漢江干堤重點(diǎn)堤防段加固結(jié)構(gòu)措施優(yōu)化的探索與實(shí)踐

楊香東

(湖北省水利水電規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430064)

1 工程概況

漢江下游干堤加固工程2018年度第二批項(xiàng)目管理總承包工程位于湖北潛江市地段，工程始于興隆水利樞紐工程(樁號(hào)256+767)、止于樁號(hào)222+850，加固總長(zhǎng)度約30km，堤防工程級(jí)別為2級(jí)。項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容包括堤防加固加培、錐探灌漿、水泥土深層攪拌樁及堤頂混凝土路面建設(shè)。主要工程量為：堤防加培土方填筑約450萬m3，水泥攪拌樁防滲墻(厚30cm)3萬m2，C30混凝土堤頂路面3.7萬m3。其中土方加培任務(wù)主要是對(duì)原有老堤堤頂加寬至8m，堤頂加高約0.5～0.8m，項(xiàng)目總投資2.07億元，施工總工期12個(gè)月，工程建成后，將成為四湖地區(qū)、漢南地區(qū)、漢北平原及武漢市的防洪屏障。

2 工程現(xiàn)存主要問題

大江大河重點(diǎn)堤防工程堤頂?shù)缆肥欠姥雌陂g的重要通道，多年來，因路基沉降而造成混凝土路面斷裂和破損嚴(yán)重，已成為堤防管理單位運(yùn)行維護(hù)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。一般堤防加固工程進(jìn)行堤身土方填筑時(shí)，從料場(chǎng)取土，采用挖掘機(jī)配自卸汽車運(yùn)土，進(jìn)占法卸料，結(jié)合部位采用后退法卸料，推土機(jī)鋪土，輔以人工攤鋪邊角，振動(dòng)碾碾壓，邊角或結(jié)合部位采用蛙式打夯機(jī)夯實(shí)或人工進(jìn)行夯實(shí)。在施工過程中主要存在以下三個(gè)方面問題。

2.1 新老堤的結(jié)合問題

重要堤防工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)超過50年一遇，堤內(nèi)保護(hù)的建筑和設(shè)施較重要。作為防汛主要通道堤防的堤頂?shù)缆?，路面的施工質(zhì)量和交通通行要求較高。堤身寬度不足時(shí)，需在堤外側(cè)加邦加寬。原有的老堤隨著時(shí)間推移，沉降已趨于穩(wěn)定，而新填筑的堤身，由于施工不精細(xì)，致使壓實(shí)度指標(biāo)不足，原有的老堤與新堤堤身黏土之間結(jié)合不夠緊密，易出現(xiàn)堤頂不均勻沉降、坡面滑坡和脫坡等不良現(xiàn)象。

2.2 不密實(shí)而沉降的問題

部分施工作業(yè)隊(duì)對(duì)堤身土方填筑施工工藝不到位，出現(xiàn)因漏碾或碾壓遍數(shù)不足而導(dǎo)致的堤身不密實(shí)的現(xiàn)象。投入使用后，因車輛負(fù)荷增加和自然沉降等原因，堤頂路基沉降，易造成混凝土路面斷裂或破損嚴(yán)重，成為堤防運(yùn)行管理單位維修和管護(hù)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，因此采取相應(yīng)措施，減少或避免堤頂路面破損斷裂而影響防汛正常通行已迫在眉睫。

2.3 導(dǎo)濾盲溝堵塞的問題

有的施工作業(yè)隊(duì)伍施工堤頂導(dǎo)濾盲溝時(shí)，未按精細(xì)化的原則組織施工，將填筑堤身的黏土混雜至級(jí)配碎石中，使得導(dǎo)濾碎石堵塞。有的施工作業(yè)班組在導(dǎo)濾溝回填級(jí)配碎石時(shí)，未使用設(shè)計(jì)要求的級(jí)配碎石，采用不合格的混合料砂石料代替級(jí)配碎石。有的施工單位技術(shù)管理人員對(duì)作業(yè)班組的現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)濾盲溝施工質(zhì)量控制、技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)力度不夠，導(dǎo)致導(dǎo)濾盲溝堵塞從而不能排出滲水。

3 對(duì)策與措施

湖北潛江市地段的漢江下游干堤加固工程2018年度第二批項(xiàng)目在實(shí)施過程中，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)加固措施，采用新型路面結(jié)構(gòu)型式和土工格柵新材料，并注重水土保持和環(huán)境保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。

3.1 在原有堤防邊坡開挖臺(tái)階牙口結(jié)構(gòu)

為使新老堤結(jié)合良好并形成整體，漢江干堤除險(xiǎn)加固工程2018年度第二批項(xiàng)目在堤防外側(cè)加寬施工過程中，在原有的老堤邊坡開挖成臺(tái)階，形成牙口平臺(tái)結(jié)構(gòu)，并向堤內(nèi)傾斜2%的坡度，有效防止結(jié)合的滑動(dòng)。在臺(tái)階牙口填筑填料時(shí)，先進(jìn)行生產(chǎn)性土料碾壓試驗(yàn)，選擇施工主要參數(shù)如鋪料厚度、碾壓機(jī)械類型及重量、碾壓遍數(shù)、行進(jìn)速度、填料最優(yōu)含水量、壓實(shí)后的干密度及滲透系數(shù)等，并依據(jù)試驗(yàn)成果指導(dǎo)新填加固結(jié)構(gòu)土料的填筑。漢江干堤加固項(xiàng)目堤身填土選用黏粒含量為15%、塑料指數(shù)為10的黏性土，填料中不允許存在植物根莖磚瓦垃圾等雜質(zhì)，填筑土料含水率與最優(yōu)含水率的允許偏差控制在3%，碾壓壓實(shí)度均大于0.93。碾壓施工時(shí)，遇到大風(fēng)天氣或氣候干燥時(shí)，土層表面水分蒸發(fā)較快，鋪料與壓實(shí)表面應(yīng)適當(dāng)灑水潤(rùn)濕，以保持施工最優(yōu)含水量；遇到雨天時(shí)，土料含水量過大，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行翻曬處理。黏土填筑隔夜施工時(shí)，采用苫布覆蓋，做好倉面保護(hù)。遇到下雨或雨后不允許填筑的施工面受到擾動(dòng)時(shí)，應(yīng)禁止車輛通行，做好排水保護(hù)措施，以防降雨沖損填筑的施工面和坡面。對(duì)含水量超標(biāo)的松軟地帶，應(yīng)在局部摻入5%的石灰粉，形成二合土，增強(qiáng)填筑黏土的黏聚力和整體性。

3.2 堤頂路面結(jié)構(gòu)采用柔性材料形式

漢江干堤加固2018年度第二批總承包項(xiàng)目的堤頂?shù)缆凡捎玫讓?、基層水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石層+面層瀝青混凝土的柔性堤頂?shù)缆方Y(jié)構(gòu)，路基不均勻沉降問題得到了有效控制。其施工過程為：堤身黏土土方填筑，控制路基基層壓實(shí)度大于0.94且彎沉值小于500，然后在其表層鋪設(shè)10～12cm的級(jí)配碎石，級(jí)配碎石的表面攤鋪第一層水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石，厚度為20cm，隨后，在其表面再攤鋪第二層水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石，厚度為15cm，并形成由路的中心線向兩邊路肩傾斜坡度為2%的坡面排水結(jié)構(gòu)。最后，再在第二層水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石層表面攤鋪瀝青混凝土路面面層，厚度為10cm，從而形成整體柔性堤頂?shù)缆方Y(jié)構(gòu)。漢江干堤加固工程實(shí)踐表明，該結(jié)構(gòu)能極大地提升施工速度，有效解決堤身沉降引起的路面裂縫或斷裂的問題，結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)潔合理、施工方便。瀝青路面碾壓施工成型后，堤頂路面可立即投入運(yùn)用，方便車輛快捷通行并提高了使用效率。

3.3 增設(shè)導(dǎo)濾盲溝及時(shí)排除滲水

漢江干堤加固工程堤身黏土土方填筑至堤頂級(jí)配碎石開始鋪設(shè)面時(shí)，即在級(jí)配碎石層鋪筑前，沿堤縱軸線每間隔20m，向兩側(cè)堤坡邊坡方向設(shè)置橫向?yàn)V水導(dǎo)滲盲溝, 溝深0.3m，寬度為0.4m，溝槽開挖采用人工與小型挖掘機(jī)開挖相結(jié)合的方式，用小型挖掘機(jī)抽槽，開挖出矩形斷面的輪廓后，通過人工修整達(dá)到設(shè)計(jì)要求的斷面尺寸，誤差控制在2cm以內(nèi)。溝槽斷面達(dá)到設(shè)計(jì)要求斷面后，開始向溝內(nèi)填筑級(jí)配碎石濾料。先在溝底平鋪一層中細(xì)砂，然后鋪設(shè)直徑為10cm的PVC管道，在PVC管的外壁等間距開孔，孔的直徑為1cm，間距為20cm，呈梅花形布置，防止填筑黏土?xí)r堵塞級(jí)配碎石間滲水通道，確保滲水能暢通地排除至堤外邊坡。隨后在橫向?yàn)V水導(dǎo)滲溝內(nèi)鋪設(shè)級(jí)配碎石，鋪設(shè)厚度為20cm，將PVC管道覆蓋。覆蓋完成后多余的棄土，沿堤肩攤平，用于后期綠化植草皮，不得任意堆放。橫向?yàn)V水導(dǎo)滲溝內(nèi)所使用的砂料從當(dāng)?shù)睾舆叺拇a頭砂場(chǎng)購買，碎石從石料加工廠購買，砂石濾料清洗干凈，含泥量小于3%，砂石濾料抽樣送檢合格后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師確認(rèn)后方可使用。橫向?yàn)V水導(dǎo)滲溝向堤身兩邊邊坡方向傾斜一定坡度，控制在2%左右，以便及時(shí)排除滲入堤身的雨水，防止雨水軟化路基，從而確保路基的穩(wěn)定性和耐久性。

3.4 在堤身加寬段增設(shè)土工格柵

漢江干堤加固工程2018年度第二批總承包項(xiàng)目對(duì)堤身加寬的堤段，增加鋪設(shè)土工格柵結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)堤身的整體穩(wěn)定性，提升堤頂路基的承載能力，從而有效防止堤頂路面塌陷或產(chǎn)生裂縫，同時(shí)能較好地延長(zhǎng)堤身路面使用壽命。漢江干堤加固工程堤身鋪設(shè)土工格柵筋材時(shí)，首先對(duì)堤身土料進(jìn)行碾壓平整，土工格柵筋材料攤鋪面的平整度控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，且小于3cm。漢江干堤土工格柵鋪設(shè)采取人工平鋪法，并輔助機(jī)械方法拉直，攤鋪面上的土工格柵筋材不允許出現(xiàn)卷曲、扭結(jié)等質(zhì)量缺陷。在搭接的位置，搭接寬度應(yīng)大于20cm，采用U型釘固定于地面，U型釘間距為1.5m，可有效防止鋪設(shè)的土工格柵筋材出現(xiàn)皺折現(xiàn)象，確保了平整度。在大面積鋪設(shè)土工格柵筋材后，及時(shí)進(jìn)行整體調(diào)整，校正平直度，確保了沿受力方向整體通長(zhǎng)平順。覆蓋第一層土料后，在填料未被碾壓前，再次用人工和機(jī)具張緊土工格柵筋材，控制合適的力度，以實(shí)現(xiàn)土工格柵筋材均勻受力，使格柵筋材在土料中為繃直均勻的受力狀態(tài)。漢江干堤填筑黏土?xí)r，粒徑按小于15cm質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，并按設(shè)計(jì)要求的級(jí)配控制填料，從而有效保證了碾壓的密實(shí)性。鋪設(shè)和定位土工格柵后，采取一邊鋪設(shè)土工格柵，一邊回填黏土的流水作業(yè)法，及時(shí)覆蓋土工格柵。土工格柵筋材上的填料分層攤鋪和碾壓，分層厚度控制在25cm以內(nèi)，經(jīng)過檢測(cè)壓實(shí)度達(dá)到0.95，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

3.5 路肩采用預(yù)制三角棱柱和植草保護(hù)

漢江干堤加固工程2018年度第二批總承包項(xiàng)目堤頂路面的邊緣，采用混凝土預(yù)制直角三角棱柱護(hù)肩，三角棱柱棱長(zhǎng)80cm，直角三角斷面的一邊高為10cm，與堤頂路面瀝青混凝土厚度一致，既起到瀝青混凝土模板作用，又能保護(hù)路肩。直角三角另一邊長(zhǎng)40cm，底面緊貼堤頂?shù)缆返穆坊鶎用?。三角棱柱斜面上覆土，與堤坡外側(cè)一同培土種植麥冬和狗芽根進(jìn)行綠化。路肩土鋪土按層鋪施工，分層厚度為30cm。漢江干堤路肩采用蛙式夯機(jī)夯實(shí)，表面做到平整、順直。鋪植草皮時(shí)，按水土保持工程布置的要求進(jìn)行放樣，主要施工工序?yàn)椋轰佋O(shè)前準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→場(chǎng)地整理→表土預(yù)備、鋪設(shè)→草皮鋪設(shè)→完工清理→管理與養(yǎng)護(hù)→交工驗(yàn)收。草皮種植施工完成后，采用小型機(jī)具在24h內(nèi)輕輕壓實(shí)，隨后立即灑水養(yǎng)護(hù)。漢江干堤加固工程2018年度第二批總承包項(xiàng)目路肩植草采用人工種植，鋪蓋率在80%以上，草皮厚度大于3cm，覆蓋成活率在95%以上。種植麥冬和狗芽根15天后，根據(jù)生長(zhǎng)情況開始施肥增強(qiáng)草皮生長(zhǎng)能力，既實(shí)現(xiàn)了水土保持和環(huán)境保護(hù)，又具有美觀和景觀功能。

4 結(jié) 語

湖北漢江干堤加固工程2018年度第二批總承包項(xiàng)目已經(jīng)歷了一個(gè)洪水期的考驗(yàn)，經(jīng)過試運(yùn)行，并順利通過單位工程驗(yàn)收，從運(yùn)行效果看，路面未出現(xiàn)裂縫或斷裂問題。實(shí)踐證明，重點(diǎn)堤防加固工程堤身加寬時(shí)，需開挖牙口，形成向堤內(nèi)傾斜的臺(tái)階，能有效防止滑動(dòng)。堤頂?shù)缆吩O(shè)計(jì)為柔性結(jié)構(gòu)，采用底層、基層水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石層+面層瀝青混凝土的柔性結(jié)構(gòu)，確保了路基的穩(wěn)定性，有利于適應(yīng)路基的不均勻沉降和變形，能有效解決堤頂路面出現(xiàn)裂縫或斷裂問題。在瀝青混凝土路面邊緣，采用預(yù)制三角棱柱護(hù)肩，并在三角棱柱斜面植草，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)環(huán)保和美觀功能。在重點(diǎn)堤防加固工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工過程中，采用土工格柵、增設(shè)新型濾水排水設(shè)施等新材料、新結(jié)構(gòu)，對(duì)提升堤防加固工程的整體性、穩(wěn)定性和使用壽命等有著重要的意義，具有廣闊的應(yīng)用前景。