摘要:黃河河道根石加固是黃河下游河道整治工程中壩岸護坡普遍采用的增強壩體有效措施,提高工程抗洪能力,增強工程防洪安全系數。論文研究分析了大塊石根石加固的創新,提出了黃河工程壩岸安全穩定的條件。
關鍵詞:淺談 黃河河道 根石加固
一、概述
我國是一個洪澇災害多發的國家,近年來的氣候異常,更導致洪澇災害頻繁發生,防洪任務愈發艱巨。多年來,河務部門投入了大量的人力物力對黃河河道工程根石智能化探測技術進行研究,但由于穿過混水、淤泥層探測的困難性、黃河高含沙水流的特殊性以及探測技術開發、研究水平的局限性,均未能徹底攻破這一難題。特別是黃河下游河道整治工程中壩岸護坡根石不足的情況較為多見,勢必嚴重影響工程的安全。黃河下游河道壩、垛、護案根石穩定取決于根石的厚度、坡度和深度,根石走失與水流流速、水深、塊石粒徑及斷面形態等有關。根據多年根石探測資料及河勢觀測資料表明:傳統根石加固后,經過一段時間的洪水沖刷,特別是經過較大洪水的沖刷,壩垛的根石又基本上恢復到根石加固前的模樣,每年汛期的出險原因中大都是根石走失。這說明,傳統根石加固根石易走失,根石走失后根石坡度仍較陡,根石深度仍嚴重不足,特別是上跨角至圓頭段水流沖刷嚴重的部位,這種現象最為明顯,此時,要想使工程來年安全度汛,防患于未然,就必須再次對壩垛進行根石加固。大塊根石加固后工程的防洪表現及壩垛根石情況。通過根石探測表明加固壩垛的上跨角至圓頭已有一定的根基,即使是加固壩垛的上跨角至圓頭部位,根石也不那么陡直了。這說明各壩加固的大塊石沒有大量被水流沖失,一直在壩垛根基部位起保護作用。一般壩垛根基穩定所需加固的大塊石根石方量是有限的,無需連年無休止地進行根石加固,從而可節約大量的治黃資金。
二、初步方案
(1)、深入了解河道工程基本情況,描述黃河河道容易出現水流寬、淺、散、亂,主流擺動頻繁,容易發生橫河,斜河,形成平工出險、險工脫河,造成重大險情的概況及各工程現存的位置。
(2)、編制方案的標準、依據按照上級定額標準,按實有壩、垛、護岸進行測算。
三、設計標準
(1)邊坡系數不足1:1.5的靠溜壩段進行加固,邊坡加至1.5;
(2)根石深度按實際探摸到的深度計算;
(3)裹護范圍:保持原壩岸裹護范圍不變;
(4)根石臺的高程、寬度、坡度等主要技術指標應符合設計或竣工驗收時的標準。保持臺面平整,無浮石、雜物;
(5)根石坡平順,無明顯外凸里凹現象,無浮石、游石。
四、加固方案
(1)石料及存放選擇根據施工需要
石料及存放選擇遵循以下幾條原則:石料存放要考慮工程管理和防汛搶險需要,存放位置合理。
保證石料的質量、滿足單塊石料質量要求,每塊石料重量不得低于200kg。根據以上條件,結合當地具體情況,按工程區域就近選擇石料存放處。
(2)施工工期安排:X年X月X日止X年X月X日完成
五、施工條件
料場選擇根據施工需要,料場選擇遵循以下幾條原則:
(1)保證塊石的質量、儲量;
(2)運距近,施工方便。
根據以上條件,結合當地具體情況,按工程區域就近選擇料場。
六、實際操作用料
根據個人多年參加根石加固的實踐經驗,提出了應用中的幾點建議。近年來,黃河下游河道整治工程中普遍采用的根石加固方法主要有拋散石、拋鉛絲籠、拋四棱錐體等。下面就對大塊石根石加固的一些看法。
(1)、大塊石根石加固概況
大塊石根石加固是隨著治黃水平的不斷提高及各種拋石機具在根石加固中的廣泛應用的背景下應運而生的一種根石加固的一種根石加固方法。
(2)、大塊石根石加固方法
大塊石根石加固是指采用的單個塊石重量在200-400公斤,以機械施工為主的一種根石加固方法。
(3)、大塊石根石加固施工工藝要點
施工以機械為主、人工為輔。結合施工經歷,將大塊石根石加固施工工藝要點介紹如下。施工應采用機械化作業,如采用挖掘機或裝載機配合滑石板施工。施工應在壩垛前有一定的沖刷深度、溜勢相對平緩時進行,這樣易于一次拋石到位,還可一定程度上避免發生猛墩猛蟄等險情。施工拋石應從壩垛下游逐漸拋向壩垛坡根上游推進。
施工拋石應一次將石料拋至壩垛坡根部,盡量避免拋在坦坡上或水面以上。一般情況下應少用向前滾拋的辦法,盡可能先拋夠應拋工段的下層,然后按設計坡度(一般為1:1.5)分層向后退收,以期達到上下壓茬、增強根石穩定性的效果。如果在大溜頂沖時搶拋大塊石,應先推一定數量的鉛絲籠,等穩定根基后方可用機械大量拋投大塊石。
(4)、大塊石根石加固的防洪效果
大塊石根石加固后工程的防洪效果,是通過根石探測后表明加固壩、垛的上跨角至園頭部位有一定的根石基礎,根石不陡直,說明壩、垛加固后大塊石沒有被水流沖失,一直在壩、垛根基部位起保護作用,通過對大塊石根石加固后工程和傳統根石加固后工程對比顯著優越于傳統根石加固。
(5)、大塊石根石加固適用范圍
大塊石根石加固雖然和傳統根石加固有許多相同點,但由于其材料結構上有大塊性,決定了其只能在一定的范圍內使用。根據我們在實踐中總結的經驗,認為其適用范圍為:①適用于經常靠河的水面以下的河道整治工程的根石加固。②適用于靠河根石較淺的新修的工程或根石坡度較陡的、急需加固的工程。③適用于經常受大溜或大溜頂沖壩垛上跨角至圓頭部位的根石加固。④適用于河勢不穩定,易于產生橫河、斜河河段的河道整治工程的根石加固。
(6)、大塊石根石加固的優點
根據我們對大塊石加固和傳統根石加固的對比及實踐,認為大塊石根石加固具有以下優點:大塊石整體性好,不易被水流沖失或發生位移,可實現加固根石在壩垛根基部位累計護根的良好效果。大塊石根石加固在一定程度上可與鉛絲籠加固媲美。眾所周知,拋鉛絲籠是黃河防汛搶險及根石加固的重要手段,但因其工藝繁雜、人工操作效率低、成本高等原因,而大塊石由于其天然的整體性,開采出的原材料不需要加工即可投入使用,既克服了鉛絲籠的缺點,又具有鉛絲籠的優點。大塊石根石加固以機械化施工為主,是當前根石加固施工的發展方向。大塊石較重,施工離不開機械,而目前挖掘機、裝載機、多功能拋石機、滑石板等機具已在黃河基層河務部門廣泛應用,因此大塊石根石加固的出現可為這些機具提供用武之地。另外,機械化施工能減少人工勞動強度,增大安全系數,提高勞動效率。大塊石根石加固在壩垛上跨角、圓頭部位應用效果比傳統根石加固好。大塊石根石加固有減少壩垛出險的作用。實踐證明,采用大塊石加固后的壩垛,出險機率明顯減小。
七、結束語
在今后的黃河下游河道整治工程根石加固設計中,應多考慮采用大塊石根石加固方法,以達節約投資、有效提高、持久保持工程抗洪能力的多重目的。應針對大塊石根石加固施工的特點,大力開發研制更具實用性的專用根石加固機具,如挖掘機、裝載機等。根石穩定取決于根石的厚度、坡度和深度,根石走失與水流流速、水深、塊石粒徑及斷面形態等有關。只有加強日常養護、實時了解壩岸基礎動態、及時補拋根石,才能從根本上保證黃河工程安全。
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