大堤加固工程置換取土施工工藝分析

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一、概況

為提高大堤防洪能力，需對原有堤防進行加固達標，堤防加固達標主要分為兩個部位：一是堤身加高培厚，又可分為內培（堤防背水側加培）和外培（堤防迎水側加培），一般為單側加培，根據堤防加固前截后導的原則，外側加培土料需采用滲透系數較小的粘性土，內側加培土料可選用滲透系數較大的砂性土，加高培后的土料壓實度依據堤防等級而定，一般不小于0.91，土料的天然含水率若超過最優含水率3%則需要進行翻曬，否則難以壓實；另一個是堤基加固，有利于堤身結構穩定和滲透穩定，一般為堤后填塘和填筑壓穩平臺等，填筑材料宜選用滲透系數較大的砂性土料。堤防加固除結合利用土建工程基坑開挖土方外，通常征地取土，土源選擇或就近從地勢較高的外灘地開挖，或從堤后征地取土。目前淮河以北地區人多地少，大多為基本農田，征地取土手續復雜，賠償標準高，后期復墾難度大，征地問題越來越成為工程實施的制約因素。目前大多堤防均會有堤后護堤地，即為管理和保護堤防，在堤防內側劃定一定的區域作為堤防的保護地，為使工程順利開展，減小移民征地壓力，可先從堤后護堤地取土進行堤身加高培厚，再從較寬的河灘地的切灘取土或疏浚取土回填堤后護堤地的取土坑。

二、堤防加固置換取土施工工藝

1.施工工藝說明。置換取土工藝主要是根據分段施工的堤防工程地形條件，通過不同土源和取土時序的合理安排，將堤身加培和堤基加固分兩步銜接有序施工，即預先從堤后管理范圍內取土用與相應段堤身加固，再采用挖泥船就近從對應河道灘地取常被河水淹沒的河槽岸坡土對堤后取土坑回填至設計高程，或直接采用陸上機械進行開挖后運至取土坑。具體施工工藝流程為：分析河道地形、地質，擬定凸岸可取土區域，根據堤后護堤地的土質，確定堤身加固部位→根據所需土量和經濟分析后，確定采用置換取土加固堤段范圍→從堤后護堤地取土進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輸至堤后取土坑→平整堤后平臺沖填表面→竣工驗收。根據沿線堤防的加固內容和所需土料數量，分段布置堤后管理范圍內取土區，每段長度不宜超過1km，確保每段工程在汛前完成施工，包括從河槽內取土充填取土坑和壓滲平臺填筑。堤后取土采用挖掘機開挖裝自卸汽車運輸，由于堤后護堤地地勢較高，土方含水率比較接近堤身，一般在最優含水率左右，可直接上堤填筑。從堤后護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，充填區排水采用內排方式，將泥漿沉淀后的水排至附近的溝渠，通過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.土源規劃。土源分為堤后管理范圍內的土源和河道河槽土源，其中堤后管理范圍取土土源的規劃步驟及原則為：（1）根據工程沿線堤防地形和地質資料，掌握堤后管理范圍內的土質、儲量情況，土料的物理力學參數應滿足堤防加培土質要求；（2）若管理范圍內的土質為滲透系數較小的粘土，則可用于堤防外側加培，若為滲透系數較大的砂性土，可用于堤防內側加培。河道河槽土源的規劃步驟及原則為：（1）根據工程沿線的河道地形、地質資料，著重分析沿線凸岸岸坡的土質和儲量，要求河槽土源能滿足回填取土坑和堤后平臺填筑；（2）不得違反河道管理條例規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狀河底，邊坡一般不小于1∶5；（4）取土后不得影響河勢穩定；（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）需進行經濟比較，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務院確定興建的治淮19項骨干工程之一，工程實施后將會極大提高淮北大堤保護區的防洪標準。本文以淮北大堤渦河右堤懷遠段為例，其堤防加固長度約54km，加固工程所需土料約230萬m3，原初步設計方案中土料全部為堤后征地取土，根據當時的政策，根據取土深度不同，取土深度大于2m的為永久征地，約1150畝；取土深度小于2m的為臨時征地，約1140畝；河灘地切灘征地約48畝。由于取土征地數量大，實施難度較大，且不利于社會穩定，成為影響工程施工進度的不利因素。該工程位于淮河以北，屬淮河平面地區，該區域內地勢較為平緩，通過對沿線的地形地質分析后，征地取土后的取土坑內高程將會低于周圍地面高程2m左右，后期難以復墾成水田或旱地，只能作為魚塘等使用。且該區域地下水豐富、水位高，所取土的含水量遠大于最優含水率，不能直接用于堤防加培，需要進行翻曬。另外規劃的土料場分布不均勻，部分土料場距離堤防較遠，取土運距大，部分還需修筑運輸道路，又將增加臨時占地。2.置換取土實施情況。通過對沿線堤防和河道的地形、地質分析，以及土源規劃分析后，本次淮北大堤渦河右堤懷遠縣境內沿線約20km長的堤段適合采用置換取土加固堤防施工工藝，現場根據實際情況分成若干段。每段先從堤后管理范圍內取合適土料就近用于堤身加固，20km長堤段初設方案堤身加固土方共94.1萬m3，全部從堤后征地取土，共征地496畝。扣除約30cm的保護層清理后，取土深度1.2~2.2m。距離堤身較近的堤后取土區，取土運距在500m以內的采用2.75m3鏟運機運土，運距500m以上的采用挖掘機開挖裝8~12t自卸汽車運土至工作面，若土料含水率較大，需在取土場內翻曬后再用于填筑。方案優化采用置換取土加固堤防方案后，20km長堤防的加固土方全部從堤后管理范圍內取合適土方，先采用74kW推土機將表土覆蓋層清除，表土可就近用于填塘，再采用1m3挖掘機挖土裝8~12t自卸汽車運至填筑面，運距基本在0.5km以內。堤身加固結束后，選擇200~350m3/h絞吸式挖泥船從附近的河槽內挖土充填至堤后取土坑內，最大排距控制在1.5km以內，經后期計算分析，從河槽內取土不影響岸坡的穩定，也沒有影響該段河道的河勢穩定。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度約20km，初步設計批復中該段工程投資1300萬元，取土區征地移民投資800萬元，取土區水土保持和環境保護投資50萬元。由于優化設計采用了置換取土加固堤防的施工工藝，取消了取土區征地，節省了取土區征地及相關投資約850萬元；由于取土運距減小，工程部分投資減少約350萬元，取土坑回填增加工程投資約500萬元。綜合分析后，本段堤防加固工程總費用減少700萬元，節省幅度達32.6%。除經濟效益外還有其他難以指標化的社會效益和生態環境效益。

四、優缺點分析

1.征地取土加固方案的缺點。（1）征地費用較高，扣除約30cm厚保護層后，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線長、土方需求量大，因此征地費用高，占總投資的比重較大。（2）取土區一般分為堤后征地和外側灘地征地，堤后征地大多為基本農田，隨著國家對土地資源管控越來越嚴格，征地難度越來越大，且取土后形成取土坑，很難復墾成農田，即便從地勢較高的地方取土，后期復墾的地力恢復時間也較長。外側灘地取土則需要滿足地形和地質條件，一是要求該段外灘地開闊且地勢高，二是要求外側灘地的土質一般為含砂量較大的粉質壤土，難以滿足堤身加固設計要求。（3）征地取土方案的取土區距堤防較遠、運距大、費用高，部分還需修筑臨時運土道路，將另增臨時道路占地，且長距離運土會產生揚塵和噪音污染，影響附近居民的正常生活。（4）取土區的規劃往往從工程的角度出發，避開了建筑物，力求征地難度小，但沒有協調處理好農民當前利益和長遠利益的關系。征地基本上是政府行為，常帶有一定的強制性，土地征收在對居民進行合理補償的前提下，難以面面俱到地考慮到居民的感受。另外由于取土區征地面積較大，可能會發生程序不夠規范，被征地農民保障機制不完善等問題，從而產生社會不穩定因素。2.置換取土加固堤防施工工藝的優點。（1）堤后護堤地取土在堤防管理范圍內，河道潛坡取土是在河道管理范圍內，均不需要征地，可節省征地和復墾等投資。（2）減小生態環境和社會影響，減少或取消征地，可減少對生態環境的破壞，減少水土流失，避免因征地產生的各種矛盾，社會效益顯著。（3）提升工程實施的外部條件，減少因征地問題造成的外部干擾，同時優化了施工條件，也減小了天氣因素對施工的制約和影響，可縮減施工工期。（4）淮河干流和沙潁河等支流均多次進行治理，治理的措施中包含河道疏浚，另外航運部門的航道升級也需要對河道進行挖深拓寬，結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流能力和航運條件。

五、結語

社會發展必須強化土地資源管控，征地越來越成為工程實施的制約因素，對于沿淮地區部分河灘地較寬的河段，通過合理規劃設計，先取護堤地土方加固堤防、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，節省工程投資，減小社會矛盾，緩解生態問題，是提高土地利用能效和建設資源節約型、環境友好型社會的良好途徑。

作者:肖艷 單位:淮河水利委員會治淮工程建設管理局