趙海亮

(甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心,甘肅 景泰 730400)

我國(guó)自古以來便是農(nóng)業(yè)大國(guó),在我國(guó)廣大的土地上大量?jī)?yōu)秀企業(yè)、合作社及個(gè)人終身致力于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目,在農(nóng)產(chǎn)品種植中不容忽視的因素之一便是水源,水源是否充足直接影響著農(nóng)作物的產(chǎn)量,而灌溉渠道建設(shè)直接關(guān)系到農(nóng)作物灌溉的質(zhì)量水平,做好渠道建設(shè)與養(yǎng)護(hù)工作則是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重中之重。

1 灌區(qū)渠道滑坡的成因分析

1.1 人為因素

人為因素指的是渠道建設(shè)在設(shè)計(jì)過程中存在的由于人工疏忽和計(jì)算誤差而導(dǎo)致的問題。部分渠道在設(shè)計(jì)過程中由于坡度過高,造成渠道的穩(wěn)定性較差,一定程度上增加了渠道的承載力,一旦渠道不能承擔(dān)工程建設(shè)的自身重量,以及灌溉期間的水流重量,水流重量大于渠道的最大承載負(fù)荷,則極易造成滑坡現(xiàn)象。與此同時(shí),若要保證水渠能夠承載灌溉階段的水流,在設(shè)計(jì)階段需要預(yù)留一部分機(jī)動(dòng)空間,提升水渠承載力。在夏季汛期水流過大時(shí),能起到一定的緩沖作用,保證了水渠的完整性和安全性。

工程建設(shè)施工中存在明顯的質(zhì)量問題。一旦工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低,建筑質(zhì)量問題便首當(dāng)其沖,部分建設(shè)者盲目縮減成本,工程中出現(xiàn)以次充好、敷衍了事的現(xiàn)象。亦或是施工工藝不恰當(dāng),也會(huì)增加滑坡出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。施工人員由于人為等因素,在提前設(shè)計(jì)規(guī)劃測(cè)量過程中,未能測(cè)算出水渠最大承載力；或在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方案中,未能有效設(shè)計(jì)出應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案,都是灌區(qū)產(chǎn)生渠道滑坡的主要因素。

1.2 自然因素

1.2.1 地質(zhì)條件不良

我國(guó)土地面積廣袤,不同地理位置的地質(zhì)條件具有差異性,其主要原因是地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石類型不同,進(jìn)而產(chǎn)生的化學(xué)形式也有所差異。不同質(zhì)地的巖石在防汛抗洪期間產(chǎn)生的效果也大不相同。如，密度較高、質(zhì)地較緊密的巖石,十分堅(jiān)硬,抗剪強(qiáng)度也更加理想,受到降水、風(fēng)化、低溫的影響較小。這類巖石組成的斜坡具有較好的抗降水能力、抗沖刷能力。而巖石質(zhì)地較為松軟、土壤含量較多的斜坡,在強(qiáng)降水環(huán)境影響下則極易出現(xiàn)滑坡和泥石流。

1.2.2 降水與地下水影響

我國(guó)大部分地區(qū)四季變化分明,或旱季、雨季的自然變化,都是造成水利工程渠道滑坡的重要影響因素。當(dāng)巖石中滲透了大量的雨水,巖石中的含水量隨之增加,自身的重量也在不斷提升,這就造成渠道自身承受的重量不斷提升,一旦超過渠道可承受的最大抗剪度,極易出現(xiàn)泥石流、滑坡等自然災(zāi)害。

1.2.3 地質(zhì)災(zāi)害

近年來,我國(guó)北方地區(qū)出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的比重正在逐年增加,如地震這種影響范圍較廣的地質(zhì)災(zāi)害,對(duì)水渠的影響十分嚴(yán)重；地殼的震動(dòng)會(huì)使土壤和巖石之間出現(xiàn)不同程度的縫隙,在暴雨的滲透下更會(huì)加劇灌區(qū)渠道的崩塌現(xiàn)象；而滑坡與地震相比影響程度較淺,但也會(huì)造成水渠損毀現(xiàn)象。

2 不同形式邊坡治理措施

2.1 生態(tài)護(hù)坡

根據(jù)特殊的地質(zhì)、地形條件種植植物。對(duì)于坡度較緩的地區(qū),可以選擇新型土工合成材料,為植物根系生長(zhǎng)創(chuàng)建良好的生長(zhǎng)條件,植物根系嵌入土壤,逐漸將其聯(lián)系成一個(gè)整體,在雨水侵襲、沖刷等情況下形成植物保護(hù)層,能夠有效防止水土流失現(xiàn)象,促進(jìn)植物生長(zhǎng)等。適用于坡度較緩的一個(gè)或幾個(gè)坡面的邊坡防護(hù),同時(shí)還有助于生態(tài)恢復(fù)。

主要施工過程包括平整坡面(根據(jù)地形設(shè)置美觀、平整的坡面及分塊)、開溝槽、鋪設(shè)新型土工合成材料、打錨釘固定、覆土、播種等。在選擇植物的過程中需要綜合選擇草種,保證草種適應(yīng)本地的土質(zhì)特點(diǎn),將草本、灌木、藤本等互相混合,使綠化建設(shè)環(huán)境與氣候、水文、自然環(huán)境等相結(jié)合,選定播種物料之后經(jīng)過試驗(yàn)配比,將植物均勻地種植在水渠周圍的防護(hù)坡中,依靠植物自身的特點(diǎn)在土壤下方形成一片根莖網(wǎng),大面積固定在土壤內(nèi)部,不僅能提高土壤的硬度,也能有效改善水渠周圍的土壤酸堿度。

2.2 噴射混凝土和噴漿邊坡防護(hù)

噴漿邊坡防護(hù)一般運(yùn)用于高墩橋梁、公路的模板支撐體系及部分巖石松動(dòng)不穩(wěn)定的渠道邊坡防護(hù)施工中,并且還會(huì)用到大型的施工材料起吊機(jī)械設(shè)施。在目前的施工環(huán)節(jié)中,工程施工單位可以選擇液壓裝置來控制施工起吊設(shè)備,運(yùn)用專門的提升機(jī)具來完成吊裝與運(yùn)送施工材料的步驟。對(duì)于支撐桿裝置以及千斤頂在進(jìn)行全面的安裝處理時(shí),務(wù)必保證按照正確的施工機(jī)械安裝操作順序進(jìn)行,并且將卷揚(yáng)機(jī)運(yùn)用于滑模施工的處理過程中。如果有必要進(jìn)行垂直運(yùn)輸操作,則需要用到吊籠、井字架與卷揚(yáng)機(jī)設(shè)備。

2.3 生態(tài)混凝土護(hù)坡

利用當(dāng)?shù)厝宋沫h(huán)境、歷史淵源及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,結(jié)合文化宣傳及地方特色等,可打造出通過宣傳帶動(dòng)當(dāng)?shù)乩习傩彰撠氈赂坏男滦妥o(hù)坡形式。

2.3.1 測(cè)量放樣

在對(duì)渠道、蓄水池及其它水利設(shè)施進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)中,將各個(gè)控制點(diǎn)與中心線的控制點(diǎn)相聯(lián)系,使用測(cè)量?jī)x器確定控制點(diǎn),設(shè)置邊線控制點(diǎn),進(jìn)而找到橫向與縱向的中心線。

2.3.2 坡面平整

根據(jù)控制點(diǎn)進(jìn)行施工放樣,然后人工對(duì)坡面進(jìn)行整平,保證坡面設(shè)計(jì)與建設(shè)效果憑證兼顧,符合設(shè)計(jì)與建設(shè)需求。

2.3.3 基礎(chǔ)混凝土澆筑

基礎(chǔ)混凝土澆筑前使用機(jī)械開挖,地基的底部選擇人工或機(jī)械夯實(shí)的技術(shù),澆筑C20混凝土,基礎(chǔ)尺寸不宜過大,一般設(shè)置為1.0m×1.0m。

混凝土澆筑的基本要點(diǎn)在于工程模板處理,施工人員必須按照翻模施工的基本實(shí)施步驟來進(jìn)行操作,嚴(yán)格控制翻模施工的時(shí)間長(zhǎng)度,確保施工模板系統(tǒng)具有良好的堅(jiān)固性。施工人員對(duì)于起吊機(jī)械設(shè)施應(yīng)予以合理的利用,避免由于施工模板墜落而造成施工人員受到嚴(yán)重的人身安全傷害。同時(shí),施工人員對(duì)于混凝土等關(guān)鍵工程施工材料應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制材料質(zhì)量,運(yùn)用翻模施工工藝來實(shí)現(xiàn)保證渠道工程良好使用性能的效果。

2.3.4 生態(tài)混凝土澆筑

澆筑方法和框格與普通混凝土基本一樣,生態(tài)混凝土澆筑厚度較薄,可為150mm。

現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格按照配比拌制,由于生態(tài)砼保水性好,本工程擬采用JGZR350自落式攪拌機(jī),用翻斗車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)滑槽滑至框格內(nèi)。但由于硬化速度快,從砼拌制到入倉成型時(shí)間不宜過長(zhǎng),保證在混凝土凝固之前建成符合標(biāo)準(zhǔn)的渠道結(jié)構(gòu)。

2.3.5 漿砌片石護(hù)坡

2.3.5.1 施工方法

當(dāng)水渠建設(shè)在坡腳位置出現(xiàn)變形情況,而上半部分的巖體或土體對(duì)著坡度逐漸向下運(yùn)動(dòng),邊坡位置的穩(wěn)定性和安全性都缺少必要的保障,坡面的坡度越大,這段路面的危險(xiǎn)系數(shù)也在不斷增加。在坡度不斷增加的情況下,坡頂與坡面之間產(chǎn)生的作用力也在逐漸增加,巖土下落產(chǎn)生的不良影響也就越大。當(dāng)坡面的角度增加時(shí),坡腳位置的作用力逐漸明顯,對(duì)坡面的穩(wěn)定性影響也十分明顯。所以,確保坡頂和坡腳的夾角處在一個(gè)相對(duì)合理的區(qū)間能對(duì)巖體的下沉起到有效的抑制作用。

施工部門目前需要重點(diǎn)培訓(xùn)施工人員掌握信息化軟件的基本特征以及軟件操作要點(diǎn),利用計(jì)算機(jī)云技術(shù)和遙感技術(shù)全方位監(jiān)測(cè)施工過程,保證施工的準(zhǔn)確性,運(yùn)用信息化手段來控制施工過程。在三維模型的支撐下,施工人員對(duì)于立體化的水渠直觀外部結(jié)構(gòu)可以詳細(xì)進(jìn)行觀察,便于施工人員判斷水渠結(jié)構(gòu)的各個(gè)施工處理難點(diǎn),有助于工程施工人員妥善安排相應(yīng)的施工操作環(huán)節(jié)。因此,在現(xiàn)代化的抗汛防洪工作中,合理運(yùn)用科學(xué)技術(shù)能極大提高施工人員的工作效率和準(zhǔn)確性,施工部門針對(duì)信息化手段應(yīng)當(dāng)靈活運(yùn)用于水渠建設(shè)中。

通過比較各種護(hù)坡方法,生態(tài)護(hù)坡方法的生態(tài)效益較為明顯,生態(tài)養(yǎng)護(hù)機(jī)制建設(shè)的單次投資成本較少,但是后期的澆灌、施肥等工作需要大量的資金注入和人力資源。尤其在北方地區(qū),冬季氣候寒冷,連續(xù)生長(zhǎng)的周期短。噴射混凝土和噴漿邊坡防護(hù)及漿砌片石護(hù)坡方法在實(shí)施過程中消耗成本較大,也需要大量的人力資源進(jìn)行施工和維護(hù)。但是后期的養(yǎng)護(hù)成本較低,在我國(guó)眾多水利建設(shè)中實(shí)施比重較大。

2.3.5.2 土工模帶護(hù)坡

土工模帶護(hù)坡是一種基于土工模袋技術(shù)發(fā)展而來的護(hù)坡形式。土工模帶在實(shí)際應(yīng)用過程中需要利用雙層聚合化纖合成材料生產(chǎn)連續(xù)帶狀成品或單獨(dú)成品。雙層聚合化纖合成材料是20世紀(jì)70年代由國(guó)外引進(jìn)的新型材料,而土工合成材料應(yīng)用則是近年來經(jīng)過技術(shù)人員深入研究并完善后所形成的新型技術(shù),該技術(shù)經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證后具備較強(qiáng)的可行性,由此被廣泛應(yīng)用于各大工程之中。

模袋混凝土在實(shí)際應(yīng)用過程中需要將混凝土或水泥砂漿進(jìn)行充分拌制,隨后利用高壓泵將混凝土或水泥砂漿材料壓入模袋內(nèi)部,利用模帶內(nèi)部吊筋袋及吊筋繩對(duì)模帶混凝土成型后的厚度進(jìn)行調(diào)控,待其凝固。模帶混凝土成型后具備一定強(qiáng)度,在實(shí)際應(yīng)用過程中主要布置于大型河流、湖泊護(hù)坡工程建設(shè)中,部分護(hù)岸、港灣及碼頭等水利工程在實(shí)際建設(shè)過程中也會(huì)應(yīng)用模袋混凝土。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要包含以下幾點(diǎn)。

施工過程中便利性較強(qiáng)。模袋混凝土在實(shí)際應(yīng)用過程中可以一次成型,最大限度地減少施工工序流程以及人力資源消耗。

適用性較為廣泛。從實(shí)際施工案例總結(jié)可知,該技術(shù)完全可以滿足各大水利工程護(hù)坡建設(shè)要求,尤其是部分工程施工環(huán)境較為復(fù)雜以及存在特殊施工要求的工程建設(shè)中,如深水護(hù)岸、護(hù)底等工程,在技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中可以跳過圍堰構(gòu)建流程直接進(jìn)行水下作業(yè)工序。同時(shí)，該技術(shù)在應(yīng)用過程中要求使用機(jī)械化施工方式,護(hù)坡面積較大且穩(wěn)定性較強(qiáng),使用壽命遠(yuǎn)超于普通護(hù)坡。

模帶透水性較強(qiáng)。模帶材料本身具備良好的透水性,在實(shí)際作業(yè)過程中模袋內(nèi)部灌注的混凝土或水泥砂漿材料中所蘊(yùn)藏的水分會(huì)逐漸沿模袋縫隙滲出,進(jìn)一步提升混凝土材料凝固速度,最終實(shí)現(xiàn)提升混凝土抗壓能力的目的。

依據(jù)材質(zhì)及加工方式差異性,可以將模袋劃分為機(jī)制模袋和簡(jiǎn)易模袋2種形式。在考慮反濾排水點(diǎn)以及成型后的外觀條件下,機(jī)制模帶可劃分為5種不同的形式以應(yīng)對(duì)不同的使用要求。表1為不同模袋類型及主要適用范圍。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的要點(diǎn)環(huán)節(jié)在于施工開始前對(duì)模袋進(jìn)行查驗(yàn),避免出現(xiàn)無法填充的情況,導(dǎo)致模袋混凝土護(hù)坡建設(shè)過程中出現(xiàn)空位,影響護(hù)坡建設(shè)質(zhì)量以及應(yīng)用效果。

表1 不同類型模帶及適用范圍

3 結(jié)束語

邊坡防護(hù)技術(shù)在我國(guó)灌區(qū)工程建設(shè)中的重要性不言而喻,做好邊坡防護(hù)技術(shù)能夠提升我國(guó)灌區(qū)的建設(shè)質(zhì)量。有關(guān)部門不僅要?jiǎng)?chuàng)新我國(guó)的邊坡防護(hù)技術(shù),也要充分學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的理論技術(shù),將二者相融合,整理出一套適合我國(guó)汛情特點(diǎn)的防護(hù)技術(shù)。國(guó)家及各地防洪抗汛指導(dǎo)小組不僅要對(duì)汛期的預(yù)防工作做好安排,也要在邊坡防護(hù)方面做好應(yīng)急預(yù)案。因此,在工程建設(shè)推進(jìn)的過程中需要保證各項(xiàng)工作的順利開展,嚴(yán)格按照國(guó)家的相關(guān)規(guī)定實(shí)施建設(shè),優(yōu)先增強(qiáng)地基強(qiáng)度和承載力,提升工程的安全系數(shù),增強(qiáng)渠道周圍的建筑安全性及穩(wěn)定性,進(jìn)而獲得更為豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。