河道堤岸防护工程施工技术在水利工程中的应用分析

罗 俊，黄 金，万丁东，雷 华，袁 彦

（湖北鑫达盛建设有限公司，湖北 荆州 434200）

0 引言

在市场经济繁荣、科技事业兴盛的背景之下，我国正式步入高速发展新阶段，以水利工程为代表的各项基建设施陆续完工，带动区域经济增长的同时也带来了诸多质量、技术难题。堤岸防护工程就是其中关键的项目类型，牵涉到地质、水文等诸多因素，方案选取不当、工艺控制不当很容易出现质量下降、成本超支问题，由此带来的渗漏现象更是严重影响了水利工程整体质量，有必要进行探究和改进。

1 河道堤岸防护工程施工难点

河道堤岸防护工程是抵御洪涝灾害，提升区域排水疏通能力的重要载体，直接影响着水利工程整体建造质量，其施工难点主要在于两个方面：①工期相对有限，所有土方开挖及回填工作、低洼地段施工作业必须在雨季来临之前完成，现场还需配备完善的雨水截流、防汛设施，否则将造成槽底积水过多、土壤含水量超标，甚至是边坡失稳等问题。设计时可以在基坑开挖工作面开设明排水沟，沟内用砂浆粉面进行防水处理，填筑0.3m 左右的碎石滤料，以防雨水侵蚀带来不稳定因素。②质量标准严格，堤防护岸建造目的是缓和水流冲击、侵蚀作用，因此建设环节对构筑物的稳定性、严密性均提出了较高要求，材料、工艺控制不当很有可能造成裂缝、渗漏情况，给水利工程带来严重的经济损失。

2 河道堤岸防护工程可选方案

河道堤防、护岸实质上是性能不同的两种结构型式，前者多用于防洪防汛，可以有效阻绝汛期水流冲击，控制河流流量及湖泊水位，防止流域内住宅、农田受损；护岸则主要用于加固，可以缓解波浪、水流对岸线的侵蚀作用，保持岸线稳定性能，水利工程中经常将二者连用，以保障工程建设可靠性。从现有工艺水平来看，可选的堤岸防护工程主要包含以下4 种。

（1）坡式护岸。该种方式也被称为平顺护岸，操作时直接将材料铺设在临水坡面上，布局通常以水流方向为准，可以在缓解冲蚀作用的同时减少对河床边界条件的影响。其中护脚是该工程的根基所在，选用的材料必须具有较好的抗磨损性能，且能够适应河床变形趋势，抛石护脚就是较为常见的方式，注意遵循由上而下、由远及近的抛石顺序，中小型河流中也会采用沉枕护脚方式，需要用柳枝、秸料等扎成梢把，直径控制在15cm，长度控制在5～10cm，均匀铺设于枕架上方后堆置石块，梢把层、石块层依次交替成枕，起到防止水流冲击的作用。图1 为某工程中采用的干砌块石护岸结构，此外还有浆砌块石、混凝土预制块护岸等类型。

图1 某工程干砌块石护岸结构

（2）坝式护岸。通常与堤身、滩岸等搭配使用，可选择种类较多，比如丁坝、顺坝、“T 形坝”等，建造完毕后能够对水流起到较好的引导作用，使之远离岸边、减少对岸线的侵蚀，部分河流泥沙淤积、河床宽浅，尤其适用丁坝型式。值得注意的是，坝式护岸是一种间断式方案，操作应用环节要重点把控丁坝间距问题，综合坝长、水流流向等科学决策，以现有工程实例来看，通常以1～3 倍为准，与坡式护岸相比，坝式护岸对水流的干扰作用更加明显，对于非淹没不透水丁坝来说，采用下挑式更加适宜，坝轴线最好与水流方向保持一定夹角，没有特殊要求的情况下以30°～60°为佳[1]，可以到达到平顺水流、减小冲击力的显著效果。

（3）墙式护岸。墙式护岸种类较为多样，直立式、台阶式、扶壁式等均是常见种类，设计时需要结合堤岸结构、走向等科学决策。墙式护岸的优点是占地面积较小，布局较为方便，经常被用于河道较为狭窄、水流冲刷较为严重的场景中，对于城镇及重要工业区等用地紧张的河道堤防工程来说更加适用。但该种方案也有一定的局限性，那就是对现场的地基承载能力要求较高，若现场地基不能满足设计要求，则要进行额外的地基加固处理，或者直接更换其他方案，注意基础埋深必须大于0.1m，并根据需要增加护基、护脚等设施。现阶段水利工程机械、工艺持续更新和进步，高压喷射防渗墙施工也得到了更加广泛的普及，应用环节需要科学设置混合料配比，并在压力设备辅助下将浆液灌入土壤，使之逐步冷却凝固并形成强度指标较高的防渗墙构筑物。

（4）生态护岸。生态护岸具有较为鲜明的“可渗透性”特征，能够在缓解岸线侵蚀的同时起到保护生态、美化景观的作用，近年来水利工程与生态工程结合度愈发紧密，生态护岸也得到了诸多项目的青睐和应用。扦插—抛石联合技术就是其中的代表性方案，主要以传统抛石施工为基础，搭配植物枝条扦插构成完整体系，平砌抛石、河岸土层之间应当增设一层碎石作防护，坡度不能超过1:1.5，扦插枝条分布于抛石缝隙之间，大头朝下、小头朝上[2]，露出大约3～5cm，达到防护功效的同时还能保证生态性能。格宾石笼方法也是近年来比较受欢迎的技术体系，该结构主要由多个网箱石笼组成，内部放置多个隔板，并填充有碎石、砂砾土石等材料，栽植有类型多样的水生生物，外部采用钢丝进行连接加固（图2），注意填料大小要符合工程需求，通常以石笼网孔的1.5～2 倍为佳。

图2 格宾石笼结构

3 河道堤岸防护工程实践案例分析

3.1 案例概况

案例工程位于江汉平原腹地，共拟定4 个施工分区，分别为一工区纪南防洪堤城北段，长2.65km，二工区纪南防洪堤海子湖段，长4.054km，三工区纪南防洪堤古城段，长2.550km，四工区拾桥河左岸胜利垸堤，长3.479km。各施工区同时作业，区内沿河道或按工序组织流水施工，施工范围较广，任务重且工期紧张，除堤身加高加固外，还需要对堤顶道路进行优化设置。

3.2 测量放样及土方开挖

测量放样是整个堤岸防护工程的起始施工环节，直接影响后续工序精确性，操作环节务必要树立起质量监控意识，对提供的基本控制点、水准点等进行复核，确认无误后以控制网为依托精准放样，其中平面位置误差限制在±30～50mm，高程误差控制在±30mm。尤其关注开挖断面放样操作，样架设立时平面误差不能超过±50mm，高程负值不可连续出现，埋设的标架务必要稳固，施工过程中加强保护与核查、校正。正式开挖环节，应当对现场进行仔细清理，树根、乱石、杂草等均要清楚干净，借助挖掘机进行开挖工作，施工条件允许的情况下直接安排机械施工，岸坡较长、施工条件较差的场景中，可以采用分级接力方式运送，清基深度通常控制在20～30cm。如果遇到软弱、透水岸坡[3]，还需要及时进行处理优化，清洁整理完成后由监理工程师负责检查验收，完成后尽快开展填筑施工，若因天气等因素制约无法立即施工，也要做好基面保护工作，复工后再次检查，确认质量符合标准方可施工。

3.3 土方填筑及压实

土方填筑环节要尽可能采取就近原则购买、使用土料，并重点关注其离散特性，通过碾压试验客观衡量其参数性能是否符合标准，在此基础上合理设置压实参数、松铺厚度、土块限制直径、压实方法及遍数等。碾压试验开展环节以场地中线为准，一侧设置两个试验小块，铺设相同含水量、厚度的填筑土料，另一侧同样设置两小块，对含水量等指标进行变量调整，对试验地进行反复碾压后取样做密度试验，所有碾压数据、含水量数据等同步记录，推荐采用环刀法取样，单次取样数不能少于12 个。案例工程中选取粘土作为主要填筑土，规定土粒含量应当在15%以上，含水量误差不能超过±1%，使用74kW 推土机作为主要压实设备，配合冲击式打夯机夯实。参数确定完毕后开展正式的填筑压实操作，基面务必要清理干净，不能存在任何浮土、树根等杂物，单层松铺厚度控制在25～30cm，尽量减少施工接缝。对于施工总量较大的工程，还可以根据地形、地貌等进行区段划分，单个作业面长度不要少于100m，土块粒径不能超过8cm，如果局部出现风干土壤，则要适当洒水湿润。

3.4 堤顶路面施工

案例工程中对堤坝质量要求较高，除加固、加高施工外，堤顶还需要满足通行往来需求，综合强度、耐久性因素后，采用C30 混凝土材料进行施工，开始前务必要进行细致的技术交底和测量放样工作。全站仪、经纬仪等专业设备入场后必须经过严格的调试，根据施工图纸对线路位置、弯头进行定位，直线段每50m 设置一个断面桩，河流等处设穿越标志桩，同时明确地下管线、电缆等的位置、埋深、尺寸等。中线测量时误差不得超过0.1‰，转向角桩间视通性要良好。土方开挖环节采用台阶法，设置2%纵横破防止积水，运距小于100m时可以直接使用推土机运送，大于100m 时则要用铲运机、装载机协作完成，过程中定时刷坡，以防超挖或者欠挖。路面压实环节同样要经过严格的压实试验，砂土材料均匀摊铺在指定区域后，及时检查松铺厚度、含水量、边线、中线等，合格后方可开始碾压。第一遍采用先慢后快的静压方式，横向重叠0.4m，纵向重叠1.2m，严禁出现漏压情况。路基整形完毕后，采用轻型压路机进行全幅碾压，遵循由两侧路肩向中心碾压的方式，重叠宽度为1/2 轮宽，碾压次数以6～8 次为佳，头两次碾压速度稍慢，后期可以适当加快。混凝土路面浇筑环节注意合理控制水灰比、坍落度等参数，施工完毕后及时开展养护。

3.5 草皮护坡施工

综合分析现场环境及方案造价、生态性能后，选取生态护坡型式开展堤防施工设计，草皮护坡设置于河道坡面，操作时事先进行边坡修整工作，注意现场气温不能过高，机械修整回填完毕后，还需结合人工进行精修，以提升护坡美观性能，经过修整的坡面要足够平坦、整洁。修整完成后及时松土除杂，推荐采用人工方式推进施工，松土厚度保持在30cm 以内为佳，过程中同步铺筑耕植土、清理杂草垃圾。草种规格是影响护坡质量的重要因素，最好选择生长速度快、耐旱耐高温、耐水淹贫瘠的优质草种，若施工方案中没有明确要求，则可以根据情况灵活选用撒草籽、铺砌草皮两种方案，撒播前草种必须经过均匀混合，按照一定顺序整排撒播，通常以50m 为一播段，以确保植草密度符合标准要求。撒播完毕后及时覆盖、养护，以确保出苗率达到80%以上。若采用草块移植铺设法，则要选用草源良好的品种，整体切割成30cm×30cm 的方块，厚度以2～3cm[4]为佳，块间缝隙不能超过4～6cm，铺设完毕后及时压实、浇水。检查验收环节重点考察覆盖率，对于播种草皮来说，全覆盖率应当达到90%，对于密铺草皮来说，要确保生长正常，总覆盖率达到95%左右。

非负矩阵分解(No-negative Matrix Factorization,NMF)本义可追溯为一种矩阵分解和投影的多变量分析技术.用矩阵Vn×m表示待处理的m×n维多维样本数据,可对矩阵Vn×m进行分解,即

4 结语

综上所述，河道堤岸防护工程重要性显著，实践中务必要遵循因地制宜的基本原则，结合当地水文、地质情况，以及工程造价、质量标准等选择适宜的方案类型，提前做好放样测量工作，将土方开挖断面误差、堤顶压实度误差、填筑土含水量误差等控制在合理范围之内，同时严格把控生态护坡中植物类型的选取，采用科学的栽植、养护措施提高成活率，为堤岸防护工程质量的优化奠定坚实基础。