黎河护坡型式的演变历程浅析
2015-03-22侯燕飞江岩篪
蒋 锟,侯燕飞,江岩篪
(1.天津市引滦工程黎河管理处,河北遵化 064200;2.海河水利委员会引滦工程管理局,河北迁西 064309)
引滦入津通水31年来,作为输水大动脉的黎河段治理以科技创新为手段,通过不断研发、应用、创新河道护坡技术,解决了建设施工、后期管理的诸多难题,有效治理了黎河坡岸坍塌、河床下切等危害,保护了两岸村庄农田的安全,保障了引滦入津工程的畅通无阻。
1 引滦建设初期的传统护岸使黎河得到初步整治
为有效治理黎河河底坡降变化大、河床深浅、宽度变化大、河道弯度变化等不利于引滦常年输水的实际问题,消除和减少对两岸村庄农田安全的隐患,在黎河整治时期沿用不同形式的传统护坡措施,因时制宜、因地制宜,对险工险段进行了治理维护,基本保证了引滦工程正常输水。
1.1 干砌石护坡有效应对了黎河应急抢险
引滦入津工程于1982年5月开工,1983年8月试通水。工程建设期间,以保通水为首要任务,受时间和投资限制,只对黎河上游12.34 km 河道进行了浚挖,加深了过水断面,而对黎河中下游45.26 km河段未作治理。1983年9月正式通水后,由于过水条件的变化,改变了天然河道原有的平衡状态,黎河中下游出现了多处河床下切、岸坡坍塌等危险河段,危及输水安全和两岸民生,应急抢险成了黎河初期治理的主要任务之一。
在黎河治理过程中,由于干砌石护坡具有较大弹性,可以随坡面不均匀沉陷而滑落、填补沉陷部位,降低水流对护岸的冲淘,比较适合于河岸坍塌抢险救急工程。因此,对需要应急处理、水位较深的险工险段实施了近5 km干砌石护砌措施,有效化解了黎河突发险情。但是,干砌石护坡客观上存在着整体性能及美观性较差的问题。
1.2 浆砌石护坡促进了黎河标准河段建设
2001年以前,黎河以治理河床易变的上游以及河槽窄深的中游河道为主,从上向下分段进行了以河底扩宽、稳定河床、边坡护砌、堤顶道路畅通、堤顶道路两侧绿化为主要内容的标准化治理,浆砌石护坡是这一时期黎河治理的主要护坡形式。浆砌石护坡具有抗冲刷能力强、整体效果好的优点,通过对中上游两岸部分河段实施浆砌石护坡使黎河中上游河道初步得到稳定,有效地改善了河道输水和行洪能力,促进了黎河标准河段建设。但是,浆砌石护坡也存在坡脚受淘蚀后坡面土体出现沉陷期长、不易发现、砂浆勾缝易受野生杂草破坏等缺点。
1.3 混凝土预制块护坡提高了跌水坝工程效益
为解决黎河上游河底坡降大带来的两岸冲涮、河床下陷严重等问题,从1983年在黎河上游小安乐庄桥下修建第一道铅丝笼跌水坝开始,先后采用了铅丝笼跌水坝、浆砌石跌水坝、堆石坝、混凝土预制块跌水坝等。坝体下游护坡也先后采用了干砌石、浆砌石等形式,但都未能有效地解决坝体下游两岸严重冲刷的问题。经多次探索,在工程建设实践中最终采用了30 cm×45 cm×90 cm规格的混凝土预制块护坡,使坝坡有机地融为一体,起到了消力抗冲和稳固坝体、稳定河床的作用。通过对跌水坝附近实施岸坡护砌,达到了稳坝护基的目的。混凝土预制块护坡与预制块跌水坝强强联合、相得益彰,至今仍是黎河治理常用的工程措施。
2 技术创新使黎河得到科学治理
黎河经过初步整治进入稳定阶段以后,为使黎河输水条件得到更加有效的改善,在实践中追求工程水利向生态水利、现代水利、可持续发展水利的转变,积极汲取河道治理传统的成功经验,引进、消化、吸收国外先进技术、材料和工艺,结合黎河上中下游自然条件的差异,积极开发黎河岸坡护砌新举措,取得了显著效果,使黎河逐步走上了综合治理、生态环境治理的新阶段。
2.1 积极引进应用模袋混凝土护坡技术
模袋混凝土技术是从国外引进的一项现浇混凝土技术,其采用织物模袋作为软模具,内用混凝土泵冲灌流动混凝土或砂浆而成。模袋混凝土护坡技术具有施工速度快、适应地形变化、便于进行带水冲灌施工等特点,适合工期紧、围埝排水困难、岸坡陡的河道岸坡护砌。
2002年5月引滦工程输水结束后,黎河下游小麻各庄段左岸河道456 m岸坡坍塌严重,该河段水深在5~8 m,边坡呈直立陡坎状。针对地形复杂等情况,采用了模袋混凝土护坡技术对此处进行岸坡护砌并取得了良好效果。这种新技术在黎河治理上的成功应用,为黎河下游高陡岸坡护砌提供了一种新方法。
2.2 联锁板护坡新技术开发及应用
针对治理黎河工程量大、地形复杂、春秋输水间隙施工等诸多不利因素,黎河河务管理部门于1995年积极与天津市水利科学研究所等有关单位合作,经过大量的室内数据研究、精确的模具设计、不断的改进完善、反复的生产试验,研究、开发了联锁板护坡技术。1996年开始批量生产,并分别于1996、1997年在黎河上游河段进行了两期共7 500 m2的联锁板护坡实验。1998年5月,该成果通过天津市科委组织的联锁板护坡技术鉴定会验收,达到国内领先水平。
联锁板护坡技术的优点有:①联锁板护坡技术无原材料供给问题。干砌石(浆砌石)护坡需要大量块石,相对较短工期内石料的集中采购、运输势必引起石料供应紧张,影响工程进度。而联锁板护坡将联锁板生产和坡面护砌分成两个独立阶段进行,与干砌石(浆砌石)相比,石材原料由施工季节集中采购变为常年定点供应,有效控制了其价格和数量;施工过程由传统的石材现场砌筑变为现场联锁板成品安装,降低了施工难度,既保护了环境,又缩短了工期,也易于工程质量控制,有效地化解了干砌石(浆砌石)护坡因原材料供给产生的一系列问题。②联锁板护坡技术摒弃了各种传统护坡型式的不足,既融合了干砌石护坡具有的弹性大、适应地基不均匀沉陷的优势,又融合了浆砌石护坡具有的美感、整体效果好的优势,还具有混凝土预制块护坡施工速度快、抗冲刷能力强的优势,是集多种护坡型式优点为一体的最新护坡型式。③联锁板类属于“实用新型”的小型钢筋混凝土预制构件,易于生产,强度高,体积较小,搬运灵活,运输方便,使用简单。用联锁板对岸坡进行护砌,工艺简单,便于施工,质量可靠;块与块之间相互联锁、制约而形成一体的联锁板护坡具有良好的整体抗冲刷能力,同时具有坡面护砌和美化绿化双重功能,生态护坡特点显著。④联锁板护坡建成后,坏损坡面拆补更换便利,后期维护费用低。
根据黎河治理规划和需求,自1998年对上游黎河店桥至中下游王各庄桥12 处共24 234 m 关键节点河段使用了联锁板进行岸坡护砌,起到了稳定河床、调控水流、绿化岸坡的作用,取得了良好的工程效益、经济效益、生态效益和社会效益,是目前引滦入津工程黎河输水河段建设中的亮点。