談水利工程堤圍加固工程設(shè)計施工技術(shù)

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摘要：堤圍工程是一種常見水利工程，許多已建堤圍的防洪標(biāo)準(zhǔn)明顯偏低，對堤圍進行加固可以降低堤圍工程的安全隱患。堤圍加固設(shè)計和使用的施工技術(shù)是保證堤圍加固建設(shè)的關(guān)鍵，本文以某島堤圍加固工程為例，闡述了堤圍加固工程的影響因素，針對其堤圍加固斷面選型、加固橫斷面設(shè)計及施工技術(shù)進行探討，最終取得了良好的加固效果。

關(guān)鍵詞：水利工程；堤圍加固；施工工藝

隨著水利工程建設(shè)的發(fā)展進步，水利工程的功能要求越來越高，如今的水利工程都具備基本的抗震防洪作用。洪災(zāi)給人民群眾帶來的生命財產(chǎn)損失是慘重的，當(dāng)前防洪工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)有待提高。堤圍由于長期處于較差的自然環(huán)境，已修建的堤圍抗洪等級普遍較低，堤身施工質(zhì)量差，堤圍不牢固等會嚴(yán)重威脅人民的生命安全。為了保障堤圍工程質(zhì)量，降低崩岸情況，需對存在安全隱患的堤圍進行加固處理，重點把控堤圍加固工程設(shè)計及施工技術(shù)。

1.工程概況

某工程是廣州市東江河上的一座江心島，東臨新洲，西臨麥洲，北面與創(chuàng)新南路相望。島內(nèi)主要是大墩村的村民耕地，該島長年被東江河水沖刷，堤岸侵蝕，水土流失嚴(yán)重，存在較大的安全隱患。為了保護堤圍內(nèi)的耕地及人民生命安全，需對該島3.5km上的護岸堤圍進行加固。

2.堤圍加固工程的影響因素

堤圍加固工程建設(shè)的影響因素包括設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、工程造價、交通條件、施工場地條件、水文氣象條件和環(huán)境質(zhì)量等。堤圍加固工程設(shè)計要結(jié)合工程特點，因地制宜，設(shè)計安全可靠具有經(jīng)濟效益的施工方案。該島堤圍加固工程屬于小規(guī)模工程，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017）定位為5級工程級別，10年一遇抗洪設(shè)防，根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-2013）進行安全加固；該工程建設(shè)的總投資約為1000萬，充分考慮投資成本后進行施工設(shè)計及施工技術(shù)選取；施工區(qū)位于島內(nèi)，離北面陸地最近的距離約150m，需要依賴水路交通，工程建設(shè)施工所用的物料和機械設(shè)備等可先通過附近的公路運輸至碼頭再通過船只送至東江河對面的施工現(xiàn)場；施工場地主要在島上，施工用的生產(chǎn)設(shè)施布置在北面大墩村附近的碼頭，施工人員的辦公和吃住依托大墩村空地建設(shè)板房。廣州地區(qū)5～10月為臺風(fēng)多發(fā)季節(jié)，降水量較多，堤圍工程的施工期選定在11～次年4月雨水較少的季節(jié)比較有利；堤圍加固的施工用水可采用東江河水，島內(nèi)施工用電可使用發(fā)電機組發(fā)電，辦公用水用電可利用大墩村水電；東江河屬于廣州市飲用水管控區(qū)，施工時要對排放的污水進行過濾處理，回收施工產(chǎn)生的污染物。

3.堤圍加固工程的設(shè)計

綜合考慮上述影響因素以后，該島堤圍加固工程決定采用拋石加固，結(jié)合施工機械數(shù)量、人員配備、堤圍沿線堤身情況等進行堤圍加固工程設(shè)計。

3.1堤圍加固的施工設(shè)計

堤圍加固工程的設(shè)計要根據(jù)施工技術(shù)的特點而定，該島堤圍目前最大的安全隱患是存在高水位沖刷產(chǎn)生崩岸的情況，根據(jù)防洪除險的要求，結(jié)合崩岸產(chǎn)生的潛在可能、施工機械設(shè)備、施工場地條件等因素綜合考慮加固措施。由于堤圍處在島上，考慮經(jīng)濟性和適用性及減少對河流環(huán)境影響等因素，本工程加固堤圍河岸線決定采用鉛絲石籠拋石護岸進行加固。該加固技術(shù)對施工設(shè)計要求較簡單，重點要結(jié)合廣州的天氣特點安排適當(dāng)?shù)娜肆?、物力和機械設(shè)備，減少資源浪費。

3.2堤圍加固橫斷面設(shè)計

根據(jù)廣州市水利部門統(tǒng)計的東江河有關(guān)站點潮位資料數(shù)據(jù)，推測大塘洲的平均潮位均值約為0.8m?！兜谭拦こ淘O(shè)計規(guī)范》對坡式護岸明確指出平臺頂部高程應(yīng)高枯水位0.5～1m，結(jié)合現(xiàn)場實際勘察情況，并增加一定安全儲備，本工程護岸平均高程設(shè)計為1.5m?！兜谭拦こ淘O(shè)計規(guī)范》對拋石護岸坡度的穩(wěn)定邊坡一般要求在0.25～0.5，結(jié)合現(xiàn)場地形和勘察測量情況，設(shè)計護岸堤圍坡度比為0.4～0.5。考慮到堤段處東江河船只運行會增加波浪，《堤防工程設(shè)計規(guī)范》指出消除波浪平臺的設(shè)計寬度宜≥3m，根據(jù)計算，整個護岸沿線的平臺計算寬度均＜3m，設(shè)計3m寬的護岸平臺比較合理。經(jīng)過現(xiàn)場勘查測量報告堤圍護岸主要有3種典型的橫斷面：一是橫斷面的坡度比為1∶2.5，平臺寬度為3m，適用斷面工程樁號K0+000～K0+269；二是橫斷面坡度比為1∶2，平臺寬度為3m，適用斷面工程樁號K0+496～K0+648、K0+835～K1+325、K1+508～K1+666以及K4+157～K4+235；三是橫斷面的坡度比為1∶2.5，平臺寬度為3m，適用斷面工程樁號K1+325～K1+508和K2+132～K3+994。三種典型橫斷面設(shè)計采用拋石加固基本可以維持堤圍堤身的原狀，完全符合規(guī)范要求。

4.堤圍加固工程的施工技術(shù)

4.1拋石加固施工技術(shù)原理

拋石加固的原理主要是通過鉛絲石籠把石頭包裹成整體，然后通過自重或強夯方式把河堤基礎(chǔ)的淤泥位置占據(jù)，達到加固堤圍的作用。施工作業(yè)時首先清理河堤基表，然后將鉛絲石籠投至指定位置，最后用拋石船把石頭拋投至鉛絲石籠強夯至與河灘設(shè)計高程一致。通過石籠網(wǎng)將石頭組裝成堤圍，經(jīng)過專家評估，施工過程中對河流的環(huán)境影響較小，鉛絲石籠施工成本低、施工運輸便利，不需要特殊技術(shù)；石籠網(wǎng)也是一種柔性結(jié)構(gòu)，可以承受大變形以及抵抗不均勻沉降帶來的危害，耐腐蝕性強，還可以均勻承擔(dān)河水對堤圍的沖擊力，同時適合在水深流速大的護岸部位；石籠石縫里還能儲存一些淤泥，有利于植物的生長，提高與環(huán)境的協(xié)調(diào)性。

4.2施工器械設(shè)備

施工使用的器械設(shè)備是工程順利實施的保證，拋石前需準(zhǔn)備一定數(shù)量的船只（如運輸船、拋石船）、測量儀器（如全站儀、皮尺、流速儀）、定位儀器（如GPS、定位船）和安全設(shè)備（如救生圈、救生衣）等。

4.3施工技術(shù)控制要點

拋石施工前合理劃分施工網(wǎng)格，方便施工，施工小區(qū)可采用8m×15m的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格，然后將施工網(wǎng)格分成2部分拋投，不足半?yún)^(qū)的部分可按定寬區(qū)域進行施工。根據(jù)施工設(shè)計圖對拋投區(qū)的水深、水下地形情況摸底后計算出需要投石的數(shù)量，編制施工組織計劃。測量放樣時先在拋投區(qū)附近的岸邊，根據(jù)前方或后方交會方法在測點處放一條施工基線，然后在已知測點放出一條正基線或斜基線，在基線上劃分的施工網(wǎng)格線處放出基線樁。測量放樣采用極坐標(biāo)法放出基線樁和方向樁的誤差需＜5mm，保證基線樁和方向樁與定位船視野良好。施工用的石頭采用船只運輸，因此需確定標(biāo)準(zhǔn)船型來裝載石頭，石頭的質(zhì)量要經(jīng)過測試，確定是否符合設(shè)計規(guī)范要求，經(jīng)監(jiān)理確認(rèn)簽字后方可投入使用，嚴(yán)禁使用不合格的石材。抽查石料的數(shù)量并進行量方，監(jiān)理人員和質(zhì)檢人員要定期對石料進行過磅，消除虛報情況。船上挖掘機投石是一項難度較大的工作，操作時嚴(yán)格控制操作順序，保證拋投的安全。石料船掛前進擋才可開始拋投，拋投結(jié)束掛離檔，各個施工網(wǎng)格的實際拋投量控制在計算拋投量上浮5%為宜，有序分層拋投，不可胡亂散拋。堤圍拋石加固完成后觀察水下地形變化，一般采用專業(yè)的GPS系統(tǒng)測量水下地形并繪制水下地形圖，并與拋石前的水下地形圖進行比較，確定投石加固的效果，該工程堤圍整體的抗滑穩(wěn)定性計算結(jié)果對比見表1。

5.結(jié)語

堤圍長期處在水流沖刷的環(huán)境中，長期受到侵蝕會降低其抗洪防澇能力，過去60年代到90年代修建的堤圍設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)普遍較低，施工工藝落后，隨著時間的流逝許多堤圍已經(jīng)不滿足安全使用的要求，對堤圍進行加固是一種有效的經(jīng)濟措施。水利工程堤圍加固設(shè)計要因地制宜，根據(jù)實際情況采取適合工程實際的方案，做到安全、適用、經(jīng)濟、耐久。加固的施工技術(shù)要追求科學(xué)先進、經(jīng)濟合理，施工企業(yè)要善于利用尖端技術(shù)手段來提高工程質(zhì)量，降低施工成本。

參考文獻：

[1]仲志余,溫續(xù)余,黃建和等.水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)：SL252-2017[S].北京:中國水利水電出版社,2017.

[2]梅錦山,李維濤,劉加海等.堤防工程設(shè)計規(guī)范：GB50286-2013[S].北京:中國計劃出版社,2013.

作者：邱香美 單位：惠州市水電建筑工程有限公司