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当地材料在山区中小河流生态治理中的应用

作者:
来源:
粤水人生
2021/10/22

 

一方面,山区中小河流所处的区域一般山高路陡,交通不便,距离市一级行政中心较远,很多在发达地区应用比较广泛的生态治理材料如生态砌块、连锁砖等均很难在较短距离内找到生产厂家,如果大量使用这些材料,将很大程度地抬高工程造价;另一方面,山区河道内一般都存在各种粒径的卵石、砂卵砾石和砂料,这些都是很好的河道治理材料,如果能够妥善加以利用,可以有效降低工程造价,做到就地取材,因地制宜,经济适用。因此,在山区中小河流治理中如何合理、充分地利用这些河道材料对治理工程至关重要。

另外,由于各个地方岩石性质的不同,各地的石料场也会开采出一些比较特有的石材,如清远阳山七拱河流域的石场普遍可开采出重大几百公斤的大块石,连州东陂河流域则可开采出特色的西岸石。在河道治理中,如能适当使用这些特色石材,可以有效地配合生态景观建设,并可在治理后呈现出明显的地方特色。

一、河道开挖料的回填利用

山区中小河流因地方经济相对落后,多数常年疏于治理,河道淤积严重。因此,在治理时将产生大量的河道清淤料,这部分材料如果全部找专门弃渣场堆放,征地及运输的费用都会很庞大。设计时应根据河道行洪断面的具体情况尽量加以利用,用于护岸护脚后回填,部分护岸加高,机耕路及临时路铺筑,堤防填筑,以及一些过凹河段岸线修整处理等。河道开挖料回填时的处理方式和要求应根据利用部位及功能的不同分别确定。

1.用于护岸护脚后及护岸加高类回填

山区中小河流治理绝大多数的河道开挖料利用均属于这种情况。山区河道材料多数为砂卵砾石,为防止加高护岸的填筑料重新冲回河道或堤岸过水后冲入农田等问题,应注意做到到以下几点:①用于加高护岸时不宜过高,最好控制在1.5m以内;②砂卵砾石开挖料填筑时,应至少在表层适当掺黏土固化,利于植被生长;③占地允许时,回填坡度应尽量放缓;④及时复绿,保持水土,防止雨水将黏土冲走。开挖料利用于墙后回填及护岸加高的典型断面见图1。

图1 开挖料利用于墙后回填及护岸加高的典型断面图

此类回填受现场条件和资金的限制,很难满足全线大型机械碾压的要求,因此,宜根据现场情况实事求是地提出施工技术要求和控制指标。墙前墙后回填,一般为三角区域,很难碾压,可用反铲将开挖料带水回填,也可回填后适当冲水密实;加高部分开挖料可适当碾压密实;表层掺黏土层如坡度缓面积大,可采用振动碾碾压密实,如坡度较陡,范围较小或碾压机械难于到达,可采用反铲履带或反铲斗薄层逐层压实。各区域的填筑控制指标也应分别要求,未掺黏土区域应采用相对密度控制,掺黏土区域应采用压实度控制。具体指标要求也宜根据可采用的施工工艺经现场试验检验后能够达到的平均效果提出,以便于现场施工控制。

2.用于堤防填筑

河道开挖料一般不直接用于堤防填筑,如当地黏土资源匮乏,在经过经济比选后,可考虑河道砂卵砾石开挖料与黏土拌合后使用。拌合后的填筑料各项指标及压实度等均应达到相应级别堤防的规范要求。

3.机耕路及临时路利用

河道开挖出的砂卵砾石料是较好的机耕路和临时施工道路填筑料,只需根据需求在表层适当掺土或石渣等碾压即可。但应注意农田内的临时道路如用砂砾石填筑,工程完工后需清除干净,以便农民复耕。

4.开挖料的黏土掺量控制

河道砂卵砾石料掺黏土填筑时,掺和后的填筑料应满足均质土堤的填筑料要求,为控制投资,掺和后的黏粒含量要求不宜过高,宜控制在10%~20%,为合理确定掺量,宜按以下程序进行:

(1)按河道材料性质分段对河道开挖料进行取样试验,确定黏粒含量等各项指标;

(2)调查工程区黏土料,试验确定黏粒含量等指标,应尽量选用黏粒含量高的黏土和重黏土,以便减少黏土产量,控制工程造价;

(3)通过计算,按掺和后黏粒含量要求提出多组掺和比进行掺和试验,根据掺和料各项指标确定最优掺和比。

山区河道开挖料的回填利用应以安全为基础,经济为主线,实事求是,通过必要的试验与实验,逐步完善,通过不断努力以达到规范化应用。

二、河道石料地利用

山区河道内一般砂石料丰富,很多河段本身就是当地的砂石料场,河道内的砂、卵石经冲洗、筛分后,在含泥量、颗粒级配和压碎值等指标均满足要求的前提下,可直接用做混凝土细、粗骨料。河道内粒径较大的卵石可作为埋石混凝土的埋石料使用。除用于混凝土的浇筑外,河道内的卵石料根据粒径的大小还可用作装填石笼、浆砌、贴砌、叠砌和陂头构筑等。

1.装填石笼

河道卵石料可直接用于格宾石笼的装填,装填石笼的卵石平均粒径宜介于1.5D~2.0D(D为石笼铰合钢丝中心线的轴线距离)之间,占质量85%以上的粒径应大于1.0D,且级配合理[2]。河道卵石装填施工可采用人工装填,机械装填和半人工装填。人工装填外观质量较好,机械装填速度快,一般可采用半人工装填,即人工将外形较好的卵石摆砌在石笼外立面,再使用机械进行内部装填,即可以保证石笼外观质量,也可以有效加快施工速度。在对外观要求较高的位置,石笼外立面可采用块石干砌,只在内部使用河道卵石装填。河道卵石装填石笼效果见图2。

图2 卵石装填石笼实例

2.浆砌卵石

浆砌卵石宜选用粒径处于15cm~50cm之间的石块,砌筑时应大小相间,这样无论在砂浆用量和砌体强度上都能取得较好的效果。由于卵石特有的外观形状,砌筑外立面卵石最大胸径外侧不宜采用砂浆嵌缝,一是对强度增长益处不大,二是严重影响砌体美观度。因此,浆砌卵石一般应要求表面无浆。表面无浆的浆砌卵石,表层卵石有效直径不宜小于25cm,且应将长轴方向垂直墙面摆砌,卵石最大胸径外侧范围内无水泥砂浆,内侧应座浆饱满,以保证表层卵石砌筑稳固。另外,不得使用小卵石填塞表面孔隙,表层卵石外立面应干净整洁,避免水泥污染,浆砌卵石挡墙实例照片见图3。当河道卵石粒径较大且较均匀时,采用分层叠砌的方式,可获得较好的生态景观效果,实例照片见图4。还可以利用卵石护砌堤岸边坡,在防冲和景观上均可取得较好的效果,实例照片见图5。有时,充分利用岸床已有的埋深牢固的大石,在砂浆嵌缝基础上构筑浆砌卵石护岸,即经济实惠,又不失天然,实例照片见图6。

图3 浆砌卵石挡墙图

图4 分层叠砌卵石护岸

图5 浆砌卵石护坡

图6 以河岸大石为基础的卵石护岸

 

3.贴砌卵石

贴砌卵石不同于大体积的浆砌卵石,一般情况下用于构筑物表面,主要作用是景观改善,使护岸、护坡更加原生态,更贴近自然。用于贴砌的卵石一般要求粒径均匀,形态光滑,为保证效果,贴砌的粘结材料一般采用混凝土或较高标号水泥砂浆。在具体应用上,可以垂直贴砌于挡墙外立面(见图7),也可水平贴砌于人行步道(见图8)等。

图7 卵石立面贴砌图

图8 贴砌卵石步道

4.叠砌河道大石

山区河流坡陡流急,有些河段经常会存在大量的过吨重的石块,这些石块重量大,自身稳定性好,如果牢固叠砌用作护岸,可有效防止岸坡冲刷。甚至,在抵抗河流携带的外物冲击上比薄层的浆砌石和混凝土护坡还要好。叠砌河道大石,应选择河道内相对扁平或大致方形的石料,石料的体积、厚度应大致相等,以便分层错位牢固摆砌,不能使用无法摆放稳定的棱形石块,也不宜使用小体积石块填塞缝隙,防止被冲走后造成护岸后土料大量流失损毁护岸。叠砌河道大石,应根据计算冲刷深度至少埋深1~2层防止护脚淘刷。图9为实施过程中的叠砌河道大石护岸工程。另外,利用河道内大石堆砌成壅水陂头可用极少的投入达到改善区域水环境的目的,实例照片见图10。

图9 叠砌河道大石护岸施工图

图10 河道大石叠砌壅水陂头

三、当地特色材料利用

平原地区发达城市的建筑石材一般均需外购,经加工的外购石材虽美观好用,但造价昂贵,山区则不同,由于可开采石料的料场较多,一般情况下石材均会在本地购买,很少外购。由于各个地方岩石性质的不同,有些地区石料场会开采出一些比较有特色且在当地广泛使用的石材,在河道治理中,适当使用这些材料,即可做到因地制宜,又可形成一方特色。

清远市阳山县当地石场普遍可开采出重达几百公斤的大石,使用反铲叠砌这些大块石作为护岸,可使护岸材料与岸坡土体融为一体,叠砌后大块石的缝隙还可作为河道生物栖息的场所,有效的维系了河流的生态功能。为保证护岸的安全稳定,机械叠砌大块石的外露高度一般不超过2m,单个石块重量不宜小于400kg,隔层石块需错位牢固叠放,石块间贯穿性缝隙不宜大于15cm,并应在缝隙后适当卡放小石块填补。一般情况下,石块间的缝隙经过一段时间后可自行淤积填实,但如果要用作堤防护脚墙体或其他需严格避免石块后土体被水流冲走或带出的部位,应在叠砌体后侧设置级配反滤层或土工布。叠石护岸治理后的河道效果见图11。

连州东陂流域的西岸镇盛产西岸石,西岸石颜色黝黑,石面平整光滑,有一种天然复古的质感。在当地山区河道治理时,可采用西岸石对重点治理段进行步道铺装,桥涵贴砌等,以达到整体的景观效果,如附近产量较大,造价不高,也可采用西岸石砌筑护岸挡墙,使整个河道美观、别具特色。浆砌西岸石护岸效果见图12。

图11 叠石护岸治理后的河道效果图

图12 浆砌西岸石护岸

四、结语

在山区河道治理中合理、充分地利用河道材料和当地特色建材,既可以降低工程造价,又可以因地制宜,形成地方特色,使河道治理更生态,更贴近自然,更好地融入乡土文化。因此,应不断地去发现、研究和尝试新的利用方式,及时总结经验,完善推广,以便互相借鉴。

由于很多应用措施还处于初步阶段,技术参数与各项指标尚不完善,工程造价上也尚无特别适合的定额套用,因此,下一步应深入开展相关的研究与定额编制工作,促进当地材料应用的规范化。