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引灤入津通水30年來,黎河管理處以確保黎河安全輸水爲中心,以人水和諧爲理念,以科技創新爲手段,通過不斷研發、應用、創新河道護坡技術,解決了建設施工、後期管理的諸多難題,有效治理了黎河坡岸坍塌、河牀下切等危害,保護了兩岸村莊、農田的安全,保障了輸水大動脈的暢通無阻。
一、傳統護岸使黎河得到初步整治
爲有效治理黎河河底坡降變化大,河牀深淺、寬度變化大,河道彎度變化等不利於引灤常年輸水的實際問題,消除和減少對兩岸村莊、農田安全的隱患,在黎河整治時期沿用不同形式的傳統護坡措施,因時制宜、因地制宜,對險工險段進行了治理維護,基本保證了正常輸水。
(一)幹砌石護坡有效應對了黎河應急搶險
引灤入津工程於1982年5月開工,1983年8月試通水。工程建設期間以保通水爲首要任務,受時間和投資限制,只對黎河上游12.34公里河道進行了浚挖,加深了過水斷面,疏浚了河道,黎河中下游45.26公里河段未作治理。1983年9月正式通水後,由於過水條件的變化,改變了天然河道原有的平衡狀態,黎河中下游出現了多處河牀下切、岸坡坍塌等危險河段,危及輸水安全和兩岸民生,應急搶險成了黎河初期治理的主要任務之一。
在黎河治理過程中,由於幹砌石護坡具有較大彈性,可以隨坡面不均勻沉陷而滑落、填補沉陷部位,降低水流對護岸的衝淘,比較適合於河岸坍塌搶險救急工程,因此對需應急處理、水位較深的232處險工險段,實施了4878米幹砌石護砌措施,有效化解了黎河突發險情。但是幹砌石護坡客觀上存在着的整體性能及美觀性較差的問題。
(二)漿砌石護坡方式促進了黎河標準河段建設
2001年以前,黎河以治理河牀易變的上游以及河槽窄深的中游河道爲主,從上向下分段進行了以河底擴寬、穩定河牀、邊坡護砌、堤頂道路暢通、堤頂道路兩側綠化爲主要內容的標準化治理,漿砌石護坡是這一時期黎河主要的護坡方式。漿砌石護坡具有抗沖刷能力強、整體效果好的優點,通過對中上游兩岸部分河段實施24784米漿砌石護坡,使黎河中上游河道初步得到穩定,有效地改善了河道輸水和行洪能力,促進了黎河標準河段建設。但漿砌石護坡也存在坡腳受淘蝕後坡面土體出現沉陷期長、不易發現和及時處置工程險情、砂漿勾縫易受野生雜草破壞等缺點。
(三)砼預製塊護坡提高了跌水壩工程效益
爲解決黎河上游河底坡降大帶來的兩岸衝涮、河牀下嚴重等問題,從1983年在黎河上游小安樂莊橋下修建第一道鉛絲龍跌水壩開始,先後經歷了鉛絲籠跌水壩、漿砌石跌水壩、堆石壩、砼預製塊跌水壩等過程。壩體下游護坡也先後運用了幹砌石、漿砌石等形式,但都未能有效地解決壩體下游兩岸嚴重沖刷的問題。經多次探索,在工程建設實踐中最終採用了30cm×45cm×90cm規格的砼預製塊護坡,使壩坡有機地融爲一體,起到了消力抗衝,穩固壩體、穩定河牀的作用。通過對52座跌水壩實施2097米的岸坡護砌,達到了穩壩護基的目的。砼預製塊護坡與預製塊跌水壩強強聯合、相得益彰,效果顯著,至今仍是黎河治理常用的工程措施。
二、技術創新使黎河得到科學治理
黎河經過初步整治進入穩定階段以後,爲使黎河輸水條件得到更加有效的改善,黎河管理處不斷更新治水理念,在實踐中追求工程水利向生態水利、現代水利、可持續發展水利的轉變,與科研單位密切配合,吸取河道治理傳統的成功經驗,引進、消化、吸收國外先進技術、材料和工藝,結合黎河上中下游自然條件的差異,積極開發黎河岸坡護砌新舉措,取得了顯著效果,使黎河逐步走上了綜合治理、生態環境治理的新階段。
(一)積極引進應用模袋混凝土護坡技術
模袋混凝土技術是從國外引進的一項現澆混凝土技術,採用織物模袋作爲軟模具,其內用混凝土泵衝灌流動混凝土或砂漿而成。模袋混凝土護坡技術具有施工速度快、適應地形變化、便於進行帶水衝灌施工等特點,適合工期緊、圍埝排水困難、岸坡陡的河道岸坡護砌。
2002年5月引灤工程輸水結束後,黎河下游小麻各莊段左岸河道456米岸坡坍塌嚴重,該河段水深在5-8米,邊坡成直立陡坎狀。針對地形複雜等情況,黎河管理處採用了模袋混凝土護坡技術對此處進行岸坡護砌並取得了良好效果。這種新技術在黎河建設上的成功應用,爲黎河下游高陡岸坡護砌提供了一種新方法。
(二)聯鎖板護坡新技術開發
1.關注最新科技,積極研究開發。爲加快黎河治理速度,使天然河道具備輸水、行洪雙重功能,發揮更大工程效益,黎河管理處針對治理黎河工程量大、地形複雜、春秋輸水間隙施工等諸多不利因素,1995年積極與天津市水利科學研究所等有關單位合作,重點對聯鎖板護坡技術進行研究、開發和應用。
經過大量的室內數據研究、精確的模具設計、不斷地改進完善、反覆的生產試驗,取得了圓滿的成功。1996年開始批量生產,並分別於1996年、1997年在黎河上游河段進行了兩期共7500平方米的聯鎖板護坡實驗。1998年5月天津市科委組織聯鎖板護坡技術鑑定會,與會專家一致認爲該項技術形式新、強度高、抗凍脹、易控制、適用廣、便施工、利管理,能夠滿足國內水利工程應用的要求,成果達到國內領先水平。
在推廣應用50×cm 50 cm×12cm規格聯鎖板的基礎上,黎河管理處相繼成功地開發了兩大類七個品種的聯鎖板,以適用於不同河道、渠道、水庫、海岸等工程需求,聯鎖板護坡技術是一種剛柔互濟的整體防護體系技術,消除了傳統護坡技術剛性強,柔性差的缺陷,填補了國內河湖堤坡護砌技術的空白。
聯鎖板護坡技術榮獲1998年度天津市科技進步二等獎、2000年度天津市水利科技成果推廣應用一等獎,同年11月混凝土聯鎖板榮獲第七屆中國楊凌農業高新科技成果博覽會“后稷”金像獎,是本屆楊凌博覽會上唯一獲獎的水利科技項目。
2.聯鎖板的生產。聯鎖板的製作是一個獨立的加工過程,加工場地簡易,操作簡單,不受地域和時間限制,可以批量生產。生產製作主要包括設立場地、聯鎖板模具製作、內置鋼筋片加工、原材料選購、聯鎖板成型、養護等環節。截止目前黎河管理處已生產應用160餘萬塊聯鎖板。
3.聯鎖板護坡的優點。一是聯鎖板護坡無原材料供給矛盾。幹砌石(漿砌石)護坡需要大量塊石,相對較短工期內,石料的集中採購、運輸勢必引起石料供應緊張、影響工程進度。而聯鎖板護坡將聯鎖板生產和坡面護砌分成兩個獨立階段進行,與幹砌石(漿砌石)相比,石材原料由施工季節集中採購,變常年定點供應,有效控制了價格和數量;施工過程由傳統的石材現場砌築變現場聯鎖板產成品安裝,降低了施工難度。既保護了環境,又縮短了工期,也易於工程質量控制,有效地化解了幹砌石(漿砌石)護坡因原材料供給產生的一系列問題。二是聯鎖板護坡摒棄了各種傳統護坡型式的不足,融合了幹砌石具有彈性、適應地基不均勻沉陷的優勢,融合了漿砌石護坡具有美感、整體效果好的優勢,融合了混凝土預製塊護坡施工速度快、抗沖刷能力強的優勢,是集多種護坡型式優點爲一體的最新護坡型式。三是聯鎖板是類屬於“實用新型”的小型鋼筋混凝土預製構件,易於生產,強度高,體積較小,搬運靈活,運輸方便,使用簡單。用聯鎖板對岸坡進行護砌,工藝簡單,便於施工,質量可靠;塊與塊之間相互聯鎖、制約而形成一體的聯鎖板護坡,具有良好的整體抗沖刷能力,同時具有坡面護砌和美化綠化雙重功能,生態護坡特點顯著。四是聯鎖板護坡運行以後,壞損坡面拆補更換便利、後期維護費用低。
聯鎖板護坡技術除了成功應用於引灤黎河治理,還在天津市北水南調工程、海擋工程、外環河治理工程、唐山市遷西縣沙河環境治理中廣泛應用。特別是2000年聯鎖板在天津市北水南調工程大面積應用後,有效提高了工程進展速度和工程質量。同年7月16日,時任國務院副總理溫家寶、水利部部長汪恕誠和天津市領導視查該工程現場時對聯鎖板給予了高度評價。
4.聯鎖板護坡在治理黎河上的應用。根據黎河治理規劃和需求,自1998年對上游黎河店橋至中下游王各莊橋12處共24234米關鍵節點河段,使用了聯鎖板進行岸坡護砌,起到了穩定河牀,調控水流,綠化岸坡的作用,取得了良好的工程效益、經濟效益、生態效益和社會效益,是目前引灤入津工程黎河輸水河段建設中的亮點。
三、挖掘聯鎖板潛力,黎河得到綜合治理
(一)應用聯鎖板護坡技術護砌河底
在聯鎖板護坡技術得到推廣應用的基礎上,黎河管理處對其功能進行了再開發、再挖掘、再利用,使聯鎖板護坡技術得到了擴展,也爲黎河治理的轉變再添新舉措。利用聯鎖板護坡兼具剛性和彈性,可以承載一定量的地基變形,利用板體的通透圓孔能降低水的揚壓力這些特性進行河底護砌,在前毛莊水文站標準斷面河底護砌、承唐高速跨引灤黎河黃臺大橋橋下河底護砌工程中,均採用了聯鎖板護砌技術,收到了穩定水流、減少衝刷、保護橋樑的預期效果。
(二)開拓聯鎖板護坡的生態效果
聯鎖板護坡中塊體與塊體之間、板勾與板樑之間的縫隙以及板體本身自有的通透圓孔,具有提高工程的溼熱交換能力。利用其縫隙、圓孔人工植草或自然長草,形成植物對砼護坡的生態覆蓋,其植物根系的預應力錨杆作用,提高了土體強度,形成了生物鏈的自然護坡,達到吸收、降解水體污染物、淨化水質的作用,爲實現工程水利向生態水利的轉變探索了一條新途徑。
創新是黎河發展進步不竭的動力,只有不斷創新工程措施、創新治理形式,創新管理機制,才能使最新科技成果轉化爲生產力,才能將黎河建設成爲適應地方經濟社會發展,滿足引灤輸水需求,實現資源可持續利用,造福天津遵化兩地人民的和諧、生態、平安之河。
(黎河管理處 王奎增)