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        河道堤岸防護(hù)工程施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用分析

        2022-09-03 02:42:42萬丁東
        大科技 2022年35期
        關(guān)鍵詞:護(hù)岸碾壓壓實

        羅 俊,黃 金,萬丁東,雷 華,袁 彥

        (湖北鑫達(dá)盛建設(shè)有限公司,湖北 荊州 434200)

        0 引言

        在市場經(jīng)濟(jì)繁榮、科技事業(yè)興盛的背景之下,我國正式步入高速發(fā)展新階段,以水利工程為代表的各項基建設(shè)施陸續(xù)完工,帶動區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長的同時也帶來了諸多質(zhì)量、技術(shù)難題。堤岸防護(hù)工程就是其中關(guān)鍵的項目類型,牽涉到地質(zhì)、水文等諸多因素,方案選取不當(dāng)、工藝控制不當(dāng)很容易出現(xiàn)質(zhì)量下降、成本超支問題,由此帶來的滲漏現(xiàn)象更是嚴(yán)重影響了水利工程整體質(zhì)量,有必要進(jìn)行探究和改進(jìn)。

        1 河道堤岸防護(hù)工程施工難點

        河道堤岸防護(hù)工程是抵御洪澇災(zāi)害,提升區(qū)域排水疏通能力的重要載體,直接影響著水利工程整體建造質(zhì)量,其施工難點主要在于兩個方面:①工期相對有限,所有土方開挖及回填工作、低洼地段施工作業(yè)必須在雨季來臨之前完成,現(xiàn)場還需配備完善的雨水截流、防汛設(shè)施,否則將造成槽底積水過多、土壤含水量超標(biāo),甚至是邊坡失穩(wěn)等問題。設(shè)計時可以在基坑開挖工作面開設(shè)明排水溝,溝內(nèi)用砂漿粉面進(jìn)行防水處理,填筑0.3m 左右的碎石濾料,以防雨水侵蝕帶來不穩(wěn)定因素。②質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格,堤防護(hù)岸建造目的是緩和水流沖擊、侵蝕作用,因此建設(shè)環(huán)節(jié)對構(gòu)筑物的穩(wěn)定性、嚴(yán)密性均提出了較高要求,材料、工藝控制不當(dāng)很有可能造成裂縫、滲漏情況,給水利工程帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

        2 河道堤岸防護(hù)工程可選方案

        河道堤防、護(hù)岸實質(zhì)上是性能不同的兩種結(jié)構(gòu)型式,前者多用于防洪防汛,可以有效阻絕汛期水流沖擊,控制河流流量及湖泊水位,防止流域內(nèi)住宅、農(nóng)田受損;護(hù)岸則主要用于加固,可以緩解波浪、水流對岸線的侵蝕作用,保持岸線穩(wěn)定性能,水利工程中經(jīng)常將二者連用,以保障工程建設(shè)可靠性。從現(xiàn)有工藝水平來看,可選的堤岸防護(hù)工程主要包含以下4 種。

        (1)坡式護(hù)岸。該種方式也被稱為平順護(hù)岸,操作時直接將材料鋪設(shè)在臨水坡面上,布局通常以水流方向為準(zhǔn),可以在緩解沖蝕作用的同時減少對河床邊界條件的影響。其中護(hù)腳是該工程的根基所在,選用的材料必須具有較好的抗磨損性能,且能夠適應(yīng)河床變形趨勢,拋石護(hù)腳就是較為常見的方式,注意遵循由上而下、由遠(yuǎn)及近的拋石順序,中小型河流中也會采用沉枕護(hù)腳方式,需要用柳枝、秸料等扎成梢把,直徑控制在15cm,長度控制在5~10cm,均勻鋪設(shè)于枕架上方后堆置石塊,梢把層、石塊層依次交替成枕,起到防止水流沖擊的作用。圖1 為某工程中采用的干砌塊石護(hù)岸結(jié)構(gòu),此外還有漿砌塊石、混凝土預(yù)制塊護(hù)岸等類型。

        圖1 某工程干砌塊石護(hù)岸結(jié)構(gòu)

        (2)壩式護(hù)岸。通常與堤身、灘岸等搭配使用,可選擇種類較多,比如丁壩、順壩、“T 形壩”等,建造完畢后能夠?qū)λ髌鸬捷^好的引導(dǎo)作用,使之遠(yuǎn)離岸邊、減少對岸線的侵蝕,部分河流泥沙淤積、河床寬淺,尤其適用丁壩型式。值得注意的是,壩式護(hù)岸是一種間斷式方案,操作應(yīng)用環(huán)節(jié)要重點把控丁壩間距問題,綜合壩長、水流流向等科學(xué)決策,以現(xiàn)有工程實例來看,通常以1~3 倍為準(zhǔn),與坡式護(hù)岸相比,壩式護(hù)岸對水流的干擾作用更加明顯,對于非淹沒不透水丁壩來說,采用下挑式更加適宜,壩軸線最好與水流方向保持一定夾角,沒有特殊要求的情況下以30°~60°為佳[1],可以到達(dá)到平順?biāo)?、減小沖擊力的顯著效果。

        (3)墻式護(hù)岸。墻式護(hù)岸種類較為多樣,直立式、臺階式、扶壁式等均是常見種類,設(shè)計時需要結(jié)合堤岸結(jié)構(gòu)、走向等科學(xué)決策。墻式護(hù)岸的優(yōu)點是占地面積較小,布局較為方便,經(jīng)常被用于河道較為狹窄、水流沖刷較為嚴(yán)重的場景中,對于城鎮(zhèn)及重要工業(yè)區(qū)等用地緊張的河道堤防工程來說更加適用。但該種方案也有一定的局限性,那就是對現(xiàn)場的地基承載能力要求較高,若現(xiàn)場地基不能滿足設(shè)計要求,則要進(jìn)行額外的地基加固處理,或者直接更換其他方案,注意基礎(chǔ)埋深必須大于0.1m,并根據(jù)需要增加護(hù)基、護(hù)腳等設(shè)施。現(xiàn)階段水利工程機(jī)械、工藝持續(xù)更新和進(jìn)步,高壓噴射防滲墻施工也得到了更加廣泛的普及,應(yīng)用環(huán)節(jié)需要科學(xué)設(shè)置混合料配比,并在壓力設(shè)備輔助下將漿液灌入土壤,使之逐步冷卻凝固并形成強(qiáng)度指標(biāo)較高的防滲墻構(gòu)筑物。

        (4)生態(tài)護(hù)岸。生態(tài)護(hù)岸具有較為鮮明的“可滲透性”特征,能夠在緩解岸線侵蝕的同時起到保護(hù)生態(tài)、美化景觀的作用,近年來水利工程與生態(tài)工程結(jié)合度愈發(fā)緊密,生態(tài)護(hù)岸也得到了諸多項目的青睞和應(yīng)用。扦插—拋石聯(lián)合技術(shù)就是其中的代表性方案,主要以傳統(tǒng)拋石施工為基礎(chǔ),搭配植物枝條扦插構(gòu)成完整體系,平砌拋石、河岸土層之間應(yīng)當(dāng)增設(shè)一層碎石作防護(hù),坡度不能超過1:1.5,扦插枝條分布于拋石縫隙之間,大頭朝下、小頭朝上[2],露出大約3~5cm,達(dá)到防護(hù)功效的同時還能保證生態(tài)性能。格賓石籠方法也是近年來比較受歡迎的技術(shù)體系,該結(jié)構(gòu)主要由多個網(wǎng)箱石籠組成,內(nèi)部放置多個隔板,并填充有碎石、砂礫土石等材料,栽植有類型多樣的水生生物,外部采用鋼絲進(jìn)行連接加固(圖2),注意填料大小要符合工程需求,通常以石籠網(wǎng)孔的1.5~2 倍為佳。

        圖2 格賓石籠結(jié)構(gòu)

        3 河道堤岸防護(hù)工程實踐案例分析

        3.1 案例概況

        案例工程位于江漢平原腹地,共擬定4 個施工分區(qū),分別為一工區(qū)紀(jì)南防洪堤城北段,長2.65km,二工區(qū)紀(jì)南防洪堤海子湖段,長4.054km,三工區(qū)紀(jì)南防洪堤古城段,長2.550km,四工區(qū)拾橋河左岸勝利垸堤,長3.479km。各施工區(qū)同時作業(yè),區(qū)內(nèi)沿河道或按工序組織流水施工,施工范圍較廣,任務(wù)重且工期緊張,除堤身加高加固外,還需要對堤頂?shù)缆愤M(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。

        3.2 測量放樣及土方開挖

        測量放樣是整個堤岸防護(hù)工程的起始施工環(huán)節(jié),直接影響后續(xù)工序精確性,操作環(huán)節(jié)務(wù)必要樹立起質(zhì)量監(jiān)控意識,對提供的基本控制點、水準(zhǔn)點等進(jìn)行復(fù)核,確認(rèn)無誤后以控制網(wǎng)為依托精準(zhǔn)放樣,其中平面位置誤差限制在±30~50mm,高程誤差控制在±30mm。尤其關(guān)注開挖斷面放樣操作,樣架設(shè)立時平面誤差不能超過±50mm,高程負(fù)值不可連續(xù)出現(xiàn),埋設(shè)的標(biāo)架務(wù)必要穩(wěn)固,施工過程中加強(qiáng)保護(hù)與核查、校正。正式開挖環(huán)節(jié),應(yīng)當(dāng)對現(xiàn)場進(jìn)行仔細(xì)清理,樹根、亂石、雜草等均要清楚干凈,借助挖掘機(jī)進(jìn)行開挖工作,施工條件允許的情況下直接安排機(jī)械施工,岸坡較長、施工條件較差的場景中,可以采用分級接力方式運(yùn)送,清基深度通??刂圃?0~30cm。如果遇到軟弱、透水岸坡[3],還需要及時進(jìn)行處理優(yōu)化,清潔整理完成后由監(jiān)理工程師負(fù)責(zé)檢查驗收,完成后盡快開展填筑施工,若因天氣等因素制約無法立即施工,也要做好基面保護(hù)工作,復(fù)工后再次檢查,確認(rèn)質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)方可施工。

        3.3 土方填筑及壓實

        土方填筑環(huán)節(jié)要盡可能采取就近原則購買、使用土料,并重點關(guān)注其離散特性,通過碾壓試驗客觀衡量其參數(shù)性能是否符合標(biāo)準(zhǔn),在此基礎(chǔ)上合理設(shè)置壓實參數(shù)、松鋪厚度、土塊限制直徑、壓實方法及遍數(shù)等。碾壓試驗開展環(huán)節(jié)以場地中線為準(zhǔn),一側(cè)設(shè)置兩個試驗小塊,鋪設(shè)相同含水量、厚度的填筑土料,另一側(cè)同樣設(shè)置兩小塊,對含水量等指標(biāo)進(jìn)行變量調(diào)整,對試驗地進(jìn)行反復(fù)碾壓后取樣做密度試驗,所有碾壓數(shù)據(jù)、含水量數(shù)據(jù)等同步記錄,推薦采用環(huán)刀法取樣,單次取樣數(shù)不能少于12 個。案例工程中選取粘土作為主要填筑土,規(guī)定土粒含量應(yīng)當(dāng)在15%以上,含水量誤差不能超過±1%,使用74kW 推土機(jī)作為主要壓實設(shè)備,配合沖擊式打夯機(jī)夯實。參數(shù)確定完畢后開展正式的填筑壓實操作,基面務(wù)必要清理干凈,不能存在任何浮土、樹根等雜物,單層松鋪厚度控制在25~30cm,盡量減少施工接縫。對于施工總量較大的工程,還可以根據(jù)地形、地貌等進(jìn)行區(qū)段劃分,單個作業(yè)面長度不要少于100m,土塊粒徑不能超過8cm,如果局部出現(xiàn)風(fēng)干土壤,則要適當(dāng)灑水濕潤。

        3.4 堤頂路面施工

        案例工程中對堤壩質(zhì)量要求較高,除加固、加高施工外,堤頂還需要滿足通行往來需求,綜合強(qiáng)度、耐久性因素后,采用C30 混凝土材料進(jìn)行施工,開始前務(wù)必要進(jìn)行細(xì)致的技術(shù)交底和測量放樣工作。全站儀、經(jīng)緯儀等專業(yè)設(shè)備入場后必須經(jīng)過嚴(yán)格的調(diào)試,根據(jù)施工圖紙對線路位置、彎頭進(jìn)行定位,直線段每50m 設(shè)置一個斷面樁,河流等處設(shè)穿越標(biāo)志樁,同時明確地下管線、電纜等的位置、埋深、尺寸等。中線測量時誤差不得超過0.1‰,轉(zhuǎn)向角樁間視通性要良好。土方開挖環(huán)節(jié)采用臺階法,設(shè)置2%縱橫破防止積水,運(yùn)距小于100m時可以直接使用推土機(jī)運(yùn)送,大于100m 時則要用鏟運(yùn)機(jī)、裝載機(jī)協(xié)作完成,過程中定時刷坡,以防超挖或者欠挖。路面壓實環(huán)節(jié)同樣要經(jīng)過嚴(yán)格的壓實試驗,砂土材料均勻攤鋪在指定區(qū)域后,及時檢查松鋪厚度、含水量、邊線、中線等,合格后方可開始碾壓。第一遍采用先慢后快的靜壓方式,橫向重疊0.4m,縱向重疊1.2m,嚴(yán)禁出現(xiàn)漏壓情況。路基整形完畢后,采用輕型壓路機(jī)進(jìn)行全幅碾壓,遵循由兩側(cè)路肩向中心碾壓的方式,重疊寬度為1/2 輪寬,碾壓次數(shù)以6~8 次為佳,頭兩次碾壓速度稍慢,后期可以適當(dāng)加快?;炷谅访鏉仓h(huán)節(jié)注意合理控制水灰比、坍落度等參數(shù),施工完畢后及時開展養(yǎng)護(hù)。

        3.5 草皮護(hù)坡施工

        綜合分析現(xiàn)場環(huán)境及方案造價、生態(tài)性能后,選取生態(tài)護(hù)坡型式開展堤防施工設(shè)計,草皮護(hù)坡設(shè)置于河道坡面,操作時事先進(jìn)行邊坡修整工作,注意現(xiàn)場氣溫不能過高,機(jī)械修整回填完畢后,還需結(jié)合人工進(jìn)行精修,以提升護(hù)坡美觀性能,經(jīng)過修整的坡面要足夠平坦、整潔。修整完成后及時松土除雜,推薦采用人工方式推進(jìn)施工,松土厚度保持在30cm 以內(nèi)為佳,過程中同步鋪筑耕植土、清理雜草垃圾。草種規(guī)格是影響護(hù)坡質(zhì)量的重要因素,最好選擇生長速度快、耐旱耐高溫、耐水淹貧瘠的優(yōu)質(zhì)草種,若施工方案中沒有明確要求,則可以根據(jù)情況靈活選用撒草籽、鋪砌草皮兩種方案,撒播前草種必須經(jīng)過均勻混合,按照一定順序整排撒播,通常以50m 為一播段,以確保植草密度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。撒播完畢后及時覆蓋、養(yǎng)護(hù),以確保出苗率達(dá)到80%以上。若采用草塊移植鋪設(shè)法,則要選用草源良好的品種,整體切割成30cm×30cm 的方塊,厚度以2~3cm[4]為佳,塊間縫隙不能超過4~6cm,鋪設(shè)完畢后及時壓實、澆水。檢查驗收環(huán)節(jié)重點考察覆蓋率,對于播種草皮來說,全覆蓋率應(yīng)當(dāng)達(dá)到90%,對于密鋪草皮來說,要確保生長正常,總覆蓋率達(dá)到95%左右。

        非負(fù)矩陣分解(No-negative Matrix Factorization,NMF)本義可追溯為一種矩陣分解和投影的多變量分析技術(shù).用矩陣Vn×m表示待處理的m×n維多維樣本數(shù)據(jù),可對矩陣Vn×m進(jìn)行分解,即

        4 結(jié)語

        綜上所述,河道堤岸防護(hù)工程重要性顯著,實踐中務(wù)必要遵循因地制宜的基本原則,結(jié)合當(dāng)?shù)厮?、地質(zhì)情況,以及工程造價、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等選擇適宜的方案類型,提前做好放樣測量工作,將土方開挖斷面誤差、堤頂壓實度誤差、填筑土含水量誤差等控制在合理范圍之內(nèi),同時嚴(yán)格把控生態(tài)護(hù)坡中植物類型的選取,采用科學(xué)的栽植、養(yǎng)護(hù)措施提高成活率,為堤岸防護(hù)工程質(zhì)量的優(yōu)化奠定堅實基礎(chǔ)。

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