城村段應(yīng)急搶護(hù)工程中的護(hù)岸類型選擇及施工技術(shù)

李思維 李明亮 韓爭社

中建七局第四建筑有限公司（710000）

0 前言

黃河三門峽市陜州區(qū)城村段右岸受干流沖頂、回流沖刷及三門峽水庫蓄水泄水影響，已發(fā)生嚴(yán)重坍塌。目前，這里形成一個(gè)大的河灣并逐漸加深。塌岸至黃河生態(tài)廊道護(hù)坡最小距離為35 m，至鄭西高速鐵路最小距離為555 m。該段塌岸嚴(yán)重威脅了生態(tài)廊道、沿河耕地和鄭西高速鐵路的安全，對(duì)此，迫切需要解決城鄉(xiāng)段岸坡崩塌問題。黃河三門峽市陜州區(qū)城村段雙防工程通過修建和加固護(hù)岸確保保護(hù)對(duì)象的安全，使黃河成為造福人們的幸福之河，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展[1]。

1 工程概述

以黃河三門峽市陜州區(qū)城村段應(yīng)急搶護(hù)工程為例，黃河陜州區(qū)城村段治理范圍位于黃河陜州區(qū)城村段黃淤19#段和20#段之間。結(jié)合工程現(xiàn)狀、施工方法及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，確定治理方案和措施。主要建設(shè)規(guī)模為:治理總長1.818 km，新建雙防護(hù)岸工程1.5 km，加固護(hù)岸工程0.318 km。三門峽水庫防洪運(yùn)用最高水位335 m，防凌運(yùn)用水位不超過326 m，非汛期運(yùn)用水位一般不超過318 m。根據(jù)三門峽水庫特征水位、水庫實(shí)際運(yùn)行情況、陜西區(qū)城村段岸坡實(shí)際地形地質(zhì)條件，結(jié)合可研究報(bào)告審查結(jié)論，保證了護(hù)岸基礎(chǔ)和岸坡不會(huì)因水位變化引起的沖刷損壞。此外，拋石頂高30.5 m，護(hù)岸基礎(chǔ)底高30.5 m，護(hù)坡頂高318.50 m。

2 現(xiàn)狀庫岸及存在的問題

黃河三門峽市陜州區(qū)城村段位于黃魚19～20#段之間，距三門峽大壩約33 km，距潼關(guān)上游約82 km。庫岸長4.2 km，庫頂高程317～321 m，河底高程約300 m。河岸土壤為砂壤土，土質(zhì)疏松，抗沖刷性能差。造成三門峽庫區(qū)塌岸原因有:

2.1 波浪

水庫蓄水，庫區(qū)水位上升后水面加寬，水深增大，在風(fēng)的掀動(dòng)之下形成波浪，沖擊岸壁。當(dāng)河槽走勢(shì)呈現(xiàn)東西走向時(shí)，冬春季節(jié)風(fēng)向多為西北風(fēng)；當(dāng)河谷走勢(shì)呈南北走向時(shí)，冬春季節(jié)風(fēng)向多為西風(fēng)和西南風(fēng)，因而加劇了波浪對(duì)庫區(qū)右岸岸坡、凸岸的沖擊。

2.2 水的浸泡作用

黃土類土在浸水狀態(tài)的內(nèi)摩擦角值比不浸水狀態(tài)減小4°～5°，黏結(jié)力值降低42%～59%，浸水后的崩解時(shí)間平均不足3 min，其變化范圍為1～5 min，因而水的浸泡作用在蓄水初期對(duì)塌岸起著加速作用。

2.3 水位變化影響庫岸的穩(wěn)定

三門峽水庫蓄清排渾運(yùn)用以來，按照不同的運(yùn)用要求，非汛期蓄水位變化在310～326 m高程。波浪不僅直接對(duì)庫岸的各高程部位進(jìn)行沖擊和侵蝕，而且當(dāng)水位長期接近防浪工程基礎(chǔ)時(shí)會(huì)產(chǎn)生根基淘刷，使工程自身的穩(wěn)定受到威脅。圖1為2021年三門峽庫區(qū)城村段庫岸坍塌現(xiàn)狀。

圖1 2021年三門峽庫區(qū)城村段庫岸坍塌現(xiàn)狀

3 工程建設(shè)的必要性

3.1 黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展

黃河流域是我國重要的生態(tài)屏障和重要的經(jīng)濟(jì)區(qū)，這是戰(zhàn)勝貧困的一個(gè)重要領(lǐng)域，對(duì)我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)安全起著非常重要的作用。保護(hù)黃河是中華民族偉大復(fù)興和可持續(xù)發(fā)展的宏偉計(jì)劃。黃河流域的生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展，北京、天津、河北協(xié)調(diào)發(fā)展，揚(yáng)子江經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展，廣東大海灣地區(qū)的建設(shè)，香港、澳門的建設(shè)以及長江三角洲的綜合開發(fā)，是主要的國家戰(zhàn)略。加強(qiáng)黃河治理和保護(hù)，促進(jìn)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展，積極支持流域各省區(qū)打贏扶貧攻堅(jiān)戰(zhàn)，解決防洪安全問題，對(duì)維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定、促進(jìn)民族團(tuán)結(jié)具有重要意義。

3.2 是宣揚(yáng)黃河文化、改善三水土條件的需要

三門峽市是由于黃河第一座大壩——三門峽大壩的修建而建立的。這是一座靠水而生、靠水而繁榮的城市。作為一個(gè)離黃河最近的城市，三門峽市以大禹的防洪和東調(diào)命名，以中華民族精神的中流砥柱而聞名，如今，“黃河之珠”“天鵝湖”已成為三門峽重要的城市名片。三門峽生態(tài)保護(hù)和優(yōu)質(zhì)大壩示范區(qū)的建設(shè)，對(duì)弘揚(yáng)黃河文化、提高三門峽城市質(zhì)量具有重要作用。三門峽水庫對(duì)改善三門峽庫區(qū)水土條件和黃河水質(zhì)具有重要意義。

3.3 是保護(hù)沿岸基礎(chǔ)設(shè)施及耕地安全的需要

目前，河流兩岸的岸坡均為土質(zhì)邊坡。一些河段的坡度較高，存在坍塌風(fēng)險(xiǎn)。一些岸坡已被沖刷并部分坍塌。洪水暴發(fā)可能導(dǎo)致兩岸岸坡因沖刷而坍塌，從而危及沿河基礎(chǔ)設(shè)施和耕地的安全。因此，本段河道整治可保護(hù)沿岸人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，有助于降低沿?；A(chǔ)設(shè)施和農(nóng)田受損的風(fēng)險(xiǎn)。通過對(duì)曲線凹岸和易沖刷地段的土質(zhì)岸坡進(jìn)行防護(hù)，防止岸坡坍塌，穩(wěn)定河勢(shì)，維護(hù)河岸，保護(hù)河流生命健康[2]。

4 護(hù)岸工程的設(shè)計(jì)

4.1 護(hù)岸類型選擇

護(hù)岸治理工程涉及面廣，影響因素復(fù)雜。護(hù)岸類型必須考慮上游和下游、左岸和右岸。最好在流域基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合規(guī)劃和管理。但是這方面的理論很少，也沒有成熟的規(guī)律可循。為了使護(hù)岸工程規(guī)劃經(jīng)濟(jì)合理，宜進(jìn)行模型試驗(yàn)。但由于各種條件的限制，目前根據(jù)以往治理工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和各塌岸段的現(xiàn)狀，采取相應(yīng)的工程措施保護(hù)河岸（路堤邊坡），減少?zèng)_刷，地質(zhì)條件及上下游和左右岸之間的關(guān)系。工程措施主要包括丁壩和光滑護(hù)岸（兩者結(jié)合稱為“護(hù)點(diǎn)看線”）。丁壩（壩長）≤30 m，以滿足和支撐水流，消除水勢(shì)，防止水流直接沿路堤沖刷，從而達(dá)到工程防護(hù)的目的，主要用于岸坡高陡、施工難度大、泄洪灘寬（即不危及對(duì)岸）、彎道水流為頂沖的塌岸河段。光滑護(hù)岸是通過硬化形式（如干砌石和砂漿砌石）來保護(hù)岸檻，一般適用于泄洪灘窄、岸坎低、施工條件較好（或考慮對(duì)岸關(guān)系）的塌岸河段。對(duì)于較長的蜿蜒河段，采用上述兩種方法相結(jié)合的“護(hù)點(diǎn)護(hù)線”形式。

塌岸河段的發(fā)展變化受到諸多因素的影響。因此，在不斷探索和總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)項(xiàng)目管理。管理單位定期（特別是汛前）對(duì)已完工程進(jìn)行維修、加固和觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)報(bào)告有關(guān)部門處理，確保工程正常運(yùn)行。

4.2 護(hù)岸結(jié)構(gòu)選擇

4.2.1 固基工程

黃河河床多為砂壤土，抗沖性極差。工程地基必須具有很強(qiáng)的抗沖刷性、變形適應(yīng)性和雙向滲透性。拋石基礎(chǔ)和引線籠式拋石基礎(chǔ)滿足要求。拋石具有單價(jià)低（比鉛絲籠拋石單價(jià)低20%左右）、施工方便的特點(diǎn)，但拋石量大，對(duì)石料要求高（大塊、大備料）。此外，拋石抗沖刷能力差、易流失、使用壽命短。鉛絲籠式拋石機(jī)是一種箱形網(wǎng)箱，由引線編織成六角形格柵，填滿塊石，以竹筏或舟為工程基礎(chǔ)沉入水底。鉛絲籠拋石對(duì)塊石粒度要求低，拋石總量少，不易丟失，使用壽命長。缺點(diǎn)是引線籠的制作和拋石施工相對(duì)麻煩，引線的耐久性不易保證，容易生銹。結(jié)合多年黃河治河經(jīng)驗(yàn)及本工程特點(diǎn)，采用松散拋石與鉛絲籠拋石相結(jié)合的方案。

4.2.2 護(hù)岸工程

新建護(hù)岸應(yīng)結(jié)合地形和現(xiàn)有岸坡，并考慮占地影響。邊坡平緩、高度較低的岸坡采用護(hù)坡。根據(jù)地形、地質(zhì)、水流條件，結(jié)合現(xiàn)有工程經(jīng)驗(yàn)，采用砂漿塊石、干塊石、混凝土塊石、現(xiàn)澆混凝土、石籠護(hù)坡五種形式進(jìn)行方案比選。

方案一:M10漿砌片石護(hù)坡。護(hù)坡厚0.4 m，碎石墊層厚0.1 m，下設(shè)一層300 g/m2反濾土工布。

方案二:干砌石護(hù)坡。護(hù)坡厚0.4 m，碎石墊層厚0.1 m，下設(shè)一層300 g/m2反濾土工布。

方案三:C20混凝土砌塊護(hù)坡?；炷翂K厚0.2 m，碎石墊層厚0.1 m，墊層下300 g/m2一層反濾土工布。

方案四:現(xiàn)澆C20混凝土護(hù)坡?，F(xiàn)澆混凝土護(hù)坡厚0.2 m，碎石墊層厚0.1 m，下墊300 g/m2反濾土工布。

方案五:石籠護(hù)坡。石籠護(hù)坡厚0.5 m，護(hù)坡下設(shè)0.15 m粗砂墊層，300 g/m2反濾土工布。

漿砌塊石護(hù)坡規(guī)格尺寸要求高、成本高、質(zhì)量保證困難、勞動(dòng)強(qiáng)度高、施工速度慢。干塊石護(hù)坡雖然單價(jià)低，但石料要求高，整體性一般，施工速度慢?，F(xiàn)澆混凝土護(hù)坡造價(jià)大，受天氣、溫度影響大，變形適應(yīng)性差，屬于硬護(hù)坡，生態(tài)差。混凝土砌塊護(hù)坡成本大，預(yù)制場大，單塊質(zhì)量大，不適合運(yùn)輸，勞動(dòng)強(qiáng)度高，施工速度慢。石籠護(hù)坡造價(jià)適中，石料規(guī)格尺寸要求相對(duì)較低，變形適應(yīng)性強(qiáng)，施工簡單，質(zhì)量控制容易，施工速度快。經(jīng)比較，護(hù)坡采用石籠護(hù)坡，累計(jì)長度1.818 km。

4.2.3 護(hù)岸材料選擇

三門峽庫區(qū)多年平均氣溫14℃，極端最低氣溫-13℃，極端最高氣溫40℃。項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的建筑物在冬季容易發(fā)生凍融循環(huán)。護(hù)岸下部地質(zhì)條件差，存在液化問題。從工程安全的角度，對(duì)護(hù)岸基礎(chǔ)進(jìn)行拋石置換和拋石夯實(shí)。由于岸坡位于三門峽水庫水位變化范圍內(nèi)，受水庫運(yùn)行條件的影響，在自密實(shí)和淹沒過程中容易發(fā)生不均勻沉降變形，面層防護(hù)材料必須適應(yīng)這種變形。根據(jù)堤體對(duì)材料的要求，護(hù)岸材料可選用漿砌石、干砌石、現(xiàn)澆混凝土、混凝土預(yù)制塊、石籠網(wǎng)石籠，綜合比較后選用石籠網(wǎng)石籠。

5 結(jié)語

項(xiàng)目的實(shí)施能有效改善項(xiàng)目保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境和人們的生產(chǎn)、生活條件，可加快區(qū)域城鎮(zhèn)化進(jìn)程，加快社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)，促進(jìn)社會(huì)和諧穩(wěn)定。該項(xiàng)目具有良好的社會(huì)效益和生態(tài)效益。本項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)改善當(dāng)?shù)厝藗兊纳a(chǎn)生活條件，保障生產(chǎn)建設(shè)安全，提高人們生活水平，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)具有重要意義。