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本文作者:代存軍1蘇乃華2侯本平2張玲1作者單位:1.菏澤黃河河務(wù)局鄆城黃河河務(wù)局2.菏澤安源黃河水利工程維修養(yǎng)護(hù)有限公司
1工程概況
1.1修建緣由
楊集上延工程位于鄆城縣河道右岸,楊集險工上首。楊集河段自1989年以來,由于黃河中小水持續(xù)時間較長,引起了河勢逐漸上提,大河沿右岸灘地逐年坍塌后退,坍塌長度由2500m逐年擴大到目前的4000m,并在楊集險工上首座一死彎,水流與大堤夾角幾乎成90°,左岸蘆莊至楊集一段河道已形成橫河,水流直沖楊集險工1號壩,水邊距大堤不足百米,嚴(yán)重威脅著大堤安全。同時,由于楊集河勢上提,引起韓胡同、偉莊兩處工程河勢上提,如不盡快修建楊集上延工程,改變楊集河段的河勢,勢必迫使韓胡同、偉莊再上延工程。
1.2建筑規(guī)模、主要技術(shù)指標(biāo)、主要工程量
1.2.1建筑規(guī)模
楊集上延工程于1996年開始修建,2001年汛前全部竣工,共13道壩,5個垛。工程上段5個垛呈直線布置,便于迎溜送溜,下段的1#—13#壩與楊集險工8#—14#壩在一條復(fù)合圓弧段上,治導(dǎo)線半徑分別為2200m和1300m。該工程修做期間經(jīng)歷了“96.8”洪水,修做完成后經(jīng)過歷年的調(diào)水調(diào)沙及汛期洪水,致使河槽不斷刷深,雖然險情不斷,但在控導(dǎo)溜勢中發(fā)揮了應(yīng)有的作用。
1.2.2主要技術(shù)指標(biāo)
①整治流量:Q=5000m3/s②工程長度:L=1148.6m③工程壩型與壩垛數(shù)目:丁壩13道,均為圓頭丁壩;垛5個,均為簡化拋物線垛④壩頂高程:51.39m~52.32m(黃海高程),丁壩壩頂寬度15m,聯(lián)壩壩頂寬度10m,土壩基邊坡1:2,塊石裹護(hù)體邊坡為1:1.5,裹護(hù)體厚度1m。⑤工程設(shè)計沖刷深:9m~12.5m1.2.3完成主要工程量楊集上延工程于1996年開始修建,2001年汛前全部竣工,共完成各類土方39.3萬m3、石方4.26萬m3、柳石摟廂4.38萬m3、柳石枕2.56萬m3、土工格柵1.96萬m3、完成投資2233.48萬元。
1.3工程整治效果、效益
由于楊集河段河勢自1989年以來持續(xù)上提,并在楊集險工上首座一死彎,河邊距黃河大堤距離不足100m,嚴(yán)重威脅大堤安全,并影響到下游韓胡同、偉莊兩處河道整治工程河勢上延,1996年3月,山東黃河河務(wù)局根據(jù)工程現(xiàn)狀,編制了《山東黃河楊集險工上延工程初步設(shè)計》,并批準(zhǔn)實施,1996年6月16日開始興建楊集上延1#、2#壩,1996年7月25日兩壩竣工?!?6.8”洪水期間,剛剛修建好的1#壩靠小邊溜,溜出河灣挑向左岸。洪水過后,主流頂沖楊集上延2#壩上跨角,水流經(jīng)調(diào)整后,主流向左略有偏移,工程以下部分帖右岸行溜的局面有所改善,對防止楊集河勢上提,頂沖大堤起到了一定的作用,楊集上延初見成效。但由于工程做的太少,控溜效果還不太明顯,經(jīng)黃委批準(zhǔn),1997年興建了楊集上延3#、4#壩,1998年興建了5#-7#壩,1999年興建了8#壩,2000年興建了9#、10#壩,2001年興建了11#-13#壩及1#-5#垛,至此,楊集上延工程已按初步設(shè)計規(guī)模全部完成。楊集險工上延工程的修建,大大減輕了蘆莊至楊集河段的不利河勢給黃河大堤構(gòu)成的嚴(yán)重威脅,減少了黃河在該河段決口的可能,并改變了韓胡同、偉莊兩個河灣河勢的繼續(xù)上提,減少兩處工程上延5~10道壩投資300~1000萬元的費用,并新增灘地約200余畝,緩解了當(dāng)?shù)卣姥垂ぷ鲏毫Γ黾赢?dāng)?shù)厝罕娂竟?jié)性勞動收入,促進(jìn)了河道主管部門與當(dāng)?shù)卣拿芮泻献麝P(guān)系。楊集上延的成功修建具有重大的意義。
2工程實施
2.1楊集上延工程原計劃自1996年至1998年分三年實施,在實際實施過程中,按照輕重緩急的原則,實際于2001年才相繼完工。1#-7#壩由鄆城縣黃河河務(wù)局進(jìn)行施工,于1998年完工,自1999年開始興建的楊集上延8#壩實行招標(biāo)投標(biāo)制,直至整個楊集上延工程全部完工,共5道壩、5個垛均在“三項制度改革”的體制下完工?!叭椫贫雀母铩鼻暗氖┕と蝿?wù)均由菏澤地區(qū)黃河河務(wù)局與鄆城縣黃河河務(wù)局簽訂施工合同,由鄆城縣黃河河務(wù)局組織施工,為了搞好施工建設(shè)任務(wù),保質(zhì)保量完成楊集上延工程施工合同內(nèi)容,鄆城縣黃河河務(wù)局在施工現(xiàn)場成立了以分管局長為指揮長、各相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人為成員的工程指揮部,指揮部下設(shè)工程組、質(zhì)檢組、料物及后勤供應(yīng)組等相關(guān)小組,以保證工程施工質(zhì)量。現(xiàn)時菏澤地區(qū)河務(wù)局工程技術(shù)人員也進(jìn)駐工地現(xiàn)場,監(jiān)督工程施工進(jìn)度、施工質(zhì)量及工程投資?!叭椫贫雀母铩焙?,中標(biāo)單位在施工現(xiàn)場成立了項目經(jīng)理部,建立了項目法人負(fù)責(zé)總責(zé),社會監(jiān)理、政府監(jiān)督的質(zhì)量、進(jìn)度、投資等保證體系。
2.2工程結(jié)構(gòu)及工程施工方法
2.2.1工程結(jié)構(gòu)
楊集上延工程共有13道壩5個垛均為亂石結(jié)構(gòu),13道壩均為圓頭丁壩,5個垛均為簡化拋物線垛,根據(jù)黃河下游過渡性河道整治過程中總結(jié)的“短壩小、小襠距、以壩護(hù)彎、以彎導(dǎo)溜”的經(jīng)驗,楊集上延工程1-8#壩丁壩壩長為70m,以達(dá)到平穩(wěn)迎溜送溜和減輕防守負(fù)擔(dān),壩的間距L與壩的有效長度Lp由圖可知(圖略):L=LpCOSα1+LpSINα1*CTG(β+α2-α1)α3=α2-α1式中:α1———壩的方位角α2———水流方向與壩垛迎水面夾角L———丁壩間距β———水流擴散角,據(jù)試驗成果β=9.50由上式可知,當(dāng)壩的方位角為300時,楊集上延工程壩間距為71.1m。垛的間距依據(jù)黃委會1985年《河道整治》中簡化拋物線垛計算公式:L=(5.22+1.7CTGα)/(7.76-2.91CTGα)*S式中:L——垛的中心距(m)S———垛的圍護(hù)長度(m),S=3.88Rα———垛的迎水面與水流方向夾角(度)R———垛頭圓弧半徑(m)楊集上延工程壩垛布置按照“上(段)密,下(段)疏、中(段)適當(dāng)”的原則,結(jié)合黃河下游的整治經(jīng)驗,垛的中心距取70m。楊集上延工程9-13#壩壩長70m,壩襠距85m,壩軸線與連壩夾角均為300,聯(lián)壩頂寬10m??傊瑮罴涎庸こ?-5#垛為迎溜段,呈直線布置,工程長度309m;1-8#壩為導(dǎo)溜段,呈彎曲布置,工程長度為409m,在楊集險工8#壩前頭和黃河下游1996-2000年設(shè)計治導(dǎo)線彎道圓心的延長線上,圓心半徑為2200m;8-14#壩為送溜段,工程長度930m,在楊集險工8#壩前頭和黃河下游1996—2000年設(shè)計治導(dǎo)線彎道圓心的延長線上,圓心半徑為1300m。
2.2.2工程主要施工方法
2.2.2.1水中進(jìn)占施工
水中進(jìn)占是該工程的關(guān)鍵工序,該工程1#-8#壩采用傳統(tǒng)的柳石摟廂進(jìn)占施工,施工前認(rèn)真分析河勢情況,即:來溜方向,靠溜程度及河勢變化原因,工程基礎(chǔ)、土質(zhì)狀況及其抗溜能力,大河流量及其變化對河勢的影響,未來河勢發(fā)展及工程可能著溜范圍、長度、水深等,以此來制訂施工計劃,施工計劃立足防大汛、搶大險,施工的原則是邊進(jìn)占、邊加固、邊加高,嚴(yán)格按照設(shè)計施工。
2.2.2.2柳石摟廂
柳石摟廂采用摟廂船進(jìn)占施工,具體施工方法治黃文獻(xiàn)中已有介紹,本文不再贅述,針對施工中出現(xiàn)的問題及采取的措施介紹如下:
2.2.2.2.1進(jìn)占埽體前爬:當(dāng)河水水深大于5m時,在進(jìn)占完成用土方閉氣時,出現(xiàn)埽體前爬現(xiàn)象,有時偏離設(shè)計軸線多達(dá)3m,施工人員對其原因進(jìn)行了分析:一是埽體迎水面淘刷嚴(yán)重,根基不穩(wěn);二是占體較高,土方閉氣時產(chǎn)生的側(cè)壓力使埽體前爬,針對此種情況,采取了以下措施:(1)、埽體迎水面做成1:0.3-1:0.5的坡度;(2)進(jìn)占埽體完成后,在迎水面及時捆拋柳石枕加固,鉛絲籠固腳,及時解決了進(jìn)占埽體前爬問題。
2.2.2.2.2進(jìn)占埽體出水高度的確定:埽體出水高度考慮了兩方面的因素:(1)埽體結(jié)構(gòu)為層柳層石,當(dāng)進(jìn)占完成增加荷載后,埽體自身出現(xiàn)下蟄現(xiàn)象,高度一般為0.2-0.5m。(2)每天傍晚大河水位出現(xiàn)猛漲現(xiàn)象(當(dāng)?shù)厝怂追Q“夜?jié)q水”),有時1小時內(nèi)水位漲落高達(dá)0.5-1.0m,造成埽體漫頂,影響了施工進(jìn)度,因此進(jìn)占埽體出水高度應(yīng)高出正常施工水位1.5m。
2.2.2.2.3“家伙樁”的使用:常用的家伙樁一般有:羊角抓子、雞爪抓子、單頭人、三星、棋盤等,施工中對各種家伙樁的效果進(jìn)行比較:(1)水深溜急時,棋盤因其繩纜的伸展性大,受力慢等特點,底坯摟廂時使用效果最好。(2)一般情況下,三星因其操作簡便、受力快、且能連環(huán)使用,效果較好,為施工中常用。
2.2.2.3土工格柵施工
楊集上延工程9-13#壩采用土工格柵進(jìn)行施工,土工格柵筑壩是一種新材料筑壩方式,2000年首先在楊集上延9-10#壩進(jìn)行施工,達(dá)到預(yù)期目的,不僅加快了施工進(jìn)度,還節(jié)約了建設(shè)投資,隨后在2001年在11-13#壩進(jìn)行了推廣應(yīng)用。土工格柵主要應(yīng)用在水中進(jìn)占,土工格柵單塊寬度2.5m,長度40m,首先按照設(shè)計尺度進(jìn)行裁拼,然后塊與塊之間在岸上用尼龍繩搭接,搭接寬度20~30cm。工作內(nèi)容包括土工格柵鋪設(shè)、土工土袋、占體石方等,土工格柵鋪設(shè)從岸邊開始,先淺水后深水依次進(jìn)行,土工格柵長邊與壩軸線平行,土工格柵鋪設(shè)后,及時拋散亂石和鉛絲籠進(jìn)行固壓,使土工格柵緊貼河床,土工格柵鋪好后,及時進(jìn)行進(jìn)占工程。
2.3投資控制
楊集上延工程1-7#壩是在“三項制度”改革前完成的,計劃投資1411.39萬元,實際完成投資1411.39萬元,均按計劃任務(wù)全部完成,在施工過程中,鄆城縣河務(wù)局成立了現(xiàn)場指揮部,指揮部下設(shè)施工科、財務(wù)科、后勤供應(yīng)科等相關(guān)科室,各科室人員由鄆城縣河務(wù)局相關(guān)主要負(fù)責(zé)人擔(dān)任。楊集上延工程8-13#壩在是“三項制度”改革后完成的,其中8#壩仍按黃河上傳統(tǒng)上柳石修做,而9-13#壩采用新技術(shù)、新材料、新工藝的土工格柵修筑完成,11-13#壩實際投資312.13萬元,每壩平均投資104.04萬元,而傳統(tǒng)柳石修筑的1-8#壩每壩平均投資201.63萬元,每壩節(jié)約投資97.58萬元。
2.4質(zhì)量控制
為做好楊集上延工程質(zhì)量管理,保質(zhì)保量完成合同項目內(nèi)容,各參建單位制訂相應(yīng)的質(zhì)量管理體系,嚴(yán)格貫徹全面、全過程的質(zhì)量管理的思想,運用動態(tài)控制的原理,進(jìn)行質(zhì)量的事前控制、事中控制、事后控制。
為切實貫徹全面、全過程和全員參與的質(zhì)量管理,首先,菏澤市黃河河務(wù)局成立了以局長為組長,有關(guān)科室主要負(fù)責(zé)人任成員的菏澤黃河防洪工程建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組,并在鄆城縣局成立了由縣局局長和縣局技術(shù)骨干為成員的第四項目管理辦公室,主要負(fù)責(zé)楊集上延工程施工的現(xiàn)場管理工作,明確了職責(zé)范圍,分工具體,責(zé)任落實到人,各負(fù)其責(zé),認(rèn)真履行合同規(guī)定的義務(wù)、職責(zé)和權(quán)利,嚴(yán)格按基建程序辦事,堅持一切用文字和數(shù)據(jù)說話。在工程施工過程中,每周進(jìn)行一次聯(lián)合檢查和不定期檢查,聯(lián)合檢查由項目辦公室組織駐地監(jiān)理工程師、施工單位項目經(jīng)理和總工參加,對發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題及時糾正。監(jiān)理單位按照“三控三管一協(xié)調(diào)”的原則,制訂了監(jiān)理規(guī)劃和監(jiān)理細(xì)則,按照事前制訂的質(zhì)量目標(biāo),實行了全天候、全過程進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)理,主要采取了旁站、巡視和平行檢測的方式,對那些技術(shù)要求高、施工難度大、對工程質(zhì)量影響大或是發(fā)生質(zhì)量問題時危害大的對象進(jìn)行重點控制。在工程建設(shè)過程中,黃委會、山東黃河河務(wù)局分別組成了督察組和飛檢組,多次對工程施工質(zhì)量進(jìn)行巡回檢查,對工程建設(shè)中存在的問題及時進(jìn)行糾正和指導(dǎo),確保了工程質(zhì)量。
施工單位在現(xiàn)場成立了項目經(jīng)理部,在工程施工前,項目經(jīng)理部按照工程實際情況,組織工程技術(shù)人員編制了《楊集上延工程質(zhì)量保證體系》,經(jīng)施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人審核,報總監(jiān)理工程師審批后,在工程中實施。在施工過程中,施工單位嚴(yán)格按照合同約定的建設(shè)內(nèi)容和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),以及設(shè)計文件和工程建設(shè)強制性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工,單元工程的檢查驗收,實行了“三檢”制,按照班組初檢、作業(yè)隊復(fù)檢、項目經(jīng)理部終檢的原則進(jìn)行自檢,在自檢合格的基礎(chǔ)上,由監(jiān)理工程師進(jìn)行終檢驗收。
總之,楊集上延工程施工質(zhì)量管理活動,在建設(shè)單位負(fù)總責(zé)、政府監(jiān)督、社會監(jiān)理和施工單位保證的原則下,嚴(yán)格按照建設(shè)程序進(jìn)行施工,順利通過了上級主管部門的驗收。
2.5進(jìn)度控制
楊集上延工程按照設(shè)計目標(biāo)分三年施工,即從1996年開工,至1998年完工,歷時3年,實際施工過程分為六年完成。1-2#壩為1996年6月16日開工,1996年7月25日竣工,主體工程于汛前全部完成,發(fā)揮了應(yīng)有的作用。楊集上延1~2#壩均為水中進(jìn)占施工完成的,由于該壩的完成,將水流挑向左岸,為后續(xù)工程施工創(chuàng)造良好的條件。分期實施的每期工程均為應(yīng)急度汛工程,所以必須在汛前將工程的主體工程完成。施工單位也緊緊抓住了汛前水小,利于進(jìn)占施工這一優(yōu)勢,倒排工期,晝夜加緊施工。楊集上延工程施工的關(guān)鍵是進(jìn)占施工,進(jìn)占進(jìn)度的快慢直接影響到整個工程的施工進(jìn)度,進(jìn)占作業(yè)主要材料有柳料,柳料不僅用量大,而且占用料場面積大,進(jìn)占需一氣哈成,為此,項目部對施工現(xiàn)場進(jìn)行了周密布置,備料需滿足進(jìn)占的需求量,不至于出現(xiàn)柳料短缺造成垮壩險情,致使前功盡棄。
3楊集上延工程完成后所達(dá)到的效果
楊集上延工程于2001年6月30日按照設(shè)計目標(biāo)全部完成,歷時6年,工程完成后,大大改善了楊集河段的河勢。根據(jù)1996年菏澤地局河勢查勘報告,1996年汛前楊集險工由于受小水流路影響,其前灘地河灣繼續(xù)發(fā)展,水邊距堤防不足百米,河勢仍在上提,在高村大河流量在340~395m3/s時,楊集險工2~7#壩靠河,3-6#壩靠大溜,1996年大汛期間,由于修建了楊集上延1-2#壩,兩道壩全部靠主溜,掩護(hù)了楊集險工上首的河灣,并將溜送至5-7#壩,楊集上延工程初見成效。1997年汛前楊集上延工程3-4#壩完成,根據(jù)1997年10月份菏澤地汛后河勢查勘報告,在高村水文站大河流量90-160m3/s時,已修建的楊集上延4道壩全部靠河并著大溜頂沖,楊集險工7壩受大溜項沖,5-8#壩靠河,楊集段河勢較1996年汛后略有改善。1998年隨著楊集上延5-7#壩的完成,楊集上延工程在1998年汛后高村大河流量在100-480m3/s,楊集上延工程1-6#壩靠溜,楊集險工7-8#壩靠大溜,河勢較去年略有下滑,楊集段河勢逐年向設(shè)計目標(biāo)靠攏。2000年7月,楊集上延工程8-10#壩完成,根據(jù)菏澤地局2000年汛后河勢查勘情況,在高村大河流量在460-523m3/s時,楊集上延工程已修建的1-10#壩全部靠水,2-8#壩靠溜,3-6#壩靠主溜,導(dǎo)溜至楊集險工8-13#壩靠溜,較好的發(fā)揮了控導(dǎo)溜勢的作用。2001年6月,隨著楊集上延工程1-5#垛、11-13#垛完成,標(biāo)志著楊集上延工程已按設(shè)計目標(biāo)全部完成,根據(jù)菏澤市局2001年汛前河勢查勘情況,在高村大河流量在360~385m3/s時,楊集上延工程1-10壩全部靠溜,大溜在6-8#壩,溜出楊集上延工程至楊集險工8-14#壩,控導(dǎo)溜勢的作用已十分明顯,楊集段河勢基本下滑至8-14#壩的平順彎道,已基本達(dá)到工程設(shè)計預(yù)期目的,并且楊集河段下游的韓胡同工程的河勢已呈下滑趨勢,河勢向歸順的方向發(fā)展。楊集上延工程的修筑,徹底改變了楊集至偉莊河段的河勢狀況。
根據(jù)鄆城河務(wù)局河勢觀測資料顯示,2011年6月黃河第13次調(diào)沙調(diào)沙開始后,6月20日高村水文站大河流量在377m3/s時,楊集上延工程靠水壩岸為-2垛至13#壩、靠溜壩岸為1壩至13壩、7至8號壩靠主溜,6月30日高村水文站大河流量在3530m3/s時,楊集上延工程靠水壩岸為-4垛至13壩、靠溜壩岸為-4垛至13壩、-1垛至1號壩靠主溜,7月20日高村水文站大河流量在393m3/s時,楊集上延工程靠水壩岸為-4垛至13壩、靠溜壩岸為8至13壩、10至12號壩靠主溜,10月9日高村水文站大河流量在1510m3/s時,楊集上延工程靠水壩岸為-4垛至13壩、靠溜壩岸為-4垛至13壩、9至11壩靠主溜。通過以上資料可以看出,當(dāng)大河流量在400m3/s左右時,楊集上延河段河勢主溜在7-8壩之間,當(dāng)大河流量在3500m3/s左右時,楊集上延河段河勢主溜在-1垛-1壩之間,該段河勢有上提現(xiàn)象,在正常流量1500m3/s左右時,楊集上延河段河勢主溜在9-11壩之間,主溜送至楊集險工8-10壩,達(dá)到了設(shè)計要求。
楊集上延工程修建的當(dāng)年,就遭遇“96.8”洪水的考驗,當(dāng)年由于水位表現(xiàn)較高,灘區(qū)漫灘,剛建成的1#、2#壩成為孤島,經(jīng)全力搶護(hù)保證了壩體的安全。楊集上延工程修建完成后,運行初期,根基薄弱,2002年以后在調(diào)水調(diào)沙作用下,河床下切,每年出險。據(jù)統(tǒng)計,自工程運行以來,截至2010年9月底共出險204次,其中較大險情多發(fā)生在7#~10#壩。由于組織有序,險情才得到及時控制,確保了工程安全。楊集上延工程自修建以來,一直受大溜頂沖,主溜常年在2#~8#壩擺動,工程發(fā)揮了較好的護(hù)灘、控溜作用,楊集及其下游的韓胡同、偉莊河勢逐漸得到調(diào)整,目前已將楊集險工主溜送至原規(guī)劃的8#~14#壩彎道內(nèi),工程效益顯著。
4工程實施的經(jīng)驗與教訓(xùn)
楊集上延工程的施工,見證了過去集“修、防、建、管”于一體的舊體制,向市場經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)變的過程,實行“項目法人負(fù)總責(zé)、政府監(jiān)督、社會監(jiān)理和施工單位保證”的建設(shè)管理的模式,“三項制度”改革對工程建設(shè)起到了積極的推動作用,使參建各方的責(zé)、權(quán)、利更加明確,保證了工程項目建設(shè)堆滿有序進(jìn)行,提高了建設(shè)管理水平,節(jié)省了工程建設(shè)投資,強化參建各方的質(zhì)量意識,確保了工程質(zhì)量。因此“三項制度”改革是確保工程質(zhì)量和工程順利進(jìn)行的關(guān)鍵,也給我們在今后的工程建設(shè)施工,總結(jié)了十分豐富的施工經(jīng)驗。由于楊集上延工程大多在汛前完成的,在小水流路作用下施工有利于工程順利實施,但工程完成后,壩基嚴(yán)重薄弱根不足,加之近幾年來調(diào)水調(diào)沙作用下,河道下切,造成楊集上延工程完工后、以來,截止2010年9月底共出險204次,其中較大險情118次,總計動用搶險土方3.48萬m3,石方6.50萬m3,共計投資1067.21萬元。楊集上延工程施工共計用石料6.97萬m3,與搶險石基本相當(dāng),工程經(jīng)過多年的險情搶護(hù)及根石加固,壩基已基本穩(wěn)定,2011年汛期該工程未出現(xiàn)險情,目前工程運行穩(wěn)定。