大堤加固工程置換取土施工工藝分析
時(shí)間:2022-02-22 04:30:58
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一、概況
為提高大堤防洪能力,需對(duì)原有堤防進(jìn)行加固達(dá)標(biāo),堤防加固達(dá)標(biāo)主要分為兩個(gè)部位:一是堤身加高培厚,又可分為內(nèi)培(堤防背水側(cè)加培)和外培(堤防迎水側(cè)加培),一般為單側(cè)加培,根據(jù)堤防加固前截后導(dǎo)的原則,外側(cè)加培土料需采用滲透系數(shù)較小的粘性土,內(nèi)側(cè)加培土料可選用滲透系數(shù)較大的砂性土,加高培后的土料壓實(shí)度依據(jù)堤防等級(jí)而定,一般不小于0.91,土料的天然含水率若超過(guò)最優(yōu)含水率3%則需要進(jìn)行翻曬,否則難以壓實(shí);另一個(gè)是堤基加固,有利于堤身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和滲透穩(wěn)定,一般為堤后填塘和填筑壓穩(wěn)平臺(tái)等,填筑材料宜選用滲透系數(shù)較大的砂性土料。堤防加固除結(jié)合利用土建工程基坑開(kāi)挖土方外,通常征地取土,土源選擇或就近從地勢(shì)較高的外灘地開(kāi)挖,或從堤后征地取土。目前淮河以北地區(qū)人多地少,大多為基本農(nóng)田,征地取土手續(xù)復(fù)雜,賠償標(biāo)準(zhǔn)高,后期復(fù)墾難度大,征地問(wèn)題越來(lái)越成為工程實(shí)施的制約因素。目前大多堤防均會(huì)有堤后護(hù)堤地,即為管理和保護(hù)堤防,在堤防內(nèi)側(cè)劃定一定的區(qū)域作為堤防的保護(hù)地,為使工程順利開(kāi)展,減小移民征地壓力,可先從堤后護(hù)堤地取土進(jìn)行堤身加高培厚,再?gòu)妮^寬的河灘地的切灘取土或疏浚取土回填堤后護(hù)堤地的取土坑。
1.施工工藝說(shuō)明。置換取土工藝主要是根據(jù)分段施工的堤防工程地形條件,通過(guò)不同土源和取土?xí)r序的合理安排,將堤身加培和堤基加固分兩步銜接有序施工,即預(yù)先從堤后管理范圍內(nèi)取土用與相應(yīng)段堤身加固,再采用挖泥船就近從對(duì)應(yīng)河道灘地取常被河水淹沒(méi)的河槽岸坡土對(duì)堤后取土坑回填至設(shè)計(jì)高程,或直接采用陸上機(jī)械進(jìn)行開(kāi)挖后運(yùn)至取土坑。具體施工工藝流程為:分析河道地形、地質(zhì),擬定凸岸可取土區(qū)域,根據(jù)堤后護(hù)堤地的土質(zhì),確定堤身加固部位→根據(jù)所需土量和經(jīng)濟(jì)分析后,確定采用置換取土加固堤段范圍→從堤后護(hù)堤地取土進(jìn)行堤身加培及取土坑充填圍堰填筑→水力取土或陸上取土將凸岸潛坡土方充填或運(yùn)輸至堤后取土坑→平整堤后平臺(tái)沖填表面→竣工驗(yàn)收。根據(jù)沿線堤防的加固內(nèi)容和所需土料數(shù)量,分段布置堤后管理范圍內(nèi)取土區(qū),每段長(zhǎng)度不宜超過(guò)1km,確保每段工程在汛前完成施工,包括從河槽內(nèi)取土充填取土坑和壓滲平臺(tái)填筑。堤后取土采用挖掘機(jī)開(kāi)挖裝自卸汽車(chē)運(yùn)輸,由于堤后護(hù)堤地地勢(shì)較高,土方含水率比較接近堤身,一般在最優(yōu)含水率左右,可直接上堤填筑。從堤后護(hù)堤地取土后的取土坑利用絞吸式挖泥船挖取河槽凸岸土方充填,充填區(qū)排水采用內(nèi)排方式,將泥漿沉淀后的水排至附近的溝渠,通過(guò)堤后的水系排至外河,取土坑回填需在汛前完成,以確保堤防的度汛安全。2.土源規(guī)劃。土源分為堤后管理范圍內(nèi)的土源和河道河槽土源,其中堤后管理范圍取土土源的規(guī)劃步驟及原則為:(1)根據(jù)工程沿線堤防地形和地質(zhì)資料,掌握堤后管理范圍內(nèi)的土質(zhì)、儲(chǔ)量情況,土料的物理力學(xué)參數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足堤防加培土質(zhì)要求;(2)若管理范圍內(nèi)的土質(zhì)為滲透系數(shù)較小的粘土,則可用于堤防外側(cè)加培,若為滲透系數(shù)較大的砂性土,可用于堤防內(nèi)側(cè)加培。河道河槽土源的規(guī)劃步驟及原則為:(1)根據(jù)工程沿線的河道地形、地質(zhì)資料,著重分析沿線凸岸岸坡的土質(zhì)和儲(chǔ)量,要求河槽土源能滿(mǎn)足回填取土坑和堤后平臺(tái)填筑;(2)不得違反河道管理?xiàng)l例規(guī)定的外灘地寬度要求;(3)利用絞吸式挖泥船取土,取土深度不得低于現(xiàn)狀河底,邊坡一般不小于1∶5;(4)取土后不得影響河勢(shì)穩(wěn)定;(5)采用200~350m3/h絞吸式挖泥船施工,最大排距不得大于1.5km;(6)需進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較,采用置換取土加固堤防施工工藝后,總投資不得大于原征地取土方案。
三、工程案例
1.工程概況。安徽省淮北大堤加固工程是國(guó)務(wù)院確定興建的治淮19項(xiàng)骨干工程之一,工程實(shí)施后將會(huì)極大提高淮北大堤保護(hù)區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)。本文以淮北大堤渦河右堤懷遠(yuǎn)段為例,其堤防加固長(zhǎng)度約54km,加固工程所需土料約230萬(wàn)m3,原初步設(shè)計(jì)方案中土料全部為堤后征地取土,根據(jù)當(dāng)時(shí)的政策,根據(jù)取土深度不同,取土深度大于2m的為永久征地,約1150畝;取土深度小于2m的為臨時(shí)征地,約1140畝;河灘地切灘征地約48畝。由于取土征地?cái)?shù)量大,實(shí)施難度較大,且不利于社會(huì)穩(wěn)定,成為影響工程施工進(jìn)度的不利因素。該工程位于淮河以北,屬淮河平面地區(qū),該區(qū)域內(nèi)地勢(shì)較為平緩,通過(guò)對(duì)沿線的地形地質(zhì)分析后,征地取土后的取土坑內(nèi)高程將會(huì)低于周?chē)孛娓叱?m左右,后期難以復(fù)墾成水田或旱地,只能作為魚(yú)塘等使用。且該區(qū)域地下水豐富、水位高,所取土的含水量遠(yuǎn)大于最優(yōu)含水率,不能直接用于堤防加培,需要進(jìn)行翻曬。另外規(guī)劃的土料場(chǎng)分布不均勻,部分土料場(chǎng)距離堤防較遠(yuǎn),取土運(yùn)距大,部分還需修筑運(yùn)輸?shù)缆?,又將增加臨時(shí)占地。2.置換取土實(shí)施情況。通過(guò)對(duì)沿線堤防和河道的地形、地質(zhì)分析,以及土源規(guī)劃分析后,本次淮北大堤渦河右堤懷遠(yuǎn)縣境內(nèi)沿線約20km長(zhǎng)的堤段適合采用置換取土加固堤防施工工藝,現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況分成若干段。每段先從堤后管理范圍內(nèi)取合適土料就近用于堤身加固,20km長(zhǎng)堤段初設(shè)方案堤身加固土方共94.1萬(wàn)m3,全部從堤后征地取土,共征地496畝??鄢s30cm的保護(hù)層清理后,取土深度1.2~2.2m。距離堤身較近的堤后取土區(qū),取土運(yùn)距在500m以?xún)?nèi)的采用2.75m3鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)土,運(yùn)距500m以上的采用挖掘機(jī)開(kāi)挖裝8~12t自卸汽車(chē)運(yùn)土至工作面,若土料含水率較大,需在取土場(chǎng)內(nèi)翻曬后再用于填筑。方案優(yōu)化采用置換取土加固堤防方案后,20km長(zhǎng)堤防的加固土方全部從堤后管理范圍內(nèi)取合適土方,先采用74kW推土機(jī)將表土覆蓋層清除,表土可就近用于填塘,再采用1m3挖掘機(jī)挖土裝8~12t自卸汽車(chē)運(yùn)至填筑面,運(yùn)距基本在0.5km以?xún)?nèi)。堤身加固結(jié)束后,選擇200~350m3/h絞吸式挖泥船從附近的河槽內(nèi)挖土充填至堤后取土坑內(nèi),最大排距控制在1.5km以?xún)?nèi),經(jīng)后期計(jì)算分析,從河槽內(nèi)取土不影響岸坡的穩(wěn)定,也沒(méi)有影響該段河道的河勢(shì)穩(wěn)定。3.置換取土效果。采用置換取土加固堤防施工工藝施工的長(zhǎng)度約20km,初步設(shè)計(jì)批復(fù)中該段工程投資1300萬(wàn)元,取土區(qū)征地移民投資800萬(wàn)元,取土區(qū)水土保持和環(huán)境保護(hù)投資50萬(wàn)元。由于優(yōu)化設(shè)計(jì)采用了置換取土加固堤防的施工工藝,取消了取土區(qū)征地,節(jié)省了取土區(qū)征地及相關(guān)投資約850萬(wàn)元;由于取土運(yùn)距減小,工程部分投資減少約350萬(wàn)元,取土坑回填增加工程投資約500萬(wàn)元。綜合分析后,本段堤防加固工程總費(fèi)用減少700萬(wàn)元,節(jié)省幅度達(dá)32.6%。除經(jīng)濟(jì)效益外還有其他難以指標(biāo)化的社會(huì)效益和生態(tài)環(huán)境效益。
四、優(yōu)缺點(diǎn)分析
1.征地取土加固方案的缺點(diǎn)。(1)征地費(fèi)用較高,扣除約30cm厚保護(hù)層后,征地取土一般深度為1.2~2.2m,每畝取土量約800~1470m3,由于堤防加固工程戰(zhàn)線長(zhǎng)、土方需求量大,因此征地費(fèi)用高,占總投資的比重較大。(2)取土區(qū)一般分為堤后征地和外側(cè)灘地征地,堤后征地大多為基本農(nóng)田,隨著國(guó)家對(duì)土地資源管控越來(lái)越嚴(yán)格,征地難度越來(lái)越大,且取土后形成取土坑,很難復(fù)墾成農(nóng)田,即便從地勢(shì)較高的地方取土,后期復(fù)墾的地力恢復(fù)時(shí)間也較長(zhǎng)。外側(cè)灘地取土則需要滿(mǎn)足地形和地質(zhì)條件,一是要求該段外灘地開(kāi)闊且地勢(shì)高,二是要求外側(cè)灘地的土質(zhì)一般為含砂量較大的粉質(zhì)壤土,難以滿(mǎn)足堤身加固設(shè)計(jì)要求。(3)征地取土方案的取土區(qū)距堤防較遠(yuǎn)、運(yùn)距大、費(fèi)用高,部分還需修筑臨時(shí)運(yùn)土道路,將另增臨時(shí)道路占地,且長(zhǎng)距離運(yùn)土?xí)a(chǎn)生揚(yáng)塵和噪音污染,影響附近居民的正常生活。(4)取土區(qū)的規(guī)劃往往從工程的角度出發(fā),避開(kāi)了建筑物,力求征地難度小,但沒(méi)有協(xié)調(diào)處理好農(nóng)民當(dāng)前利益和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的關(guān)系。征地基本上是政府行為,常帶有一定的強(qiáng)制性,土地征收在對(duì)居民進(jìn)行合理補(bǔ)償?shù)那疤嵯拢y以面面俱到地考慮到居民的感受。另外由于取土區(qū)征地面積較大,可能會(huì)發(fā)生程序不夠規(guī)范,被征地農(nóng)民保障機(jī)制不完善等問(wèn)題,從而產(chǎn)生社會(huì)不穩(wěn)定因素。2.置換取土加固堤防施工工藝的優(yōu)點(diǎn)。(1)堤后護(hù)堤地取土在堤防管理范圍內(nèi),河道潛坡取土是在河道管理范圍內(nèi),均不需要征地,可節(jié)省征地和復(fù)墾等投資。(2)減小生態(tài)環(huán)境和社會(huì)影響,減少或取消征地,可減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞,減少水土流失,避免因征地產(chǎn)生的各種矛盾,社會(huì)效益顯著。(3)提升工程實(shí)施的外部條件,減少因征地問(wèn)題造成的外部干擾,同時(shí)優(yōu)化了施工條件,也減小了天氣因素對(duì)施工的制約和影響,可縮減施工工期。(4)淮河干流和沙潁河等支流均多次進(jìn)行治理,治理的措施中包含河道疏浚,另外航運(yùn)部門(mén)的航道升級(jí)也需要對(duì)河道進(jìn)行挖深拓寬,結(jié)合置換取土加固堤防施工工藝可一定程度上改善河道的過(guò)流能力和航運(yùn)條件。
五、結(jié)語(yǔ)
社會(huì)發(fā)展必須強(qiáng)化土地資源管控,征地越來(lái)越成為工程實(shí)施的制約因素,對(duì)于沿淮地區(qū)部分河灘地較寬的河段,通過(guò)合理規(guī)劃設(shè)計(jì),先取護(hù)堤地土方加固堤防、再取河灘地潛坡土方回填取土坑的置換取土工藝,可減少取土征地,節(jié)省工程投資,減小社會(huì)矛盾,緩解生態(tài)問(wèn)題,是提高土地利用能效和建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的良好途徑。
作者:肖艷 單位:淮河水利委員會(huì)治淮工程建設(shè)管理局