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引滦入津通水30年来,黎河管理处以确保黎河安全输水为中心,以人水和谐为理念,以科技创新为手段,通过不断研发、应用、创新河道护坡技术,解决了建设施工、后期管理的诸多难题,有效治理了黎河坡岸坍塌、河床下切等危害,保护了两岸村庄、农田的安全,保障了输水大动脉的畅通无阻。
一、传统护岸使黎河得到初步整治
为有效治理黎河河底坡降变化大,河床深浅、宽度变化大,河道弯度变化等不利于引滦常年输水的实际问题,消除和减少对两岸村庄、农田安全的隐患,在黎河整治时期沿用不同形式的传统护坡措施,因时制宜、因地制宜,对险工险段进行了治理维护,基本保证了正常输水。
(一)干砌石护坡有效应对了黎河应急抢险
引滦入津工程于1982年5月开工,1983年8月试通水。工程建设期间以保通水为首要任务,受时间和投资限制,只对黎河上游12.34公里河道进行了浚挖,加深了过水断面,疏浚了河道,黎河中下游45.26公里河段未作治理。1983年9月正式通水后,由于过水条件的变化,改变了天然河道原有的平衡状态,黎河中下游出现了多处河床下切、岸坡坍塌等危险河段,危及输水安全和两岸民生,应急抢险成了黎河初期治理的主要任务之一。
在黎河治理过程中,由于干砌石护坡具有较大弹性,可以随坡面不均匀沉陷而滑落、填补沉陷部位,降低水流对护岸的冲淘,比较适合于河岸坍塌抢险救急工程,因此对需应急处理、水位较深的232处险工险段,实施了4878米干砌石护砌措施,有效化解了黎河突发险情。但是干砌石护坡客观上存在着的整体性能及美观性较差的问题。
(二)浆砌石护坡方式促进了黎河标准河段建设
2001年以前,黎河以治理河床易变的上游以及河槽窄深的中游河道为主,从上向下分段进行了以河底扩宽、稳定河床、边坡护砌、堤顶道路畅通、堤顶道路两侧绿化为主要内容的标准化治理,浆砌石护坡是这一时期黎河主要的护坡方式。浆砌石护坡具有抗冲刷能力强、整体效果好的优点,通过对中上游两岸部分河段实施24784米浆砌石护坡,使黎河中上游河道初步得到稳定,有效地改善了河道输水和行洪能力,促进了黎河标准河段建设。但浆砌石护坡也存在坡脚受淘蚀后坡面土体出现沉陷期长、不易发现和及时处置工程险情、砂浆勾缝易受野生杂草破坏等缺点。
(三)砼预制块护坡提高了跌水坝工程效益
为解决黎河上游河底坡降大带来的两岸冲涮、河床下严重等问题,从1983年在黎河上游小安乐庄桥下修建第一道铅丝龙跌水坝开始,先后经历了铅丝笼跌水坝、浆砌石跌水坝、堆石坝、砼预制块跌水坝等过程。坝体下游护坡也先后运用了干砌石、浆砌石等形式,但都未能有效地解决坝体下游两岸严重冲刷的问题。经多次探索,在工程建设实践中最终采用了30cm×45cm×90cm规格的砼预制块护坡,使坝坡有机地融为一体,起到了消力抗冲,稳固坝体、稳定河床的作用。通过对52座跌水坝实施2097米的岸坡护砌,达到了稳坝护基的目的。砼预制块护坡与预制块跌水坝强强联合、相得益彰,效果显著,至今仍是黎河治理常用的工程措施。
二、技术创新使黎河得到科学治理
黎河经过初步整治进入稳定阶段以后,为使黎河输水条件得到更加有效的改善,黎河管理处不断更新治水理念,在实践中追求工程水利向生态水利、现代水利、可持续发展水利的转变,与科研单位密切配合,吸取河道治理传统的成功经验,引进、消化、吸收国外先进技术、材料和工艺,结合黎河上中下游自然条件的差异,积极开发黎河岸坡护砌新举措,取得了显著效果,使黎河逐步走上了综合治理、生态环境治理的新阶段。
(一)积极引进应用模袋混凝土护坡技术
模袋混凝土技术是从国外引进的一项现浇混凝土技术,采用织物模袋作为软模具,其内用混凝土泵冲灌流动混凝土或砂浆而成。模袋混凝土护坡技术具有施工速度快、适应地形变化、便于进行带水冲灌施工等特点,适合工期紧、围埝排水困难、岸坡陡的河道岸坡护砌。
2002年5月引滦工程输水结束后,黎河下游小麻各庄段左岸河道456米岸坡坍塌严重,该河段水深在5-8米,边坡成直立陡坎状。针对地形复杂等情况,黎河管理处采用了模袋混凝土护坡技术对此处进行岸坡护砌并取得了良好效果。这种新技术在黎河建设上的成功应用,为黎河下游高陡岸坡护砌提供了一种新方法。
(二)联锁板护坡新技术开发
1.关注最新科技,积极研究开发。为加快黎河治理速度,使天然河道具备输水、行洪双重功能,发挥更大工程效益,黎河管理处针对治理黎河工程量大、地形复杂、春秋输水间隙施工等诸多不利因素,1995年积极与天津市水利科学研究所等有关单位合作,重点对联锁板护坡技术进行研究、开发和应用。
经过大量的室内数据研究、精确的模具设计、不断地改进完善、反复的生产试验,取得了圆满的成功。1996年开始批量生产,并分别于1996年、1997年在黎河上游河段进行了两期共7500平方米的联锁板护坡实验。1998年5月天津市科委组织联锁板护坡技术鉴定会,与会专家一致认为该项技术形式新、强度高、抗冻胀、易控制、适用广、便施工、利管理,能够满足国内水利工程应用的要求,成果达到国内领先水平。
在推广应用50×cm 50 cm×12cm规格联锁板的基础上,黎河管理处相继成功地开发了两大类七个品种的联锁板,以适用于不同河道、渠道、水库、海岸等工程需求,联锁板护坡技术是一种刚柔互济的整体防护体系技术,消除了传统护坡技术刚性强,柔性差的缺陷,填补了国内河湖堤坡护砌技术的空白。
联锁板护坡技术荣获1998年度天津市科技进步二等奖、2000年度天津市水利科技成果推广应用一等奖,同年11月混凝土联锁板荣获第七届中国杨凌农业高新科技成果博览会“后稷”金像奖,是本届杨凌博览会上唯一获奖的水利科技项目。
2.联锁板的生产。联锁板的制作是一个独立的加工过程,加工场地简易,操作简单,不受地域和时间限制,可以批量生产。生产制作主要包括设立场地、联锁板模具制作、内置钢筋片加工、原材料选购、联锁板成型、养护等环节。截止目前黎河管理处已生产应用160余万块联锁板。
3.联锁板护坡的优点。一是联锁板护坡无原材料供给矛盾。干砌石(浆砌石)护坡需要大量块石,相对较短工期内,石料的集中采购、运输势必引起石料供应紧张、影响工程进度。而联锁板护坡将联锁板生产和坡面护砌分成两个独立阶段进行,与干砌石(浆砌石)相比,石材原料由施工季节集中采购,变常年定点供应,有效控制了价格和数量;施工过程由传统的石材现场砌筑变现场联锁板产成品安装,降低了施工难度。既保护了环境,又缩短了工期,也易于工程质量控制,有效地化解了干砌石(浆砌石)护坡因原材料供给产生的一系列问题。二是联锁板护坡摒弃了各种传统护坡型式的不足,融合了干砌石具有弹性、适应地基不均匀沉陷的优势,融合了浆砌石护坡具有美感、整体效果好的优势,融合了混凝土预制块护坡施工速度快、抗冲刷能力强的优势,是集多种护坡型式优点为一体的最新护坡型式。三是联锁板是类属于“实用新型”的小型钢筋混凝土预制构件,易于生产,强度高,体积较小,搬运灵活,运输方便,使用简单。用联锁板对岸坡进行护砌,工艺简单,便于施工,质量可靠;块与块之间相互联锁、制约而形成一体的联锁板护坡,具有良好的整体抗冲刷能力,同时具有坡面护砌和美化绿化双重功能,生态护坡特点显著。四是联锁板护坡运行以后,坏损坡面拆补更换便利、后期维护费用低。
联锁板护坡技术除了成功应用于引滦黎河治理,还在天津市北水南调工程、海挡工程、外环河治理工程、唐山市迁西县沙河环境治理中广泛应用。特别是2000年联锁板在天津市北水南调工程大面积应用后,有效提高了工程进展速度和工程质量。同年7月16日,时任国务院副总理温家宝、水利部部长汪恕诚和天津市领导视查该工程现场时对联锁板给予了高度评价。
4.联锁板护坡在治理黎河上的应用。根据黎河治理规划和需求,自1998年对上游黎河店桥至中下游王各庄桥12处共24234米关键节点河段,使用了联锁板进行岸坡护砌,起到了稳定河床,调控水流,绿化岸坡的作用,取得了良好的工程效益、经济效益、生态效益和社会效益,是目前引滦入津工程黎河输水河段建设中的亮点。
三、挖掘联锁板潜力,黎河得到综合治理
(一)应用联锁板护坡技术护砌河底
在联锁板护坡技术得到推广应用的基础上,黎河管理处对其功能进行了再开发、再挖掘、再利用,使联锁板护坡技术得到了扩展,也为黎河治理的转变再添新举措。利用联锁板护坡兼具刚性和弹性,可以承载一定量的地基变形,利用板体的通透圆孔能降低水的扬压力这些特性进行河底护砌,在前毛庄水文站标准断面河底护砌、承唐高速跨引滦黎河黄台大桥桥下河底护砌工程中,均采用了联锁板护砌技术,收到了稳定水流、减少冲刷、保护桥梁的预期效果。
(二)开拓联锁板护坡的生态效果
联锁板护坡中块体与块体之间、板勾与板梁之间的缝隙以及板体本身自有的通透圆孔,具有提高工程的湿热交换能力。利用其缝隙、圆孔人工植草或自然长草,形成植物对砼护坡的生态覆盖,其植物根系的预应力锚杆作用,提高了土体强度,形成了生物链的自然护坡,达到吸收、降解水体污染物、净化水质的作用,为实现工程水利向生态水利的转变探索了一条新途径。
创新是黎河发展进步不竭的动力,只有不断创新工程措施、创新治理形式,创新管理机制,才能使最新科技成果转化为生产力,才能将黎河建设成为适应地方经济社会发展,满足引滦输水需求,实现资源可持续利用,造福天津遵化两地人民的和谐、生态、平安之河。
(黎河管理处 王奎增)