擋工程，減小破壞；注重對水環境保護，施工期間發生的污、廢水體應集中處理達標后再進行合理排放，設置洗車槽、排水設施；施工中保持現場濕度、控制揚塵污染，固體廢料進行集中處理；加強施工范圍的綠化保護、植物損毀應進行恢復處理。

水上作業人員必須持證上崗，需佩戴安全帽、穿救生衣、系安全帶、穿防滑鞋。施工前應對安全保護設施等進行檢查，確認其完好，方能投入使用，避免因防護設施隱患問題引發事故風險。雨天作業期間，現場應做好防滑、防寒措施，及時清除施工平臺上的水。安全防護措施的變動需要在安全負責人簽字允許的情況下實施。

5 結 論

文章結合堤防聯合的現場工程條件和工程現狀，探究了堤防加固中的各項排水加固工藝和地基處理工藝，提出了相應的工程質量控制方案。采用了塑料板排水加固和拋石護堤的整體方案，并對加載的質量和拋石護坡堆砌的工藝進行質量管控。

受工藝復雜、事故周期長等問題影響，部分水利工程存在較多質量缺陷。為此，需要在施工期間結合現場實際情況合理應用堤壩防滲加固技術，有效規避堤壩滲漏等缺陷隱患，確保水利工程功能的可靠發揮。