大堤加固工程置换取土施工工艺分析

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一、概况

为提高大堤防洪能力，需对原有堤防进行加固达标，堤防加固达标主要分为两个部位：一是堤身加高培厚，又可分为内培（堤防背水侧加培）和外培（堤防迎水侧加培），一般为单侧加培，根据堤防加固前截后导的原则，外侧加培土料需采用渗透系数较小的粘性土，内侧加培土料可选用渗透系数较大的砂性土，加高培后的土料压实度依据堤防等级而定，一般不小于0.91，土料的天然含水率若超过最优含水率3%则需要进行翻晒，否则难以压实；另一个是堤基加固，有利于堤身结构稳定和渗透稳定，一般为堤后填塘和填筑压稳平台等，填筑材料宜选用渗透系数较大的砂性土料。堤防加固除结合利用土建工程基坑开挖土方外，通常征地取土，土源选择或就近从地势较高的外滩地开挖，或从堤后征地取土。目前淮河以北地区人多地少，大多为基本农田，征地取土手续复杂，赔偿标准高，后期复垦难度大，征地问题越来越成为工程实施的制约因素。目前大多堤防均会有堤后护堤地，即为管理和保护堤防，在堤防内侧划定一定的区域作为堤防的保护地，为使工程顺利开展，减小移民征地压力，可先从堤后护堤地取土进行堤身加高培厚，再从较宽的河滩地的切滩取土或疏浚取土回填堤后护堤地的取土坑。

二、堤防加固置换取土施工工艺

1.施工工艺说明。置换取土工艺主要是根据分段施工的堤防工程地形条件，通过不同土源和取土时序的合理安排，将堤身加培和堤基加固分两步衔接有序施工，即预先从堤后管理范围内取土用与相应段堤身加固，再采用挖泥船就近从对应河道滩地取常被河水淹没的河槽岸坡土对堤后取土坑回填至设计高程，或直接采用陆上机械进行开挖后运至取土坑。具体施工工艺流程为：分析河道地形、地质，拟定凸岸可取土区域，根据堤后护堤地的土质，确定堤身加固部位→根据所需土量和经济分析后，确定采用置换取土加固堤段范围→从堤后护堤地取土进行堤身加培及取土坑充填围堰填筑→水力取土或陆上取土将凸岸潜坡土方充填或运输至堤后取土坑→平整堤后平台冲填表面→竣工验收。根据沿线堤防的加固内容和所需土料数量，分段布置堤后管理范围内取土区，每段长度不宜超过1km，确保每段工程在汛前完成施工，包括从河槽内取土充填取土坑和压渗平台填筑。堤后取土采用挖掘机开挖装自卸汽车运输，由于堤后护堤地地势较高，土方含水率比较接近堤身，一般在最优含水率左右，可直接上堤填筑。从堤后护堤地取土后的取土坑利用绞吸式挖泥船挖取河槽凸岸土方充填，充填区排水采用内排方式，将泥浆沉淀后的水排至附近的沟渠，通过堤后的水系排至外河，取土坑回填需在汛前完成，以确保堤防的度汛安全。2.土源规划。土源分为堤后管理范围内的土源和河道河槽土源，其中堤后管理范围取土土源的规划步骤及原则为：（1）根据工程沿线堤防地形和地质资料，掌握堤后管理范围内的土质、储量情况，土料的物理力学参数应满足堤防加培土质要求；（2）若管理范围内的土质为渗透系数较小的粘土，则可用于堤防外侧加培，若为渗透系数较大的砂性土，可用于堤防内侧加培。河道河槽土源的规划步骤及原则为：（1）根据工程沿线的河道地形、地质资料，着重分析沿线凸岸岸坡的土质和储量，要求河槽土源能满足回填取土坑和堤后平台填筑；（2）不得违反河道管理条例规定的外滩地宽度要求；（3）利用绞吸式挖泥船取土，取土深度不得低于现状河底，边坡一般不小于1∶5；（4）取土后不得影响河势稳定；（5）采用200~350m3/h绞吸式挖泥船施工，最大排距不得大于1.5km；（6）需进行经济比较，采用置换取土加固堤防施工工艺后，总投资不得大于原征地取土方案。

三、工程案例

1.工程概况。安徽省淮北大堤加固工程是国务院确定兴建的治淮19项骨干工程之一，工程实施后将会极大提高淮北大堤保护区的防洪标准。本文以淮北大堤涡河右堤怀远段为例，其堤防加固长度约54km，加固工程所需土料约230万m3，原初步设计方案中土料全部为堤后征地取土，根据当时的政策，根据取土深度不同，取土深度大于2m的为永久征地，约1150亩；取土深度小于2m的为临时征地，约1140亩；河滩地切滩征地约48亩。由于取土征地数量大，实施难度较大，且不利于社会稳定，成为影响工程施工进度的不利因素。该工程位于淮河以北，属淮河平面地区，该区域内地势较为平缓，通过对沿线的地形地质分析后，征地取土后的取土坑内高程将会低于周围地面高程2m左右，后期难以复垦成水田或旱地，只能作为鱼塘等使用。且该区域地下水丰富、水位高，所取土的含水量远大于最优含水率，不能直接用于堤防加培，需要进行翻晒。另外规划的土料场分布不均匀，部分土料场距离堤防较远，取土运距大，部分还需修筑运输道路，又将增加临时占地。2.置换取土实施情况。通过对沿线堤防和河道的地形、地质分析，以及土源规划分析后，本次淮北大堤涡河右堤怀远县境内沿线约20km长的堤段适合采用置换取土加固堤防施工工艺，现场根据实际情况分成若干段。每段先从堤后管理范围内取合适土料就近用于堤身加固，20km长堤段初设方案堤身加固土方共94.1万m3，全部从堤后征地取土，共征地496亩。扣除约30cm的保护层清理后，取土深度1.2~2.2m。距离堤身较近的堤后取土区，取土运距在500m以内的采用2.75m3铲运机运土，运距500m以上的采用挖掘机开挖装8~12t自卸汽车运土至工作面，若土料含水率较大，需在取土场内翻晒后再用于填筑。方案优化采用置换取土加固堤防方案后，20km长堤防的加固土方全部从堤后管理范围内取合适土方，先采用74kW推土机将表土覆盖层清除，表土可就近用于填塘，再采用1m3挖掘机挖土装8~12t自卸汽车运至填筑面，运距基本在0.5km以内。堤身加固结束后，选择200~350m3/h绞吸式挖泥船从附近的河槽内挖土充填至堤后取土坑内，最大排距控制在1.5km以内，经后期计算分析，从河槽内取土不影响岸坡的稳定，也没有影响该段河道的河势稳定。3.置换取土效果。采用置换取土加固堤防施工工艺施工的长度约20km，初步设计批复中该段工程投资1300万元，取土区征地移民投资800万元，取土区水土保持和环境保护投资50万元。由于优化设计采用了置换取土加固堤防的施工工艺，取消了取土区征地，节省了取土区征地及相关投资约850万元；由于取土运距减小，工程部分投资减少约350万元，取土坑回填增加工程投资约500万元。综合分析后，本段堤防加固工程总费用减少700万元，节省幅度达32.6%。除经济效益外还有其他难以指标化的社会效益和生态环境效益。

四、优缺点分析

1.征地取土加固方案的缺点。（1）征地费用较高，扣除约30cm厚保护层后，征地取土一般深度为1.2~2.2m，每亩取土量约800~1470m3，由于堤防加固工程战线长、土方需求量大，因此征地费用高，占总投资的比重较大。（2）取土区一般分为堤后征地和外侧滩地征地，堤后征地大多为基本农田，随着国家对土地资源管控越来越严格，征地难度越来越大，且取土后形成取土坑，很难复垦成农田，即便从地势较高的地方取土，后期复垦的地力恢复时间也较长。外侧滩地取土则需要满足地形和地质条件，一是要求该段外滩地开阔且地势高，二是要求外侧滩地的土质一般为含砂量较大的粉质壤土，难以满足堤身加固设计要求。（3）征地取土方案的取土区距堤防较远、运距大、费用高，部分还需修筑临时运土道路，将另增临时道路占地，且长距离运土会产生扬尘和噪音污染，影响附近居民的正常生活。（4）取土区的规划往往从工程的角度出发，避开了建筑物，力求征地难度小，但没有协调处理好农民当前利益和长远利益的关系。征地基本上是政府行为，常带有一定的强制性，土地征收在对居民进行合理补偿的前提下，难以面面俱到地考虑到居民的感受。另外由于取土区征地面积较大，可能会发生程序不够规范，被征地农民保障机制不完善等问题，从而产生社会不稳定因素。2.置换取土加固堤防施工工艺的优点。（1）堤后护堤地取土在堤防管理范围内，河道潜坡取土是在河道管理范围内，均不需要征地，可节省征地和复垦等投资。（2）减小生态环境和社会影响，减少或取消征地，可减少对生态环境的破坏，减少水土流失，避免因征地产生的各种矛盾，社会效益显著。（3）提升工程实施的外部条件，减少因征地问题造成的外部干扰，同时优化了施工条件，也减小了天气因素对施工的制约和影响，可缩减施工工期。（4）淮河干流和沙颍河等支流均多次进行治理，治理的措施中包含河道疏浚，另外航运部门的航道升级也需要对河道进行挖深拓宽，结合置换取土加固堤防施工工艺可一定程度上改善河道的过流能力和航运条件。

五、结语

社会发展必须强化土地资源管控，征地越来越成为工程实施的制约因素，对于沿淮地区部分河滩地较宽的河段，通过合理规划设计，先取护堤地土方加固堤防、再取河滩地潜坡土方回填取土坑的置换取土工艺，可减少取土征地，节省工程投资，减小社会矛盾，缓解生态问题，是提高土地利用能效和建设资源节约型、环境友好型社会的良好途径。

作者:肖艳 单位:淮河水利委员会治淮工程建设管理局