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河道護岸工程冬季施工方法探討
王 鋼
(遼寧省沈陽新杉電子工程有限公司沈陽市110000)
對于河道護岸工程在冬季進行施工時,應采用適當的施工技術來保證河道在冬季的正常運行,應注意凍結或脹裂等危險因素給工程帶來的影響。文章對河道護岸工程在冬季的施工方法進行分析討論,以期提高河道冬季施工的工程質量,維護整個河道的正常使用,并為實際工作提供借鑒與依據。
河道護岸工程冬季施工技術
隨著我國經濟的快速發展,城市人口越來越多,城市建設也越來越完善,許多原本屬于郊區或農村的河道被納入城市之中,以供城市及周邊地區進行水利灌溉、排水泄洪和生活用水等,因此河道的護岸工程在保護河道正常使用方面也越來越重要。由于一些城市河道長時間受雨水或洪水沖刷,護岸工程嚴重受損,如不加以修護,有可能在雨季降水量較大時出現決堤的情況,給整個城市人們的用水以及生命財產安全帶來嚴重威脅。另外,由于在夏季降水較多,降雨量大,河流水位較高,在河邊灘地進行護岸工程施工難度較大,難以確保施工質量,因此,護岸工程大多選擇冬季進行施工。本文結合冬季施工時可能遇到的各種問題,對護岸工程在冬季的施工方法進行討論。
河道護岸工程的常見形式包括植被保護、軟體排、柴排和丁壩群等。
(1)植被保護。已有資料表明,植物對土壤結構有很大影響,植被在植物蓮葉與根系的作用下可提高坡體的抗損壞能力。植被的工程作用有很多,例如粘聚作用,植物的根可以產生分泌物,具有穿插、擠壓作用、有利于土體結構團聚。還有植物的坡面保護作用,植物根系對邊坡土壤具有可觀的加固作用,它可以收縮周圍土壤,將團聚體機械地黏合在一起,以此來增加了土壤的粘聚力。同時,坡面的植物蓮、葉可以避免了雨水直接沖刷坡面,防止表面形成結皮,而且促進水分下滲,促進土內微生物的活動,使間產物能膠結土壤顆粒,穩定了土壤骨架,提高了土壤的滲透性和土壤的再生能力,從而有效地保土、固坡,增加坡面耐久性,達到護岸的目的[1]。
(2)軟體排。軟體排在河道護岸工程中運用比較廣泛,其中上層是反濾土工布層,下層是機織布層,上下層間是單元體,單元體周邊是框格,用灌沙子形成,以此達到護岸的實際效果。
(3)柴排。柴排是河道護岸的重要方法之一,使用具有良好柔韌性和耐拉性的柳枝或雜樹枝編扎成片狀結構物,以此達到阻水緩流、防護沖刷的作用,對河岸進行有效保護。
(4)丁壩群。丁壩也是河道護岸的重要方法之一,根據丁壩對水流的影響,可將其分為長丁壩和短丁壩,長丁壩能夠束窄河槽,改變主流線,短丁壩能夠保護河灘。兩者結合則能夠調節水流,穩住河勢,使得凸岸沖刷凹岸落淤,能夠有效地防治雨水和洪水的淘刷,保護河岸,在河道護岸工程中起著非常顯著的效果[2]。
在河道護岸工程冬季施工中,為確保施工順利進行,首先應做好施工組織設計工作。根據護岸工程的實際情況,選擇采用柴排、軟體排、丁壩群或植被保護等形式。由于在冬季進行施工,當河流結冰到一定程度后,冰面上具有相當強的承載力,可以在河流的冰面上編制柴排。同時灘地也會結冰,當灘地結冰到一定程度后,材料可以通過汽車接運送到施工現場,不需要修筑臨時道路,這樣不僅節省了大量施工時間,也節約施工成本,提高工程質量。按照設計要求進行施工,在放排位置上用蘆葦、鐵線、木梗和柞條編制排體,編制完成后將排體四周的冰打開一道縫,通過鋼絲繩固定柴排四角,鋼絲繩另外一端錨固在水中定位,然后準確定位排體。當第一塊排體施工完成后,可以將其他丁壩位置的柴排進行施工,不必要立即進行第二塊排體施工。并且在施工過程中應等到該處河水凍結之后再在上面編排、沉排,直至整個工程施工結束。在露天進行拋石,比較容易控制其均勻度和厚度,可滿足設計規范的各項要求。由于丁壩能夠改變水流的方向,使水流在壩前能夠產生回流區和挑流區,減弱水流的沖刷流速,減少對岸邊的沖刷作用。同時由于回流區流速小,可能會導致泥沙出現淤積阻塞的現象,此時柴排則起到了有效的反濾作用,避免其下面的土被淘刷。除此之外,具有柔性結構的柴排對地形具有很強的適應性,能夠通過將地基、柴排、拋石連接在一起來提高丁壩整體的穩定性,從而使冬季施工取得最佳效果。
植被在河道護岸工程中起著重要的作用。在冬季施工的河道一般都位于北方,氣候寒冷,因此,在草種選擇中盡量采用適應當地生長環境的草種,位于城區或需要有觀賞要求的岸坡選用相應的品種,在有養護能力的地點則按主管部門的要求播種相應草種。應根據當地的氣候特點選擇冷季型草種,以防止在冬季被凍死而不能保護河岸,這類草種主要優點是種植容易、綠化形成快、生長速度快、綠期長并具有良好的觀賞效果,并且因為其經濟實用性而得到廣泛推廣和應用。冷季型草適宜的生長溫度較低,限制其生長的主要因素為干旱和炎熱。由于不同品種的抗旱性和耐熱性均有不同的差異性,綠化草種的質量和綠化效果也會受不同的種植技術及養護方法的影響。應以氣候環境適應性為基本原則來選擇草種,為更好地達到護岸工程的目的應選擇適宜、優質、適合在冬季生長的草種。經查閱資料及相關調查,常見的冬季型草種主要有:黑麥草、早熟禾、白三葉、堿茅、扁宿豆、野大麥、剪股穎、高羊茅等[3]。幾個草種的特點如下:
(1)黑麥草是多年生、叢生型的禾木科草木植物,該草種抗寒、抗霜,種子較大,生長較快,耐踐踏性強,炎熱和夏季呈休眠狀態,適合在河岸播種,起到護岸綠坡的效果。
(2)早熟禾是多年生、禾木科草木植物,原產歐洲,亞洲北部,現遍及全球溫帶地區,具細根狀。該草種子細小,草稈叢生,葉片條形,光沿且柔軟。早熟禾喜光耐萌,既喜歡溫暖濕潤的地方又具有很強的耐寒能力,在零下27℃的寒冷冬季也能安全越冬。其根室繁殖力強,再生性比較好,耐踐踏性也很強,有利于護岸工程的更好維持。
(3)內三葉草別名又叫內車軸草,原產地為小亞細亞南部和歐洲東南部,也是重要的綠化護坡植物之一。白三葉萌發早,衰退遲,再生性好,耐踐踏性較強,能以種子自行繁殖。枝葉茂盛,固土能力較強,其耐寒性和耐熱性較強,喜濕潤,壽命較長,一般在10年以上。是風蝕和水蝕地較為理想的水土保持植物[4],具有廣泛栽培意義。
(4)堿茅草又名星星草,屬多年生草木植物,株型較小,葉背光滑,葉面微粗糙,灰綠色,耐堿,喜濕潤和鹽漬性土壤,適應性較強。抗寒能力較強,能耐零下30℃的低溫,對土壤要求不高,抗鹽堿,喜光不耐蔭,能順利越冬,因此也適合作為冬季護岸可選擇的方法之一。
(5)高羊茅草又稱為葦狀羊茅,分布于中國東北和新疆地,在歐亞大陸也有分布。高羊茅為亞熱帶常用冷季型草坪草種,經常應用于運動場草坪和防護草坪,其最為顯著的特征是突出的抗早特性和耐熱性,在冷季型草坪中尤為重要。高羊茅經常和早熟禾搭配播種,既耐寒喜潮濕,適合在寒冷、潮濕的氣候中生長,又耐高溫,耐酸,耐干旱。高羊茅在平地上建坪或水土保持用的植草經常采用撒播方式,在斜坡上護岸建坪經常采用條播方式,除了可單獨播種外,還可與高羊茅、草熟禾或黑麥草等多種冬季型草種混播,其生命力頑強,是護岸護坡的良好草種選擇之一。
首先在提高工程質量方面,在河道護岸工程冬季施工中,由于冰面寬闊,可將冰面作為施工現場,這樣有利于柴排的編制,編制完成后鑿開冰就能沉排,確保了柴排達到緊密、結實、均勻的嚴格要求。另外在冬季一般為枯水期,河水的水位較低,流速比較小,這樣有利于鋼絲繩精確的定位以及拋石的厚度和均勻度得到準確的控制,從而保證了保河道護岸工程在冬季的施工質量。其次是在縮短施工周期方面,由于河道冬季施工的場地比較寬闊,作業面較寬,能夠安排多塊柴排同時編制和同時沉排,即使下雪對施工帶來的影響也不是很大,可避免夏季施工因可能出現的降雨天氣而延誤工期,從而確保工程按計劃在規定時間內完成,既節約了工程成本又節省了施工工期。最后是在節約工程投資方面,在河道護岸工程的冬季施工中,施工所需要的設備比較簡單,基本上不需要機械進行工程作業,既減少了機械使用的費用,又節約了機械的臺班費,且材料價格也相對較低。同時,與夏季施工相比,冬季施工環境好,施工周期短,因此也節約了很大一部分的工人勞務費。如果能夠將凍結的灘地作為施工道路,不僅節約了運費,還省去了臨時工程,從而降低了整個工程的施工成本。
除此之外,通過對護坡植物的習性進行分析,選出適用于寒區各種工況的多種草種,由于其施工簡單,難度較低,又具有非常好的保土能力,能夠增強坡面抗坡積水沖刷能力,耐久性好,在岸坡防護方面具有一定的優勢。而且采用植被保護技術減少了塊石、水泥、鋼筋等材料的應用,從而減少了人類活動對自然環境的污染破壞,在很大程度上降低了能源消耗,減少了CO2的排放量。這樣既改善了城市河流的水質,又美化了環境、綠化了城市,得到了顯著的環境效益。由于植被保護維持時間較長,投資一次可多年使用。因此,經過多種方法結合利用,可達到節約投資的目的。
在河道護岸冬季施工工程中,綜合運用植被保護、軟體排、柴排和丁壩群等施工方法,充分利用在冬季施工中可利用的各種資源,并針對不同特殊部位選用最適宜的材料、植物種類以及施工方法,使其既可以滿足工程安全要求,又可以節約工程成本,保護生態環境。
[1]胡海泓.生態型護岸及其應用前景[J].廣西水利水電,1999,(4):59-61.
[2]潘美元,李俊娜,尹崇清.護岸設計原則和類型綜述[J].中國水運,2006,(11):108-110.
[3]李敏,徐琳,趙美琦.冷季型草草坪建植與管理指南[M].北京:中國林業出版社,2002.
[4]趙方瑩.水土保持植物[M].北京:中國林業出版社,2007.
2016-09-16)
王鋼(1970-),男,遼寧沈陽人,大學本科,工程師,研究方向:水利水電工程。