河道治理圍堰施工技術(shù)分析

雒文卿LUO Wen-qing

（中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司，西安 710043）

0 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題受到了越來(lái)越多的重視，也就需要針對(duì)相關(guān)施工技術(shù)進(jìn)行更加深入的探討。以前施工中采用木樁等圍堰，在本文中，主要針對(duì)寧武縣恢河干流濕地位置開(kāi)展的建設(shè)工程，對(duì)河道治理護(hù)岸防護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行分析，采用了土袋圍堰和鋼槽樁圍堰，以降低成本和提高周轉(zhuǎn)率，提高以往河道施工中防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，提升了建設(shè)工程質(zhì)量、保護(hù)地區(qū)生態(tài)環(huán)境、改善當(dāng)?shù)亟煌l件以及推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。由此可見(jiàn)，對(duì)其中的施工技術(shù)進(jìn)行探究，具有重要意義。

1 工程概況

寧武縣的恢河發(fā)源于山西省寧武縣管涔山分水嶺村，屬于當(dāng)?shù)氐谌蠛恿?，且為桑干河上游以及永定河源頭，對(duì)于寧武縣來(lái)說(shuō)，一直以來(lái)，針對(duì)恢河開(kāi)展生態(tài)環(huán)境綜合治理工作都是主要的任務(wù)之一。寧武縣恢河干流濕地建設(shè)工程跨越了當(dāng)?shù)氐娜齻€(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，建設(shè)內(nèi)容包括恢河干流、前馬線以及是石咀村等。

該工程位于忻州市寧武縣，河道治理沿線的新建堤防和防護(hù)工程在8.49km左右，其中包含漿砌石堤防以及格賓石籠，分別為5.46km左右和13.22km左右，清淤4.46km左右，需更換橡膠壩和新建海曼，同時(shí)新增防沖坎，數(shù)量為40座。前馬線濕地包含“濕地涵養(yǎng)區(qū)”以及“生態(tài)提質(zhì)區(qū)”兩個(gè)部分，總面積為58.04hm2，河道總長(zhǎng)度為4.1km，納入到項(xiàng)目中的面積為54.60hm2。石咀村濕地的起點(diǎn)位于石咀村附近，最北端為陽(yáng)方村的南側(cè)，西側(cè)至，東側(cè)至河道管理范圍線，河道總長(zhǎng)度為1.5km，項(xiàng)目總面積為19.17hm2，開(kāi)展工程建設(shè)施工過(guò)程中，應(yīng)注意對(duì)其中的農(nóng)田和村莊進(jìn)行合理避讓。并且在水文氣象方面，寧武縣恢河降水年際分布不均勻，主要在7-10月份集中降水，常伴有大雨或暴雨，暴雨歷時(shí)較短，但是強(qiáng)度較大，最大降水量可以達(dá)到992.3mm，最大洪水流量則能夠達(dá)到5640m3/s。

寧武屬溫帶大陸性氣候，按1959年山西省氣象局氣候區(qū)劃，屬高山嚴(yán)寒區(qū)和寒冷干燥區(qū)。特別是：氣候寒冷，多大風(fēng)，冬季漫長(zhǎng)，無(wú)霜期短，山區(qū)雨多，其它地區(qū)雨量偏少，溫度差別大，雨量高度集中于7月和8月。氣溫、降水有明顯的垂直分布，光照時(shí)間在各地，以及一地的向陽(yáng)坡和背陰坡有很大差異。

根據(jù)1956-2018年忻州市氣象水文年鑒，分水嶺村西側(cè)，以涔山鄉(xiāng)為代表，年平均氣溫4℃～5℃，≥0℃積溫在2500℃～3000℃，≥10℃積溫在1900℃～2500℃。分水嶺村東側(cè)，以鳳凰鎮(zhèn)為代表，年平均氣溫6℃，≥0℃積溫在3000℃以上，≥10℃積溫在2500℃以上。總體而言全縣年平均氣溫6.2℃，極端最低氣溫-27℃，7月平均20.1℃，1月平均-9.9℃，年較差為30.0℃。無(wú)霜期120至130天。日照總時(shí)數(shù)平均為2835時(shí)，日照百分率67%，年平均太陽(yáng)總輻射142.3千卡/cm2，年平均氣溫為2～6℃，最大凍土深度1.4m。分水嶺村西側(cè)，汾河流域年平均降水量大于500mm，分水嶺村東側(cè)至陽(yáng)方口鎮(zhèn)，恢河流域年平均降水量在450mm左右；總體而言全縣年平均降水量470～770mm，山區(qū)降水較多，在600mm以上。

工程區(qū)出露的地層由老到新有晚古生代二疊系地層（P）和新生代第四系全新統(tǒng)新近沉積地層（Q4al），其中二疊系（P）分布于工程區(qū)依河谷兩岸。巖性為灰白色、紫褐色泥巖及砂巖，互層，地表為強(qiáng)風(fēng)化層，第四系全新統(tǒng)（Q4al+pl）分布于河床、河漫灘地段和恢河一級(jí)階地地段。巖性為：

①雜填土層（Q4ml）：雜色，松散，欠固結(jié)。主要由建筑垃圾、生活垃圾、煤渣、磚塊、碎石、粉土等組成。分布于河床、漫灘。

②粉砂土（Q4al+pl）：褐黃色，可塑，稍濕。含云母、氧化鐵、氧化鋁，具中高壓縮性。分布于恢河一級(jí)階地。

③卵石層（Q4al+pl）：雜色，松散～稍密，濕。園形-亞園形，顆粒粒徑為30～80mm。由粗細(xì)砂充填。屬于級(jí)配不良礫，分選性較好。巖性為灰?guī)r、砂巖組成。

地質(zhì)構(gòu)造及地震：項(xiàng)目區(qū)在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上位于寧?kù)o向斜北部。在工程區(qū)未發(fā)現(xiàn)存在大的斷裂構(gòu)造。據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB618306-2001），區(qū)內(nèi)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40s，地震動(dòng)峰值加速度為0.158，依據(jù)地震動(dòng)峰值加速度確定的本區(qū)地覆基本烈度屬Ⅶ度區(qū)。

為了對(duì)恢河當(dāng)前的情況進(jìn)行充分優(yōu)化，需要在其中應(yīng)用圍堰技術(shù)。圍堰屬于一種臨時(shí)性的維護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠避免水土進(jìn)入到建筑物之中，一般在水工建筑之中進(jìn)行應(yīng)用，在應(yīng)用結(jié)束之后需要拆除。從整體上來(lái)看，圍堰經(jīng)濟(jì)性較高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好，防滲、抗沖效果均較好，強(qiáng)度也較強(qiáng)，同時(shí)構(gòu)造簡(jiǎn)潔，施工、維修以及后期的撤除均較為便捷，在應(yīng)用過(guò)程中，其能夠使水流更加平順，不會(huì)出現(xiàn)局部沖刷的情況，將其應(yīng)用于恢河之中，可針對(duì)恢河干流濕地起到有效的改善作用。根據(jù)恢河的實(shí)際情況，其中應(yīng)用的圍堰技術(shù)應(yīng)為導(dǎo)流圍堰技術(shù)和土袋圍堰技術(shù)。

2 圍堰施工技術(shù)

在完成寧武縣恢河干流濕地建設(shè)工程的施工工作以后，即應(yīng)以工程的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，結(jié)合具體的工程要求，完善護(hù)岸防護(hù)施工工作。從整體上來(lái)看，可在其中應(yīng)用的技術(shù)類型主要為以下：

2.1 導(dǎo)流圍堰技術(shù)

采用分期施工的形式，針對(duì)兩岸分別開(kāi)始施工。首先開(kāi)展左岸的邊坡施工以及支流施工，拆除橫向圍堰，打通整個(gè)左岸區(qū)域，以構(gòu)成過(guò)流斷面。完成該項(xiàng)工作之后，則應(yīng)針對(duì)右岸部分的邊坡開(kāi)展施工工作，以導(dǎo)流施工為基礎(chǔ)，對(duì)該區(qū)域的地質(zhì)條件進(jìn)行充分分析。因?yàn)樵谑┕^(qū)域之中，河道所占的面積相對(duì)較大，所以需要選擇河道中央位置，采用縱向的形式，對(duì)圍堰進(jìn)行布設(shè)。再針對(duì)河道的上游和下游布設(shè)橫向圍堰。

在開(kāi)始進(jìn)行圍堰施工時(shí)，為了避免周圍環(huán)境以及河道原形狀受到影響，應(yīng)全面清理圍堰施工基礎(chǔ)，保障其平整清潔，之后再根據(jù)施工需求，分層回填土料以及粘土，并分層夯實(shí)，直至與圍堰標(biāo)高相符合，且需針對(duì)圍堰強(qiáng)化保護(hù)工作，因?yàn)樵谑┕み^(guò)程中需要大量應(yīng)用粘土及土石，所以為了保證施工質(zhì)量需要嚴(yán)格控制填料質(zhì)量，要求填料含水量能夠持續(xù)處于標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，且其中不可出現(xiàn)樹(shù)根或是粒徑較大的石塊。同時(shí)，為了提升圍堰施工質(zhì)量，還應(yīng)使用分段流水施工技術(shù)，并在攤鋪工作結(jié)束之后，使用打夯機(jī)開(kāi)展碾壓工作，并注意對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，以確認(rèn)施工結(jié)果符合相關(guān)要求。

一般來(lái)說(shuō)，圍堰技術(shù)包括鋼板樁圍堰、鋼槽樁圍堰以及土袋圍堰[1]。在本次施工之中，需要采用鋼槽樁圍堰與土袋圍堰相結(jié)合的形式，具體如圖1、圖2（尺寸單位：mm）所示。

圖1 鋼槽樁圍堰施工示意圖

圖2 土袋圍堰施工示意圖

在開(kāi)展槽鋼樁圍堰的建設(shè)施工過(guò)程中，應(yīng)用的槽鋼規(guī)格為25＃b，采用插打施工的模式，對(duì)槽鋼樁圍堰進(jìn)行建設(shè)，之后徹底清除周邊淤泥，再安裝擋板和對(duì)塑料薄膜進(jìn)行覆蓋。整體上來(lái)看，施工工藝如下：①對(duì)鋼圍堰進(jìn)行糾偏，并下放至相應(yīng)的位置；②定位鋼圍堰；③清理基坑內(nèi)的泥沙；④隔艙封底混凝土澆筑；⑤內(nèi)側(cè)封底混凝土澆筑；⑥外側(cè)封底混凝土澆筑。在開(kāi)展土袋圍堰的建設(shè)施工過(guò)程中，應(yīng)首先對(duì)基地部分的雜土、淤泥進(jìn)行徹底清除，以保障日后該部位的防滲功能持續(xù)處于良好的狀態(tài)，之后開(kāi)挖土方，并在同時(shí)推碾填筑，再針對(duì)坡面的位置鋪設(shè)土工膜，土工膜厚度應(yīng)為2mm，并于其銜接位置使用沙袋進(jìn)行壓腳處理。在對(duì)土袋圍堰進(jìn)行建設(shè)的同時(shí)，還應(yīng)注意觀察水位變化，以避免水位過(guò)高導(dǎo)致圍堰施工過(guò)程受到不良影響[2]。

2.2 土袋圍堰技術(shù)

對(duì)土袋圍堰技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，工藝流程如圖3。

圖3 工藝流程圖

施工過(guò)程中，需要首先開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)勘察工作，掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的水文情況和地質(zhì)情況，并根據(jù)實(shí)際情況選擇最為適宜的施工材料，之后根據(jù)施工圖紙、工作面等各方面情況，對(duì)圍堰位置進(jìn)行明確，對(duì)于堰堤的坡度以及寬度的設(shè)定來(lái)說(shuō)，應(yīng)該將水流的速度和水深作為根據(jù)，堰頂?shù)膶挾葢?yīng)為0.5m，堰內(nèi)邊坡為1∶1，堰外邊坡為1∶1（見(jiàn)圖2，尺寸單位：mm）。

對(duì)土料進(jìn)行裝袋時(shí)，主要采用人工裝袋的形式，應(yīng)注意對(duì)土袋的質(zhì)量進(jìn)行控制，也不可將土袋完全填滿，填充量為其中的三分之二，一般采用手測(cè)或是目測(cè)的方式即可，之后縫合袋口，以避免出現(xiàn)漏土情況。將土袋運(yùn)輸至施工區(qū)域，選擇合適的位置分層進(jìn)行擺放，對(duì)于水深較深的位置，則應(yīng)由潛水員進(jìn)行逐一擺放，擺放過(guò)程中，應(yīng)盡量保持均勻，相互之間保留一定的錯(cuò)縫，再使用小型的土袋對(duì)其中的錯(cuò)縫進(jìn)行填充，以保障整體的平整和密實(shí)。

完成擺放工作之后，則應(yīng)針對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)工作，連續(xù)進(jìn)行觀測(cè)工作至少三日，且需對(duì)每一次觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)記錄，進(jìn)行觀測(cè)的過(guò)程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照監(jiān)理工程師所指導(dǎo)的方法開(kāi)展工作，還應(yīng)將觀測(cè)結(jié)果制作成為表格或是曲線圖，再對(duì)其進(jìn)行分析和總結(jié)，最后將其中的情況告知監(jiān)理工程師，由監(jiān)理工程師在此給出合理的建議。

在對(duì)土袋進(jìn)行擺放時(shí)，應(yīng)主要構(gòu)成半圓形的圍堰，且需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)擺放速度進(jìn)行合理控制，土袋不可直接向水中進(jìn)行拋擲，而是應(yīng)該將放置于水面以上的堰頭位置，并選擇河床的淺水一側(cè)作為起點(diǎn)，向深水的一側(cè)之間進(jìn)行推進(jìn)，以避免出現(xiàn)涌水情況，也就可以避免堰堤發(fā)生坍塌。之后，應(yīng)該針對(duì)堰堤進(jìn)行適當(dāng)振搗，以避免其中出現(xiàn)滲漏情況，也就可以強(qiáng)化堰堤的穩(wěn)定性。

針對(duì)圍堰進(jìn)行合攏，至其成型，使用防水布包封圍堰外側(cè)，需要注意的是，防水布的長(zhǎng)度必須能夠滿足圍堰外側(cè)的包封需求，以避免出現(xiàn)滲漏情況，也就可以避免涂料或是編織袋等材料被沖走，且針對(duì)河床端以及堰頂端位置的防水布，應(yīng)該使用重物牢固壓住，以避免防水布被風(fēng)吹走或是被水沖走。并且，為了提升圍堰整體在應(yīng)用過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性，應(yīng)該針對(duì)其進(jìn)行全面的加固。

在施工過(guò)程中，應(yīng)該主要選擇具有良好抗?jié)B性的土料，以提升圍堰的阻水效果，也就可以降低發(fā)生滲水和漏水的幾率。在對(duì)淤泥進(jìn)行抽取時(shí)，如果水深過(guò)大，不能順利開(kāi)展清除工作，在進(jìn)行筑土的過(guò)程中，則應(yīng)盡量降低速度，以能夠逐漸擠走淤泥，而如果進(jìn)行土袋擺放的過(guò)程中，土袋直接落到淤泥上，進(jìn)行排水之后，堰堤出現(xiàn)位移情況的可能性將提升，若情況嚴(yán)重，還有可能導(dǎo)致堰堤出現(xiàn)整體垮塌的情況，進(jìn)而則極易引起嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡?；诖?，提升堰堤的穩(wěn)定性十分重要，且需要其能夠充分抵抗水流壓力，所以，堰堤的形狀應(yīng)為向水面方向突出的拱形。另外，應(yīng)該將圍堰合攏的位置設(shè)置與河流的下游。

在施工過(guò)程中，可能出現(xiàn)諸多緊急的情況，導(dǎo)致正常施工受到嚴(yán)重影響，為了對(duì)此類情況進(jìn)行有效應(yīng)對(duì)，需要于施工之前準(zhǔn)備數(shù)量充足的木樁、斗車以及編織袋等作為應(yīng)急物資，并保障相關(guān)管理人員可以24小時(shí)內(nèi)趕到現(xiàn)場(chǎng)，以對(duì)各項(xiàng)情況進(jìn)行及時(shí)有效的控制。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)上文可以了解到，能夠應(yīng)用于河道治理工作中的護(hù)岸防護(hù)技術(shù)，其類型較為多樣，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，本文中主要闡述了可進(jìn)行重點(diǎn)應(yīng)用的幾項(xiàng)技術(shù)，包括導(dǎo)流圍堰技術(shù)和土袋圍堰技術(shù)。在對(duì)各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，需要注意充分結(jié)合工程整體的實(shí)際情況，并適當(dāng)借鑒其他同類型的工程，以能夠?qū)Ω黜?xiàng)施工技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理且靈活的應(yīng)用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)護(hù)岸防護(hù)技術(shù)水平的不斷提升，以及寧武縣恢河干流濕地建設(shè)工程質(zhì)量的提升，和木樁圍堰相比，土袋圍堰和鋼槽樁圍堰大約降低了20%的工程成本，且提高了施工質(zhì)量，同時(shí)也可為當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)工作提供重要基礎(chǔ)，可以使該工程發(fā)揮其應(yīng)有的作用，為河道兩岸人民生產(chǎn)、生活及工農(nóng)業(yè)發(fā)展提供有利的保障。河道治理工程的施工質(zhì)量已成為當(dāng)前人們重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一。