黃河河道整治工程是黃河防洪建設(shè)的重要項目,它對控制河道的走向起著重要的作用,無論何種類型的壩、垛、護(hù)岸等,歸根到底都要滿足穩(wěn)定河勢、疏導(dǎo)水流、利于防洪的需要。
伴隨著小浪底水庫的蓄水運用,下泄清水后的下游河道受到?jīng)_刷下切變形,工程布局及工程防守受到了一定程度的影響。更加有效地規(guī)劃治理流路,河道整治工程的施工顯得尤為重要。
河道工程的施工,就其施工大環(huán)境而言可分為旱工和水工兩種。
旱工作業(yè)就是在黃河河道灘地上施工,傳統(tǒng)意義上的旱工作業(yè)除了工程主體的土方填筑之外,考慮到工程的穩(wěn)定,往往要在灘面上用機(jī)械開挖一個坑槽并對坑槽進(jìn)行處理且沉埋防沖體或裹護(hù)體。這些沉排體結(jié)構(gòu)型式不盡相同,一般而言黃河下游多選用散石沉排、鉛絲籠沉排、柳石枕沉排等。
散石沉排實質(zhì)上就是在坑槽內(nèi)填拋塊石加強(qiáng)工程的基礎(chǔ)強(qiáng)度和深度。挖槽的寬度根據(jù)沖刷坑的深度及受水流沖刷的部位的強(qiáng)弱來決定。由于是散石施工,單個塊石重量的不足使作業(yè)強(qiáng)度不是太高,散石沉排可以隨著工程前沖刷坑的深度變化而成為坦石裹護(hù)壩體土胎并同時起到防止淘刷的作用,在長期的治黃實踐中多有運用。
鉛絲籠沉排則是將塊石裝入鉛絲編織的網(wǎng)內(nèi)并形成較大體積的抗沖體,減少了洪水時對單個石塊的沖刷走失現(xiàn)象,同時由于其受到洪水淘刷后排體外沿開始下蟄并逐步沉降,自行調(diào)整了坡度,使根石坡度相對平緩,減少了工程出險機(jī)率。有鑒于此,近幾年的河道工程施工開始大量采用該結(jié)構(gòu)型式。其具體施工序為:先用泥漿泵開槽(或用大型機(jī)械挖槽),然后清理坑槽,開始鋪設(shè)土工織物(其中有紡布在上,無紡布居下),土工織物上鋪放一定厚度的柳秸料墊層,運輸石料到基坑內(nèi),開始裝籠做為壓載體,鉛絲籠沉排體施工完畢后,再在其上部覆壓土體即可。
柳石枕沉排壩主要以做水下的護(hù)根結(jié)構(gòu),它所用的主要材料有柳料、麻繩、鉛絲、木樁、石料等。這種沉排體易閉氣,保土防沖性能比較好,當(dāng)其處于壩(岸)前受溜位置時,能適應(yīng)河床的沖刷變形,起到緩沖落淤,防止淘刷的作用。它的施工工序同樣是先進(jìn)行基坑的開挖,并修整清理坑底和邊坡,而后就要捆扎柳石枕,鋪設(shè)第二層枕時應(yīng)擺放在兩枕之間位置以保證閉氣嚴(yán)密及完整性,枕體上拋護(hù)散石,裹護(hù)體施工,最后修整邊坡即可。
近年來,河道整治工程中開始應(yīng)用土工織物沉排,土工織物是由合成纖維制成,具有抗拉耐腐、滲透性強(qiáng)、抗沖反慮、強(qiáng)度高、柔性好等特點,應(yīng)用它可以削減水流對工程的沖擊力,同時也可以防止水位驟升急降而形成的險情。土區(qū)織物沉排典型的有鉸鏈?zhǔn)侥4懦僚、抽沙充填長管袋沉排、褥墊式沉排等,這種結(jié)構(gòu)的原理相同,都是利用機(jī)織土工布作模袋,內(nèi)充具有一定流動度的砼或砂漿(沙),通過灌注壓力作用有效保護(hù)工程基礎(chǔ),適應(yīng)河床的沖刷變形。鉸鏈?zhǔn)侥4懦僚蓬A(yù)先在模袋內(nèi)埋設(shè)有高強(qiáng)繩索來將各個塊體聯(lián)接為整體,而長管袋(包括褥墊)則是將土工反慮布局部縫合加工成模袋,它們都具有較好的整體性和柔韌性,既適宜于旱工作業(yè),也可以在水流速度不大的河面上施工。
河道工程的施工,經(jīng)常遇到水中進(jìn)占問題,傳統(tǒng)意義上多采用黃河埽工的河工技術(shù),即在水深流急情況下用柳石摟廂占體,底坯打家活樁以防止滑動,拋壓散石并輔以拋護(hù)柳石枕閉氣挑流。由于多為在水深溜急情況下施工,因此應(yīng)注意把握好施工中的幾個方面,使用捆廂船要保證船體的長、寬符合捆扎柳石摟廂的需要吊錨纜在進(jìn)占初期可用樁固定在壩襠或上游灘地及壩體上,埽體位置則要視岸上的標(biāo)志樁隨時調(diào)整吊錨纜和揪稍纜的長短松緊,保證其迎水面邊線與標(biāo)志樁對齊,后戧土跟進(jìn)不宜太靠前,占繩、過肚繩用地錨樁固定在后土中,柳石枕也要拋足,并且拋護(hù)鉛絲籠或散石來增加抗滑力。柳石摟廂做為占體存在著不足,首先其所用軟料供給一旦不足則極易影響工程的進(jìn)度,其次工程中物料的腐蝕容易影響基礎(chǔ),造成被動搶險頻繁。另外如遇水深較小采用此方法施工,形成工程基礎(chǔ)深度較淺,如遇大的洪水沖刷,易形成較大險情。
現(xiàn)階段水中進(jìn)占工程也有一些新的思路,如修筑透水樁壩、堆石進(jìn)占筑壩等。透水樁壩系采用樁基進(jìn)行施工,工程質(zhì)量能得到保證。由于在主體工程修筑之前,尚需搭建工作平臺創(chuàng)造作業(yè)環(huán)境,相對而言增加了前期投資。但工程竣工后可避免工程運行中其它工程竣工后的大量管理及維護(hù)費用。當(dāng)施工現(xiàn)場附近缺乏軟料而且施工時水深不大,塊石料源充足時,有時也可采用堆石進(jìn)占。堆石進(jìn)占可利用大型施工機(jī)具裝運石料,避免了農(nóng)忙時節(jié)勞動力上工不及時數(shù)量不足同工程施工進(jìn)度形成的矛盾,而且保障了工程的基礎(chǔ)強(qiáng)度。但在施工過程中應(yīng)注意做好閉氣工作,以防水流淘刷,另外在利用挖掘機(jī)回挖拋進(jìn)河中的塊石加以重新利用,堆石進(jìn)占對水流的作用明顯,能加快施工進(jìn)度,其單價和采用柳石枕及柳石摟廂材料的水中進(jìn)占投資也相差不多,但能有效地縮短工期。
綜合而論,土工織物沉排工程施工及利用土工織物做為護(hù)底排布來改善工程與水流的作用條件進(jìn)行施工時干擾因素小,機(jī)械化作業(yè)程度高,可以降低勞動強(qiáng)度,節(jié)省了施工勞動力,并且泥漿及砼等原料在采用或配制時較為快捷方便,與傳統(tǒng)的柳石結(jié)構(gòu)比頭減少了柳秸料的運用,也有利于保持人類的生存大環(huán)境,這將是今后河道工程施工的一種趨勢。柳石結(jié)構(gòu)料源廣,修筑及防守方便,施工工藝也不很復(fù)雜,在黃河上經(jīng)驗比較成熟,易于操作,也是黃河現(xiàn)今水中筑壩主要的施工方法?傊拥勒喂こ痰氖┕て涫┕し椒肮こ探Y(jié)構(gòu)型式內(nèi)容繁雜,不一而足,只有在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上,對已建成的工程進(jìn)行分析論述才能加以改進(jìn)并在今后的施工工作中予以應(yīng)用,也才能使施工進(jìn)度加快,質(zhì)量得以保證,降低工程成本,來適應(yīng)社會的進(jìn)步和形勢的發(fā)展。