河道堤岸防護工程施工技術(shù)在水利工程中的應用分析

羅 俊，黃 金，萬丁東，雷 華，袁 彥

（湖北鑫達盛建設有限公司，湖北 荊州 434200）

0 引言

在市場經(jīng)濟繁榮、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施陸續(xù)完工，帶動區(qū)域經(jīng)濟增長的同時也帶來了諸多質(zhì)量、技術(shù)難題。堤岸防護工程就是其中關(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、工藝控制不當很容易出現(xiàn)質(zhì)量下降、成本超支問題，由此帶來的滲漏現(xiàn)象更是嚴重影響了水利工程整體質(zhì)量，有必要進行探究和改進。

1 河道堤岸防護工程施工難點

河道堤岸防護工程是抵御洪澇災害，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、防汛設施，否則將造成槽底積水過多、土壤含水量超標，甚至是邊坡失穩(wěn)等問題。設計時可以在基坑開挖工作面開設明排水溝，溝內(nèi)用砂漿粉面進行防水處理，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)量標準嚴格，堤防護岸建造目的是緩和水流沖擊、侵蝕作用，因此建設環(huán)節(jié)對構(gòu)筑物的穩(wěn)定性、嚴密性均提出了較高要求，材料、工藝控制不當很有可能造成裂縫、滲漏情況，給水利工程帶來嚴重的經(jīng)濟損失。

2 河道堤岸防護工程可選方案

河道堤防、護岸實質(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，以保障工程建設可靠性。從現(xiàn)有工藝水平來看，可選的堤岸防護工程主要包含以下4 種。

（1）坡式護岸。該種方式也被稱為平順護岸，操作時直接將材料鋪設在臨水坡面上，布局通常以水流方向為準，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，且能夠適應河床變形趨勢，拋石護腳就是較為常見的方式，注意遵循由上而下、由遠及近的拋石順序，中小型河流中也會采用沉枕護腳方式，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岸結(jié)構(gòu)，此外還有漿砌塊石、混凝土預制塊護岸等類型。

圖1 某工程干砌塊石護岸結(jié)構(gòu)

（2）壩式護岸。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^好的引導作用，使之遠離岸邊、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，壩式護岸是一種間斷式方案，操作應用環(huán)節(jié)要重點把控丁壩間距問題，綜合壩長、水流流向等科學決策，以現(xiàn)有工程實例來看，通常以1～3 倍為準，與坡式護岸相比，壩式護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]，可以到達到平順水流、減小沖擊力的顯著效果。

（3）墻式護岸。墻式護岸種類較為多樣，直立式、臺階式、扶壁式等均是常見種類，設計時需要結(jié)合堤岸結(jié)構(gòu)、走向等科學決策。墻式護岸的優(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)場地基不能滿足設計要求，則要進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)需要增加護基、護腳等設施?，F(xiàn)階段水利工程機械、工藝持續(xù)更新和進步，高壓噴射防滲墻施工也得到了更加廣泛的普及，應用環(huán)節(jié)需要科學設置混合料配比，并在壓力設備輔助下將漿液灌入土壤，使之逐步冷卻凝固并形成強度指標較高的防滲墻構(gòu)筑物。

（4）生態(tài)護岸。生態(tài)護岸具有較為鮮明的“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)護岸也得到了諸多項目的青睞和應用。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、河岸土層之間應當增設一層碎石作防護，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，達到防護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)紀南防洪堤城北段，長2.65km，二工區(qū)紀南防洪堤海子湖段，長4.054km，三工區(qū)紀南防洪堤古城段，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，任務重且工期緊張，除堤身加高加固外，還需要對堤頂?shù)缆愤M行優(yōu)化設置。

3.2 測量放樣及土方開挖

測量放樣是整個堤岸防護工程的起始施工環(huán)節(jié)，直接影響后續(xù)工序精確性，操作環(huán)節(jié)務必要樹立起質(zhì)量監(jiān)控意識，對提供的基本控制點、水準點等進行復核，確認無誤后以控制網(wǎng)為依托精準放樣，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，樣架設立時平面誤差不能超過±50mm，高程負值不可連續(xù)出現(xiàn)，埋設的標架務必要穩(wěn)固，施工過程中加強保護與核查、校正。正式開挖環(huán)節(jié)，應當對現(xiàn)場進行仔細清理，樹根、亂石、雜草等均要清楚干凈，借助挖掘機進行開挖工作，施工條件允許的情況下直接安排機械施工，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送，清基深度通常控制在20～30cm。如果遇到軟弱、透水岸坡[3]，還需要及時進行處理優(yōu)化，清潔整理完成后由監(jiān)理工程師負責檢查驗收，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，也要做好基面保護工作，復工后再次檢查，確認質(zhì)量符合標準方可施工。

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)性能是否符合標準，在此基礎(chǔ)上合理設置壓實參數(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，一側(cè)設置兩個試驗小塊，鋪設相同含水量、厚度的填筑土料，另一側(cè)同樣設置兩小塊，對含水量等指標進行變量調(diào)整，對試驗地進行反復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)定土粒含量應當在15%以上，含水量誤差不能超過±1%，使用74kW 推土機作為主要壓實設備，配合沖擊式打夯機夯實。參數(shù)確定完畢后開展正式的填筑壓實操作，基面務必要清理干凈，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)風干土壤，則要適當灑水濕潤。

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，綜合強度、耐久性因素后，采用C30 混凝土材料進行施工，開始前務必要進行細致的技術(shù)交底和測量放樣工作。全站儀、經(jīng)緯儀等專業(yè)設備入場后必須經(jīng)過嚴格的調(diào)試，根據(jù)施工圖紙對線路位置、彎頭進行定位，直線段每50m 設置一個斷面樁，河流等處設穿越標志樁，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，設置2%縱橫破防止積水，運距小于100m時可以直接使用推土機運送，大于100m 時則要用鏟運機、裝載機協(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，嚴禁出現(xiàn)漏壓情況。路基整形完畢后，采用輕型壓路機進行全幅碾壓，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。

3.5 草皮護坡施工

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)護坡型式開展堤防施工設計，草皮護坡設置于河道坡面，操作時事先進行邊坡修整工作，注意現(xiàn)場氣溫不能過高，機械修整回填完畢后，還需結(jié)合人工進行精修，以提升護坡美觀性能，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準要求。撒播完畢后及時覆蓋、養(yǎng)護，以確保出苗率達到80%以上。若采用草塊移植鋪設法，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，全覆蓋率應當達到90%，對于密鋪草皮來說，要確保生長正常，總覆蓋率達到95%左右。

非負矩陣分解(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進行分解,即

4 結(jié)語

綜上所述，河道堤岸防護工程重要性顯著，實踐中務必要遵循因地制宜的基本原則，結(jié)合當?shù)厮摹⒌刭|(zhì)情況，以及工程造價、質(zhì)量標準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)，同時嚴格把控生態(tài)護坡中植物類型的選取，采用科學的栽植、養(yǎng)護措施提高成活率，為堤岸防護工程質(zhì)量的優(yōu)化奠定堅實基礎(chǔ)。