當地材料在山區(qū)中小河流治理中的應用

么振東

(廣東省水利電力勘測設計研究院,廣東 廣州 510635)

?

當地材料在山區(qū)中小河流治理中的應用

么振東

(廣東省水利電力勘測設計研究院,廣東 廣州 510635)

對于山區(qū)中小河流治理工程,當地材料主要包括河道材料和當地比較有特色的普遍應用的建材,利用這些材料對河流進行生態(tài)治理既可以節(jié)約工程投資,又可以產生地方治理特色。該文結合工程實例,主要對河道材料填筑處理措施、河道卵石裝填石籠、漿砌河道卵石、疊砌河道大石、河道大石壅水陂頭、機械疊砌大塊石、當地石料景觀利用等進行了初步研究和實際應用,對當地材料在山區(qū)河道生態(tài)治理中的應用具有重要意義。

山區(qū)；中小河流；當地材料

一方面,山區(qū)中小河流一般山高路陡,交通不便,距離市一級行政中心較遠[1],很多在發(fā)達地區(qū)應用比較廣泛的生態(tài)治理材料如生態(tài)砌塊、連鎖磚等均很難在較短距離內找到生產廠家,如果大量使用這些材料,將很大程度的抬高工程造價；另一方面,山區(qū)河道內一般都存在各種粒徑的卵石、砂卵礫石和砂料,這些都是很好的河道治理材料,如果能夠妥善加以利用,可以有效降低工程造價,做到就地取材,因地制宜,經濟適用。因此,在山區(qū)中小河流治理中如何合理、充分的利用這些河道材料對治理工程至關重要。

另外,由于各個地方巖石性質的不同,各地的石料場也會開采出一些比較特有的石材,如清遠的陽山縣石場普遍可開采出重達幾百公斤的大塊石,連州東陂流域的西岸鎮(zhèn)則可開采出特色的西岸石。在河道治理中,如能適當使用這些特色石材,可以有效的配合生態(tài)景觀建設,并可在治理后呈現出明顯的地方特色。

1 河道開挖料的回填利用

山區(qū)中小河流因地方經濟相對落后,多數常年疏于治理,河道淤積嚴重。因此,在治理時將產生大量的河道清淤料,這部分材料如果全部找專門棄渣場堆放,征地及運輸的費用都會很龐大。設計時應根據河道行洪斷面的具體情況盡量加以利用,用于護岸護腳后回填,部分護岸加高,機耕路及臨時路鋪筑,堤防填筑,以及一些過凹河段岸線修整處理等。河道開挖料回填時的處理方式和要求應根據利用部位及功能的不同分別確定。

1) 用于護岸護腳后及護岸加高類回填

山區(qū)中小河流治理絕大多數的河道開挖料利用均屬于這種情況。山區(qū)河道材料多數為砂卵礫石,為防止加高護岸的填筑料重新沖回河道或堤岸過水后沖入農田等問題,應注意做到到以下幾點：①用于加高護岸時不宜過高,最好控制在1.5 m以內；②砂卵礫石開挖料填筑時,應至少在表層適當摻黏土固化,利于植被生長；③占地允許時,回填坡度應盡量放緩；④及時復綠,保持水土,防止雨水將黏土沖走。開挖料利用于墻后回填及護岸加高的典型斷面見圖1。

此類回填受現場條件和資金的限制,很難滿足全線大型機械碾壓的要求,因此,宜根據現場情況實事求是的提出施工技術要求和控制指標。墻前墻后回填,一般為三角區(qū)域,很難碾壓,可用反鏟將開挖料帶水回填,也可回填后適當沖水密實；加高部分開挖料可適當碾壓密實；表層摻黏土層如坡度緩面積大,可采用振動碾碾壓密實,如坡度較陡,范圍較小或碾壓機械難于到達,可采用反鏟履帶或反鏟斗薄層逐層壓實。各區(qū)域的填筑控制指標也應分別要求,未摻黏土區(qū)域應采用相對密度控制,摻黏土區(qū)域應采用壓實度控制。具體指標要求也宜根據可采用的施工工藝經現場試驗檢驗后能夠達到的平均效果提出,以便于現場施工控制。

圖1 開挖料利用于墻后回填及護岸加高的典型斷面示意

2) 用于堤防填筑

河道開挖料一般不直接用于堤防填筑,如當地黏土資源匱乏,在經過經濟比選后,可考慮河道砂卵礫石開挖料與黏土拌合后使用。拌合后的填筑料各項指標及壓實度等均應達到相應級別堤防的規(guī)范要求。

3) 機耕路及臨時路利用

河道開挖出的砂卵礫石料是較好的機耕路和臨時施工道路填筑料,只需根據需求在表層適當摻土或石渣等碾壓即可。但應注意農田內的臨時道路如用砂礫石填筑,工程完工后需清除干凈,以便農民復耕。

4) 開挖料的黏土摻量控制

河道砂卵礫石料摻黏土填筑時,摻和后的填筑料應滿足均質土堤的填筑料要求,為控制投資,摻和后的黏粒含量要求不宜過高,宜控制在10%～20%,為合理確定摻量,宜按以下程序進行：

①按河道材料性質分段對河道開挖料進行取樣試驗,確定黏粒含量等各項指標；

②調查工程區(qū)黏土料,試驗確定黏粒含量等指標,應盡量選用黏粒含量高的黏土和重黏土,以便減少黏土產量,控制工程造價；

③通過計算,按摻和后黏粒含量要求提出多組摻和比進行摻和試驗,根據摻和料各項指標確定最優(yōu)摻和比。

山區(qū)河道開挖料的回填利用應以安全為基礎,經濟為主線,實事求是,通過必要的試驗與實驗,逐步完善,通過不斷努力以達到規(guī)范化應用。

2 河道石料的利用

山區(qū)河道內一般砂石料豐富,很多河段本身就是當地的砂石料場,河道內的砂、卵石經沖洗、篩分后,在含泥量、顆粒級配和壓碎值等指標均滿足要求的前提下,可直接用做混凝土細、粗骨料。河道內粒徑較大的卵石可作為埋石混凝土的埋石料使用。除用于混凝土的澆筑外,河道內的卵石料根據粒徑的大小還可用作裝填石籠、漿砌、貼砌、疊砌和陂頭構筑等。

1) 裝填石籠

河道卵石料可直接用于格賓石籠的裝填,裝填石籠的卵石平均粒徑宜介于(1.5～2.0)D(D為石籠鉸合鋼絲中心線的軸線距離)之間,占質量85%以上的粒徑應大于1.0D,且級配合理[2]。河道卵石裝填施工可采用人工裝填,機械裝填和半人工裝填。人工裝填外觀質量較好,機械裝填速度快,一般可采用半人工裝填,即人工將外形較好的卵石擺砌在石籠外立面,再使用機械進行內部裝填,即可以保證石籠外觀質量,也可以有效加快施工速度。在對外觀要求較高的位置,石籠外立面可采用塊石干砌,只在內部使用河道卵石裝填。河道卵石裝填石籠效果見圖2。

圖2 卵石裝填石籠實例

2) 漿砌卵石

漿砌卵石宜選用粒徑處于15～50 cm之間的石塊,砌筑時應大小相間,這樣無論在砂漿用量和砌體強度上都能取得較好的效果。由于卵石特有的外觀形狀,砌筑外立面卵石最大胸徑外側不宜采用砂漿嵌縫,一是對強度增長益處不大,二是嚴重影響砌體美觀度。因此,漿砌卵石一般應要求表面無漿。表面無漿的漿砌卵石,表層卵石有效直徑不宜小于25 cm,且應將長軸方向垂直墻面擺砌,卵石最大胸徑外側范圍內無水泥砂漿,內側應座漿飽滿,以保證表層卵石砌筑穩(wěn)固。另外,不得使用小卵石填塞表面孔隙,表層卵石外立面應干凈整潔,避免水泥污染,漿砌卵石擋墻實例照片見圖3。當河道卵石粒徑較大且較均勻時,采用分層疊砌的方式,可獲得較好的生態(tài)景觀效果,實例照片見圖4。還可以利用卵石護砌堤岸邊坡,在防沖和景觀上均可取得較好的效果,實例照片見圖5。有時,充分利用岸床已有的埋深牢固的大石,在砂漿嵌縫基礎上構筑漿砌卵石護岸,即經濟實惠,又不失天然,實例照片見圖6。

圖3 漿砌卵石擋墻

圖4 分層疊砌卵石護岸

圖5 漿砌卵石護坡

圖6 以河岸大石為基礎的卵石護岸

3) 貼砌卵石

貼砌卵石不同于大體積的漿砌卵石,一般情況下用于構筑物表面,主要作用是景觀改善,使護岸、護坡更加原生態(tài),更貼近自然。用于貼砌的卵石一般要求粒徑均勻,形態(tài)光滑,為保證效果,貼砌的粘結材料一般采用混凝土或較高標號水泥砂漿。在具體應用上,可以垂直貼砌于擋墻外立面(見圖7),也可水平貼砌于人行步道(見圖8)等。

圖7 卵石立面貼砌

圖8 貼砌卵石步道

4) 疊砌河道大石

山區(qū)河流坡陡流急,有些河段經常會存在大量的過噸重的石塊,這些石塊重量大,自身穩(wěn)定性好,如果牢固疊砌用作護岸,可有效防止岸坡沖刷。甚至,在抵抗河流攜帶的外物沖擊上比薄層的漿砌石和混凝土護坡還要好。疊砌河道大石,應選擇河道內相對扁平或大致方形的石料,石料的體積、厚度應大致相等,以便分層錯位牢固擺砌,不能使用無法擺放穩(wěn)定的棱形石塊,也不宜使用小體積石塊填塞縫隙,防止被沖走后造成護岸后土料大量流失損毀護岸。疊砌河道大石,應根據計算沖刷深度至少埋深1～2層防止護腳淘刷。圖9為實施過程中的疊砌河道大石護岸工程。另外,利用河道內大石堆砌成壅水陂頭可用極少的投入達到改善區(qū)域水環(huán)境的目的,實例照片見圖10。

圖9 疊砌河道大石護岸施工

圖10 河道大石疊砌壅水陂頭

3 當地特色材料利用

平原地區(qū)發(fā)達城市的建筑石材一般均需外購,經加工的外購石材雖美觀好用,但造價昂貴,山區(qū)則不同,由于可開采石料的料場較多,一般情況下石材均會在本地購買,很少外購。由于各個地方巖石性質的不同,有些地區(qū)石料場會開采出一些比較有特色且在當地廣泛使用的石材,在河道治理中,適當使用這些材料,即可做到因地制宜,又可形成一方特色。

清遠市陽山縣當地石場普遍可開采出重達幾百公斤的大石,使用反鏟疊砌這些大塊石作為護岸,可使護岸材料與岸坡土體融為一體,疊砌后大塊石的縫隙還可作為河道生物棲息的場所,有效的維系了河流的生態(tài)功能。為保證護岸的安全穩(wěn)定,機械疊砌大塊石的外露高度一般不超過2 m,單個石塊重量不宜小于400 kg,隔層石塊需錯位牢固疊放,石塊間貫穿性縫隙不宜大于15 cm,并應在縫隙后適當卡放小石塊填補。一般情況下,石塊間的縫隙經過一段時間后可自行淤積填實,但如果要用作堤防護腳墻體或其他需嚴格避免石塊后土體被水流沖走或帶出的部位,應在疊砌體后側設置級配反濾層或土工布。疊石護岸治理后的河道效果見圖11。

連州東陂流域的西岸鎮(zhèn)盛產西岸石,西岸石顏色黝黑,石面平整光滑,有一種天然復古的質感。在當地山區(qū)河道治理時,可采用西岸石對重點治理段進行步道鋪裝,橋涵貼砌等,以達到整體的景觀效果,如附近產量較大,造價不高,也可采用西岸石砌筑護岸擋墻,使整個河道美觀、別具特色。漿砌西岸石護岸效果見圖12。

圖11 疊石護岸治理后的河道效果

圖12 漿砌西岸石護岸

4 結語

在山區(qū)河道治理中合理、充分地利用河道材料和當地特色建材,既可以降低工程造價,又可以因地制宜,形成地方特色,使河道治理更生態(tài),更貼近自然,更好地融入鄉(xiāng)土文化。 因此,應不斷地去發(fā)現、研究和嘗試新的利用方式,及時總結經驗,完善推廣,以便互相借鑒。

由于很多應用措施還處于初步階段,技術參數與各項指標尚不完善,工程造價上也尚無特別適合的定額套用,因此,下一步應深入開展相關的研究與定額編制工作,促進當地材料應用的規(guī)范化。

[1] 李興榮,劉宇,黃程,等.廣東省山區(qū)中小河流治理理念及典型治理措施探討[J].廣東水利水電,2015(8)：57-63．

[2] 黃本勝，陳曉文，王立華，等.廣東省中小河流治理工程格賓石籠應用技術要求[R].廣州：廣東省水利水電科學研究院,2015：20-30.

(本文責任編輯 馬克俊)

Application of Local Materials Used Into Small Aand Medium Rivers Iin Mountainous Areas

YAO Zhendong

(Guangdong Hydropower Planning & Design Institute, Guangzhou 510635, China )

Local materials, mainly including channel materials and generally-used construction materials of local features, are used in the ecological governance of small and medium rivers in mountainous areas, saving engineering investment and characterizing the local governance pattern. Based on engineering cases, a fundamental survey is conducted on channel embankment material processing, gabions filling.

mountainous areas；medium and small rivers；local materials

2016-05-10;

2016-05-24

么振東(1976),男,碩士,高級工程師,主要從事水利工程設計工作。

TV85；TV222

B

1008-0112(2016)05-0029-05