漿砌片石施工技術(shù)在河道整治工程中的應(yīng)用分析

龔虎，何嘉齊，蔡春龍，周召龍

（中建五局土木工程有限公司，湖北 隨州 441300）

0 引言

跨越河道的橋梁施工會對河道環(huán)境產(chǎn)生一定破壞，甚至影響河道防汛或生態(tài)功能。因此，整治被破壞的部分河道、恢復(fù)河道環(huán)境及防汛排洪能力是工程施工后期的必要工作。

河道整治的主要對象是河堤邊坡以及河床，漿砌片石堤防是河道治理應(yīng)用最為廣泛的施工技術(shù)。漿砌石堤防[1-2]作為河道整治的主要工程措施，對提高河道排洪及抗沖刷能力具有良好的效果。莫巨威[3]探討了漿砌石擋墻的施工質(zhì)量控制措施。劉貝等[4]結(jié)合工程實(shí)例，采用水下拋石施工工藝進(jìn)行坡腳加固施工，提出拋石位置、數(shù)量、厚度是控制護(hù)坡施工質(zhì)量的要點(diǎn)。

傳統(tǒng)的河道整治以清淤疏浚為主，采用清挖機(jī)械清理河道中的廢碴、淤積泥沙及其他障礙物，使河道恢復(fù)流水通暢。王曉英等[5]分析了河道清淤疏浚施工中存在的常見問題，并提出了完善清淤作業(yè)的具體措施。連祎等[6]分析總結(jié)了河道清淤及淤泥處理技術(shù)，并對河道清淤行業(yè)發(fā)展方向進(jìn)行了展望。閆淑勇[7]、蘇凌毅[8]總結(jié)了河道治理各個(gè)施工工序的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)并加以推廣。

漿砌片石施工技術(shù)在河道治理中的應(yīng)用以護(hù)坡及堤防工程為主，而采用漿砌片石施工技術(shù)治理河床的工程案例相對較少。采用漿砌片石施工技術(shù)進(jìn)行河道整治具有良好的效果和經(jīng)濟(jì)效益，且符合河道環(huán)境的生態(tài)修復(fù)理念，其關(guān)鍵技術(shù)措施可推廣應(yīng)用于同類工程之中。

1 工程概況

湖北省廣水市多肉藝術(shù)小鎮(zhèn)建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)山北橋橫跨應(yīng)山河，橋梁全長106m、幅寬35m，主體結(jié)構(gòu)為8 墩柱、3跨現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁。在應(yīng)山北橋的建設(shè)期間，河道筑島圍堰施工、橋梁群樁基礎(chǔ)施工、橋梁箱梁澆筑前支架施工破環(huán)了原有河道的河床結(jié)構(gòu)，在夏季汛期之后，局部河道淤積堵塞，河道防汛排洪能力被嚴(yán)重削弱。根據(jù)橋梁工程施工圖設(shè)計(jì)要求，在橋梁主體結(jié)構(gòu)施工完成后，需對橋址上游50m、下游100m 范圍河道進(jìn)行整治施工，恢復(fù)河道原有的排水環(huán)境和防汛排洪能力，河道環(huán)境整治施工主要采用漿砌片石施工技術(shù)。

2 漿砌片石施工技術(shù)在河道整治工程中的應(yīng)用

2.1 河道整治施工主要工藝流程

根據(jù)應(yīng)山北橋施工場地條件，換填片石就近取材且價(jià)格優(yōu)廉，選用漿砌片石施工技術(shù)對部分河道進(jìn)行整治。首先挖除遭到施工破壞的河床淤積物，然后進(jìn)行漿砌片石換填施工。河道整治的主要施工工藝流程為測量放線、河道圍堰分幅引流、河道抽水及河道清理、河床清淤疏浚、河床漿砌片石換填、原河床與漿砌片石河床銜接處理及灑水養(yǎng)護(hù)。

2.2 河道圍堰引流施工

河道整治施工在冬季枯水期進(jìn)行，廣水市冬期干燥少雨，此時(shí)應(yīng)山河水流量較小，有利于河道圍堰施工。首先進(jìn)行測量放線，確定河道整治的范圍及挖方換填標(biāo)高。應(yīng)山河河道寬106m，借助兩臺大型挖掘機(jī)同時(shí)配合作業(yè)，采用透水性較差的黏性土堆砌攔水土埂，攔水土埂寬2m、高1.5m，將河道分南北兩個(gè)半幅進(jìn)行引流，為河床清淤及漿砌片石換填施工提供工作面，河道圍堰引流施工如圖1所示。

圖1 河道分幅圍堰引流

2.3 河道清淤疏浚施工

在河道分幅圍堰引流施工完成后，使用3 臺大功率抽水機(jī)不間斷抽排圍堰中的積水，為河道清淤疏浚提供干燥的作業(yè)面。河道清淤疏浚施工采用大型挖掘機(jī)進(jìn)行，主要挖除河道中的全部雜草、垃圾、廢碴及其他障礙物。以原有河床面為基準(zhǔn)面，向下挖除已被破壞的河床、淤積泥沙等雜物，開挖深度為河床底部設(shè)計(jì)標(biāo)高以下0.6m，每開挖500m2用GPS復(fù)核開挖深度。若河床開挖深度超過0.6m 時(shí)仍為淤泥或軟弱土層，應(yīng)繼續(xù)挖除軟弱河床至質(zhì)地堅(jiān)硬的土層，確保漿砌片石換填河床砌筑面穩(wěn)定，整體性良好。

2.4 漿砌片石換填施工

在漿砌片石河床砌筑施工前應(yīng)對原河道縱向坡度進(jìn)行測量放線，確保換填后的漿砌片石河床縱向坡度與原河床一致，使新舊河床銜接協(xié)調(diào)，水流順暢。

漿砌片石砌筑采用坐漿法且分兩層進(jìn)行砌筑，砌筑砂漿為現(xiàn)場拌制的M7.5水泥砂漿。片石材料就近取自當(dāng)?shù)夭墒瘓?，其形狀呈長條形或方塊形，厚度約20～30cm、寬度約20～30cm、長度約30～60cm，上下表面較為平整，具有良好的砌筑造型可塑性。

漿砌片石河床換填施工分南北兩幅進(jìn)行，每半幅均分為50m 長、53m 寬的三塊進(jìn)行砌筑，從上游至下游依次平行施工。當(dāng)上區(qū)一塊河床第一層漿砌片石處于養(yǎng)護(hù)期時(shí)，應(yīng)隨即以同樣的施工工藝對下一區(qū)塊進(jìn)行第一層漿砌片石換填施工，并根據(jù)區(qū)塊砌筑順序進(jìn)行第二層漿砌片石施工，其平行施工工期計(jì)劃如表1所示。

表1 漿砌片石分幅分塊平行施工工期計(jì)劃表

以北岸右幅河道150m 長、53m 寬的換填區(qū)域?yàn)樵囼?yàn)段，對整治河道中漿砌片石換填施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

在第一層漿砌片石砌筑過程中，應(yīng)持續(xù)抽干換填區(qū)域積水，為漿砌片石施工提供干燥的工作面。首先在河床底部攤鋪10cm 厚級配碎石墊層，為水泥砂漿提供附著面。然后在10cm 厚級配碎石墊層上攤鋪5cm 厚M7.5 水泥砂漿，借助挖掘機(jī)將片石攤鋪于底層坐漿之上，并由工人調(diào)整片石排列方式與平整度，將過大的孔洞用尺寸合適的片石進(jìn)行填補(bǔ)，首層片石砌筑厚度控制在25cm 左右。最后用M7.5 水泥砂漿進(jìn)行勾縫，使水泥砂漿充滿相鄰塊石之間的孔洞及縫隙，將漿砌片石粘結(jié)成為一個(gè)整體，施工過程如圖2所示。

圖2 漿砌片石換填施工

每日完成一定區(qū)域漿砌片石砌筑時(shí)，應(yīng)統(tǒng)計(jì)當(dāng)日砌筑量并做好標(biāo)記，待勾縫水泥砂漿初凝后應(yīng)隨即灑水浸潤并覆蓋養(yǎng)護(hù)毯養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期為7 天。養(yǎng)護(hù)期間施工車輛與機(jī)械不得在漿砌片石面行走，確保漿砌片石強(qiáng)度達(dá)到要求。

在上一區(qū)塊河床第一層漿砌片石養(yǎng)護(hù)期滿后，對第一層漿砌片石河床進(jìn)行灑水浸潤12h，準(zhǔn)備第二層漿砌片石施工。首先應(yīng)采用GPS 復(fù)核第一層換填河床標(biāo)高，根據(jù)設(shè)計(jì)河床標(biāo)高確定第二層漿砌片石標(biāo)高，打好標(biāo)高控制樁并放線。然后在底層漿砌片石表面攤鋪3cm厚的M7.5水泥砂漿，通過人工排列片石保證砌筑面平整、片石下部坐漿飽滿。在砌筑過程中，應(yīng)使第二層片石砌縫與第一層砌縫錯(cuò)開，并且相鄰片石側(cè)邊砌縫應(yīng)注滿水泥砂漿。在二層漿砌片石砌筑完成后，應(yīng)用水泥砂漿對片石河床表面砌縫進(jìn)行灌縫密實(shí)，加強(qiáng)漿砌片石河床整體性，提高換填河床的施工質(zhì)量。

當(dāng)南岸半幅河道換填施工完成且養(yǎng)護(hù)期滿后，應(yīng)及時(shí)清理換填河床面的廢碴，確保河道開放后水流通暢。當(dāng)南岸半幅河道開放后，北岸半幅河道按相同工藝流程進(jìn)行施工。

河床整治施工結(jié)束后，應(yīng)用漿砌片石施工技術(shù)修復(fù)原河道護(hù)坡，增強(qiáng)使新舊河岸護(hù)坡的整體性。河床整治及河岸護(hù)坡修復(fù)施工完成后，方可開放河道。

2.5 漿砌片石與原有河床銜接施工

整治后的漿砌片石河床與原有河床銜接部位相比較為薄弱，在水流作用下易產(chǎn)生沖刷破壞，因此新?lián)Q填漿砌片石河床與原河床銜接部位的加固至關(guān)重要。

在漿砌片石河床上游設(shè)計(jì)一種如圖3 所示的楔形超長延伸漿砌片石銜接段，防止河水沖刷破壞已換填的片石河床。楔形漿砌片石延伸段深入第一層漿砌片石河床底部以下0.3m，河水沖刷坡面與水平面成30°夾角，沖刷坡面用M7.5 水泥砂漿抹平。楔形坡面能夠有效緩沖流水沖刷對換填漿砌片石河床的破壞，延長漿砌片石換填河床的使用壽命。

圖3 上游漿砌片石與原河床的銜接施工

在漿砌片石河床下游，設(shè)計(jì)一種如圖4 所示的“Z”形漿砌片石銜接段，在漿砌片石河床銜接處用薄片石砌筑0.5m寬、0.15cm 厚的跌水石，減弱水流對原有河床的沖刷作用。以漿砌片石河床下游斷面為基準(zhǔn)，挖除下游3m 范圍內(nèi)0.25m 深度的泥沙，攤鋪0.25m 厚的卵石層，加固原有河床表面，緩沖流水沖刷對原河床的破壞。

在漿砌片石河床與原有河床銜接處理中，針對水流對銜接部位沖刷破壞，實(shí)施相應(yīng)的預(yù)防措施，可有效防止河道整治后的次生破壞，延長漿砌片石河床壽命，提升河道整治效果。

3 河道整治工程漿砌片石施工技術(shù)關(guān)鍵措施

在河道整治工程中，為了提高河床整治效果及施工質(zhì)量、降低施工成本，通過分析施工過程中的技術(shù)關(guān)鍵措施，對河道整治工程中漿砌片石施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行如下總結(jié)。

①河道整治施工應(yīng)在干燥少雨的秋冬季節(jié)進(jìn)行，此時(shí)河道處于枯水期，水流量較小，有利于對河道進(jìn)行分幅引流、筑島圍堰施工。

②換填片石材料的尺寸應(yīng)進(jìn)行合理控制，以便工人搬動和調(diào)整。片石厚度約20～30cm、長約20～30cm 為宜，必要時(shí)需配置破除機(jī)，獲得一些小塊片石，用于填塞封堵孔洞。

③漿砌片石河床應(yīng)分層砌筑，水泥砂漿坐漿砌筑能夠增強(qiáng)相鄰片石的粘結(jié)力，有利于增強(qiáng)換填河床的整體性，提高漿砌片石河床的耐久性。

④在漿砌片石砌筑過程中，建議以50m 長的半幅河道為單位，從上游至下游依次分塊施工。二層片石砌筑施工應(yīng)錯(cuò)開首層漿砌片石最低養(yǎng)護(hù)期，此時(shí)可在不同工作面同時(shí)進(jìn)行漿砌片石施工，提高施工效率。

⑤漿砌片石河床與原河床銜接部位相比較為薄弱，在汛期洪水的沖刷下可能破壞片石河床底部，所以需設(shè)置延伸至換填片石河床底部以下0.3m 的30°迎水斜坡面或河床面卵石緩沖層以減弱河水對漿砌片石河床的沖刷破壞。

本工程采用漿砌片石施工技術(shù)進(jìn)行河床整治，取得了良好的整治效果，其技術(shù)經(jīng)驗(yàn)可在類似工程中加以應(yīng)用和推廣。

4 漿砌片石換填河道的生態(tài)優(yōu)勢分析

隨著“綠水青山就是金山銀山”理念不斷貫徹落實(shí)，河道治理工程案例十分常見，應(yīng)用漿砌片石施工技術(shù)整治河道與混凝土硬化河道的方法相比更具生態(tài)優(yōu)勢。

采用混凝土對淤積河道硬化換填后，嚴(yán)重影響河道地下水與河岸生態(tài)水系統(tǒng)交流，甚至導(dǎo)致河岸水生植物結(jié)構(gòu)單一，水、陸植被的連續(xù)性也可能遭到破壞，進(jìn)而影響河道及河岸生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性?；炷劣不忧赡茉斐珊忧車锒鄻有越档?、河渠水體發(fā)臭且自我凈化能力降低，因此混凝土硬化河道的整治方法已被淘汰。

而漿砌片石換填河床主材取自天然采石場，天然石材與原有河道自然環(huán)境具有較好的相容性。漿砌片石河床所用石材具有良好的透水性，使水生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間交流順暢，對河道水生態(tài)系統(tǒng)的健康影響較小，符合河道生態(tài)修復(fù)的理念。因此，漿砌片石施工技術(shù)在河道整治工程中的應(yīng)用具有更大的生態(tài)優(yōu)勢，在河道整治工程實(shí)踐中更具指導(dǎo)性。

5 結(jié)語

與傳統(tǒng)的清淤疏浚河道整治方法相比，漿砌片石換填河床的方法更具優(yōu)勢。首先，漿砌片石材料就近取材，可節(jié)省施工成本；其次，僅清淤疏浚整治方法治標(biāo)不治本，可能在短期再次淤積堵塞，反復(fù)整治需耗費(fèi)更多成本，而漿砌片石河道整治后具有長期防汛排洪能力；最后，漿砌片石換填河道在生態(tài)修復(fù)方面更具優(yōu)勢，是現(xiàn)今河道整治工程的首選方法。

總之，漿砌片石施工技術(shù)在河道整治工程中的應(yīng)用具有節(jié)約成本、修復(fù)河道環(huán)境效果良好等優(yōu)點(diǎn)。通過實(shí)際工程案例分析漿砌片石施工全過程，總結(jié)了河道整治工程中漿砌片石施工技術(shù)措施，為類似河道整治工程提供技術(shù)參考。