鋼筋混凝土插板樁壩在河道整治中的應(yīng)用
2011-12-13 來(lái)源：中國(guó)百科網(wǎng)
近幾十年來(lái)，黃河河床淤積嚴(yán)重，行洪能力急劇降低，“懸河”形勢(shì)加劇，防洪水位逐年抬高，即便是中常洪水也可能發(fā)生滾河、斜河和順堤行洪，威脅堤防安全。目前，黃河下游河床高于兩岸地面3～5ｍ，防洪水位高于地面8～10ｍ。
小浪底水庫(kù)運(yùn)用后，黃河下游仍有發(fā)生大洪水的可能，山東窄河段發(fā)生10000ｍ3／ｓ流量左右大洪水的概率還較大。“地上懸河”的不利局面還將長(zhǎng)期存在，河勢(shì)游蕩多變、堤身單薄、土質(zhì)差、險(xiǎn)點(diǎn)隱患多和險(xiǎn)工高度不足、根石薄弱、壩岸穩(wěn)定性差等問(wèn)題仍然存在，中常洪水仍有決堤的可能。
針對(duì)小浪底建成運(yùn)用后下游河道可能發(fā)生的變化，必須加快河道整治步伐，固定中水河槽，穩(wěn)定下游河勢(shì)，減輕洪水對(duì)大堤的威脅。為了適應(yīng)河道整治工程的需要，繼續(xù)完善和調(diào)整已有河道整治工程節(jié)點(diǎn)并逐步改變汛期傳統(tǒng)壩岸工程頻繁搶險(xiǎn)的被動(dòng)局面，研究筑壩新結(jié)構(gòu)是十分必要的。近幾年來(lái)?鋼筋混凝土水力插板樁新結(jié)構(gòu)壩在河口地區(qū)得以應(yīng)用?在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝方面不斷改進(jìn)?并通過(guò)應(yīng)用效果、經(jīng)濟(jì)等方面的綜合比較，為這一新結(jié)構(gòu)壩的推廣應(yīng)用提供了可能。
一、鋼筋混凝土插板樁壩的技術(shù)分析
黃河下游河道河床多為粉質(zhì)細(xì)砂，而河道整治工程多修建在沖積嫩灘上，根據(jù)野外勘探揭露及室內(nèi)土工試驗(yàn)成果綜合分析，河口地區(qū)已建的幾處插板樁壩工程鉆探范圍內(nèi)的土層主要為現(xiàn)代河流沖積層及海陸交互沉積層，土質(zhì)以松散的粉細(xì)砂和軟塑的壤土、砂壤土為主，內(nèi)聚力低，抗沖性差，運(yùn)用水力插板樁做成的壩岸，施工速度快，抗沖刷效果明顯，能有效地減少搶險(xiǎn)概率。
水力插板樁運(yùn)用水力沖填技術(shù)，通過(guò)板樁底部的噴水管產(chǎn)生的高壓噴水切槽，靠自重使板樁沉入地基。板樁與設(shè)置在板樁頂部的聯(lián)系梁共同維持穩(wěn)定，根據(jù)作用在板樁上的水平荷載與垂直荷載，對(duì)支撐點(diǎn)取矩，確定樁長(zhǎng)尺寸；根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算情況，按《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。板樁提前預(yù)制成型，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后即可進(jìn)行沉樁施工，施工速度快。
黃河下游河口地區(qū)八連控導(dǎo)工程、十四公里工程、清3控導(dǎo)工程在設(shè)計(jì)中運(yùn)用水力插板樁做成壩岸，有效減少土方開(kāi)挖和石方填筑，減少了搶險(xiǎn)概率，加快了施工進(jìn)度。經(jīng)過(guò)幾次汛期及調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)期來(lái)水的檢驗(yàn)，該種結(jié)構(gòu)壩經(jīng)受住了洪水沖刷的考驗(yàn)，獲得了較好的效果。勝利油田管理局已在河口地區(qū)全面推廣使用該技術(shù)，施工方式及方法已比較成熟，在技術(shù)上是可行的。
二、鋼筋混凝土插板樁壩的投資分析
1、插板樁結(jié)構(gòu)壩投資分析
在黃河河口地區(qū)，八連控導(dǎo)、十四公里工程、清3控導(dǎo)工程相繼實(shí)施了插板樁結(jié)構(gòu)壩岸，據(jù)此進(jìn)行投資分析。
八連控導(dǎo)工程插板樁壩總長(zhǎng)度為157ｍ，樁長(zhǎng)為15ｍ；十四公里工程插板護(hù)岸長(zhǎng)度為270ｍ，樁長(zhǎng)為15ｍ；清3控導(dǎo)工程中26段壩中有6段壩采用插板樁壩，插板樁壩工程長(zhǎng)度為577ｍ，樁長(zhǎng)為13ｍ。結(jié)構(gòu)形式：八連控導(dǎo)為丁壩，十四公里為護(hù)岸，清3控導(dǎo)為垛。
投資分析統(tǒng)一采用2002年第三季度水平價(jià)格指數(shù)，用靜態(tài)計(jì)算方法對(duì)施工圖進(jìn)行分析計(jì)算。
各種壩結(jié)構(gòu)形式不同，插板樁壩單位造價(jià)亦不同。如八連控導(dǎo)工程單位長(zhǎng)度造價(jià)為0.81萬(wàn)元，十四公里工程為0.88萬(wàn)元。清3工程為垛，樁后為壩基回填土和坦石護(hù)坡，土壓力增大，為保證其穩(wěn)定性，增加了錨樁，并采用拉桿與板樁相連，同時(shí)，土石方較插板樁丁壩增多，單位投資相應(yīng)增大，達(dá)1萬(wàn)元。
2、相同功能傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)土石壩投資分析
假設(shè)在上述3處工程相應(yīng)位置建設(shè)相同功能的傳統(tǒng)土石壩。投資分析結(jié)果見(jiàn)表1.
八連控導(dǎo)工程單位長(zhǎng)度造價(jià)為1.26萬(wàn)元，十四公里工程為0.73萬(wàn)元，清3工程為0.57萬(wàn)元。八連控導(dǎo)工程單位投資增大的主要原因?yàn)榘诉B工程采用丁壩，長(zhǎng)達(dá)157ｍ，土石方較護(hù)岸及垛增大很多，因此單位投資相應(yīng)增大。
3、插板樁壩與相同功能傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)土石壩投資比較
八連工程為丁壩，土石方工程量較大，單位長(zhǎng)度造價(jià)插板樁比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)壩減少36％；十四公里工程為護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式，單位長(zhǎng)度造價(jià)插板樁比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)壩增加21％；清3工程為壩垛結(jié)構(gòu)形式，單位長(zhǎng)度造價(jià)插板樁比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)壩增加75％。
從以上分析可以看出，插板樁壩單位長(zhǎng)度造價(jià)較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)土石壩一般都有較大幅度的增加，但從已建工程近幾年搶險(xiǎn)及管理費(fèi)用來(lái)看，插板樁壩明顯較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)土石壩減少。因此雖然插板樁壩一次性工程投資較大，但搶險(xiǎn)費(fèi)用減少，經(jīng)濟(jì)效益較大。
三、鋼筋混凝土插板樁壩的社會(huì)評(píng)價(jià)
鋼筋混凝土插板樁壩的實(shí)施，具有明顯的社會(huì)效益。
首先，環(huán)境效益顯著。河道整治工程的實(shí)施，需要大量的土和石料等，土方的開(kāi)挖，帶來(lái)大量土地和耕地遭到開(kāi)挖；石料的過(guò)度開(kāi)采，帶來(lái)生態(tài)和環(huán)境的巨大破壞，而鋼筋混凝土插板樁壩的實(shí)施，為環(huán)境免遭嚴(yán)重破壞提供了可能，為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供了保障，促進(jìn)了河口地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)。
其次，經(jīng)濟(jì)效益明顯。插板樁壩的實(shí)施，保證了防洪安全，加快了地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為河口地區(qū)和勝利油田的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了保障作用。
四、鋼筋混凝土插板樁壩的綜合評(píng)價(jià)
洪災(zāi)是工程區(qū)最主要的環(huán)境問(wèn)題，洪水威脅制約著該地區(qū)的發(fā)展。插板樁壩的工程建設(shè)防洪效益明顯。歷史上黃河下游頻繁決口，給人民帶來(lái)了巨大的災(zāi)難。新中國(guó)成立后，進(jìn)行了大規(guī)模的防洪工程建設(shè)，特別是1998年長(zhǎng)江大洪水后，防洪保安更成為黃河重中之重。河口地區(qū)實(shí)施的插板樁壩工程，經(jīng)過(guò)汛期來(lái)水沖刷的考驗(yàn)，為黃河防洪帶來(lái)安全保證，為勝利油田的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和河口地區(qū)人民生活的安定帶來(lái)明顯的社會(huì)效益。
工程建設(shè)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的不利影響主要集中在施工期。施工區(qū)生產(chǎn)生活廢水將嚴(yán)格執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》采取相應(yīng)的處理措施處理后達(dá)標(biāo)排放。
綜合評(píng)價(jià)：鋼筋混凝土水力插板樁壩在河道整治工程運(yùn)用中技術(shù)上可行，對(duì)環(huán)境的影響是利遠(yuǎn)大于弊，工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
以上分析建立在河口地區(qū)已建八連控導(dǎo)、十四公里工程、清3控導(dǎo)工程的基礎(chǔ)上，由于工程地質(zhì)等多方面因素的變化，在插板樁設(shè)計(jì)、施工各方面會(huì)有相應(yīng)的變化。
綜上所述，鋼筋混凝土水力插板樁壩為河道整治工程積極采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)壩的推廣應(yīng)用提供了可能。
