灾后重建水土保持生态修复工程防震技术问题的思考探讨.docx

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灾后重建水土保持生态修复工程防震技术问题的思考探讨

灾后重建水土保持生态修复工程防震技术问题的思考探讨

灾后重建水土保持生态修复工程防震技术问题的思考探讨[关键词]__县；５·１２__地震；灾后重建；水土保持工程；防震技术问题；[摘　要]５·１２__地震后水土保持重点综合治理区的重灾县针对水土保持工程设施毁坏现状及时进行了灾后重__土保持生态修复；但由于长期以来设计施工中不重视防震技术细节在重建实施中照本宣科沿袭以往做法是不能从深层次上解决根本问题；痛定思痛在长期总结群众和工程实践经验的基础上在经济合理与技术可行的前提下科学系统地提出了石坎坡改梯和土坎坡改梯地基、基础和坎高防震技术要求；工程造林、溪沟整治和小型水利水保工程实施中采取的防震技术措施以供同仁们的商榷探讨

“５·１２”__８．０级特大地震给灾区人民造成了重大灾难；距离__震中直线距离仅为250公里的____县灾情甚为严重地震给该县水利、交通、供电、供水和通讯等基础设施造成重大损失；县政府公布的灾情统计资料表明：

地震造成__县３９人伤亡（其中１３人死亡）５５６０间房屋倒塌大量房屋出现裂缝电力、通讯、供水、交通、河堤等设施中断或受损城区和农村基础设施遭到不同程度的破坏地震灾害共砸毁４俩汽车、１３俩农用三轮车砸死各类牲畜１１３８头（匹只）损毁农田８９０亩；全县地震灾害直接经济损失达１０１９８２万元。

“５·１２”地震及其余震严重毁坏了__县５５３处水保设施造成直接经济损失达９０９．１５万元。

受损设施分布于全县１３个乡镇的２２条小流域；共毁坏土坎坡改梯３０６．７hm2、石坎坡改梯１７３．３hm2、排洪渠９２．９４Km、蓄水池７８口、沉沙池５４口、塘坝３个、谷坊８７座和溪沟整治排导堤５．１８Km。

毁坏的水土保持设施完全失去了防治水土流失的功能。

对以上损毁的工程县水保局及时成立了工程抢修队对部分急需恢复的工程特别是田间道路已进行了全面修复其余工程将逐步修复和重建为确保灾后重建工作有序开展并切实取得实效结合灾后重建项目规划__县制定出台了修复方案：

维修重建石坎梯田１７１hm2其中维修石坎梯田１３６.７９hm2重建石坎梯田３４.２hm2总投资４５６.３６万元；维修重建土坎梯田３０６hm2其中维修土坎梯田２９１.１５hm2重建土坎梯田１４.８６hm2总投资１４０.７３万元；栽植水土保持林１２.２７hm2投资１５.０７万元；栽植经果林１０.４hm2投资１０．３６万元；维修涝池７０个投资４．６８万元；维修蓄水池７８口投资１２．１２万元；维修重建沉沙池５４口其中维修沉沙池４９口重建５口总投资１．８７万元；维修重建排洪渠９２．９４Ｋｍ其中维修８７．６４Ｋｍ重建５．３Ｋｍ投资６６．７８万元；维修谷坊８７座投资３７．２万元；维修塘堰３个投资７．９５万元；维修和重建防洪堤５．１８Ｋｍ其中维修４．６６Ｋｍ重建０．５２Ｋｍ投资２４．５５万元。

1坡耕地治理工程

作为综合治理水土流失的主体工程在地震中毁坏最严重且面广量大任务重；全县１３个乡镇的２２条小流域共毁坏土坎坡改梯３０６．７hm2、石坎坡改梯１７３．３hm2其中石坎坡改梯的石埂坎和土坎坡改梯的板墙毁坏尤为严重。

　　　　 　　　　　坡改梯的稳固程度主要取决__坎的边坡、质量地基和基础田面不平也影响坡改梯的稳固；坡改梯一块田面应处同一高程尽量做到各处高差在５㎝以内最多不超过１０㎝。

1.1维修重建石坎坡改梯受损石坎坡改梯１７３．３hm2；设计维修重建石坎坡改梯１７１．３hm2其中维修石坎坡改梯１６３.７９hm2重建石坎坡改梯３５.２hm2。

石埂坎的垮蹋主要原因是基础和主体无沉陷缝且无基础或基础埋深浅基础宽度与主体高度之比不合理。

灾后重建实施中对受损的石坎坡改梯采取拆除垮坎、危坎清基根据不同石坎的基础和主体的高度每隔１５～２０ｍ（高度大者取小值高度小者取大值）布设１～２ｃｍ宽的沉陷缝基础埋深要求耕植土以下开挖地基要认真处理且埋深一般为主体高度的１／５~１／１０土质坚硬者取小值不良地基（湿陷性黄土地基、膨胀土地基、红粘土地基、冻土地基和易液化的沙土、粘土和粉土）的土质取大值；对于基岩必须将风化层清除掉露出坚硬岩石并凿成凸凹不平向上游倾斜的基面以利砌体与地基结合；对土基应清至坚实的母质土层；对较浅的砂砾层地基应清至坚硬土层上；不良地基可采用机械压实法、换填法化学加固法、挤密法、振冲法、振动加密法、强夯法、预浸水夯实和托换技术等措施以消除液化湿陷增强地基承载力以坚硬土层作为持力层；以利于防震主体正面与基础衔接处设１０~１５ｃｍ的勒台；以加强基础的整体性、刚度和均匀对称性基槽开挖后要进行核验主要对基础开挖深度、宽度及长度进行现场确认是否符合设计和规定当基槽中有地下水渗透时应及时排除以免基础遭水浸害；石坎基础深度不小于０．４m同时要对石坎高度和底宽进行合理确定石坎高度确定要与现场实际相符；田坎顶宽０．4m底宽０．６m～０．８m（石坎高度在２m以内底宽为０．６~０．８m；石坎高度大于２m底宽相应大于０．８m）石坎高度大于２m应尽量扩大基础底面面积减少单位面积荷载；调整基础底面积减少基础偏心；可采用扩底基础；加强基础与上部结构的连接以增强砌筑体的整体性要挑选好石料防震工程的材料要有足够的强度砌体石料大小一般不小于０．５m×０．４m×０．３m材质要求坚硬无风化现象根据设计尺寸从下向上分层垒砌底部石料要选择大块石上部用较小石料砌垒确保石坎基础牢固稳定。

要严格要求砌筑工艺挂样线施工外侧线应逐层收坡内侧线顺势即可控制好坡比及坎顶高程田坎立面与墙顶平面应尽量顺直保持在同一水平面上不突变垒砌应分层砌筑每层铺砌要稳相邻石料要靠紧接缝宽度不大于２．５㎝；交错压缝严禁出现对口缝和通缝的现象石块应大面向下小面向上砌筑厚度应达到规划设计的要求地埂砌筑应采用较大石块进行压顶并控在同一水平面上顶部要平。

干砌块石有花缝砌筑和平缝砌筑两种方法；花缝砌筑是依石块原有形状使尖对拐拐对尖互相衔接砌成砌筑时不分层次大面向上；花缝砌筑表面平整但底部空虚易被渗流淘刷破坏适宜于旱作石坎坡改梯的干砌体；平缝砌筑是使石块宽面与坡面横向平行分层砌筑；对于粘土、粉土和砂土地基先将地基夯实并在地基面上铺一层３～５㎝厚的粗砂、砾石或碎石然后按样线垒放石块；分层砌筑时每层砌筑的顺序为先砌“角石”再砌“面石”、最后砌“腹石”；角石是指垒砌面四角的砌石它用以确定砌筑物的位置和形状；在选石和砌筑时必须特别慎重要选择比较方正的大石块先行试放必要时加以修凿然后按样线砌垒位置要准确砌好角石可以把样线挂在角石上；面石是指砌体两侧立面的砌石面石应选至少有三个平面的长方形石块丁顺相间排列以便与腹石交错衔接垒砌时将比较平整的一面向外与砌筑角石一样要经过试放、修凿等程序最后按样线砌垒石块并互相挤紧；腹石是指砌体中部的石块可用外形不规则的石块分层套钳砌筑将石块大面向下尽量使石块间的缝隙最小再放入合适的小石块塞缝；把大石料放在砌体底部大块石砌体缝隙少强度高变形也小；同时层厚由底部向上逐渐缩小也较美观同时也相对节省用工；不可在已砌垒的层面上滚动或敲击石块以免震动移缝。

对已经松动了的砌块应翻起重砌干砌体的正面和背面应按一丁一顺的方式砌筑以求其坚固美观；每一层面中丁石的面积不应小于本层面面积的１／４砌筑时丁石不可位于竖缝之上也不可把上一层的竖缝置于下层丁石之上丁石的长不宜小于２．５倍顺石之宽。

做到缝紧底实水浇地石坎梯田以免渗流把底部的细砂粒从缝隙中冲出破坏砌体；平缝砌筑较花缝牢固耐水流冲刷一般多做水浇石坎坡改梯的干砌体；干砌石是依靠石块之间相互挤紧维持其稳定若局部发生松动毁坏将会导致整体破坏；干砌体与地基的衔接部位是干砌石最容易毁坏的部位需要选择较大、较方正的石块垒砌中间块石应立砌较宽的一侧与渗流方向垂直相邻块石呈梅花型排列六角靠紧；砌筑时要自正面向背面一排紧挨一排地铺砌同一排的块石应尽量一致。

1.2土坎坡改梯毁坏土坎坡改梯３０６．７hm2；设计维修重建土坎坡改梯３０６hm2其中维修土坎坡改梯２９１.１５hm2重建土坎坡改梯１４.８６hm2。

对受损轻微的土坎坡改梯进行清理表土用湿生土夯实田块裂缝的方法维修加固；对受损较严重的土坎梯田采取清基打埂的方法重建；清基时清除表土至坚硬土层上填土前先将坚实土层探松３～５㎝以利结合每层填土厚２０～３０㎝；夯砸三遍一般是“三打二”即铺松土厚３０㎝经夯砸后为２０㎝再将夯实土表面刨松３～５㎝再上新土夯实要求干容重达到１．４～１．５ｔ／ｍ３。

如此分层填筑直到设计坎高；用土壤含水量为１２％～１４％生土（耕植土下层的死土）夯筑其夯筑土体粘结力能达到比较理想效果；削坡在埂坎夯筑过程中边修边用铁铣按设计要求削坡也可在埂坎筑到计划高度后一次性按设计要求削坡挖结合槽一般在筑坎基础部位沿埂坎走向挖宽、深各为０．２ｍ、０．３ｍ的结合槽３～４条间距０．３～０．５ｍ；清基沿计划筑坎线宽度不小于设计坎高１．５倍的范围内挖深０．３～０．４ｍ并将清除的土与田面耕植土堆于一处；采用套枋打埂（椽帮埝、枋帮埝和板帮埝）平田等方式重建、修复。

重建常用（人工修筑埝坎）枋帮埝埝坎端直整连（整齐且连衔）；在埝地两端按设计田面宽用皮尺或钢尺量定埝坎的端点依据两端点按定直线的方法定出中间点沿各点撒白灰定出埝坎线；开挖基槽深为１／１５～１／１０的坎高宽为１～２米用石夯或石杵将基槽夯实一遍；（稳椽）用四根顺直较粗的木椽做（长２～５ｍ直径５～８㎝）夹枰夹杆下端埋入土中约０．２米深夹杆上下两端分别用８号铁丝对拉扭紧；两对夹杆的的距离应稍小于木枋的长度外侧夹杆的倾斜度要符合埝坎设计坡比；木枋（长３～５ｍ、宽１２～４０㎝、厚５～８㎝）放入夹杆内侧且叠放枋与夹杆之间垫一木楔用虚土稳住；（虚土夯实）在埝坎外侧取生土填筑埝坎边填土边用脚踏实填满后用镢头沿枋边粗打一遍再用石杵普遍夯砸三遍夯砸完毕将下边第三条和第四条木枋取出倒在上边再按上述方法填筑下一层如此循环致至埝顶；倒木枋时先用手锤打掉夹在木枋与夹杆之间的木楔再抽取木枋；（填膛）沿埝坎外侧开沟取土填入埝坎内侧；在埝坎内侧填饱内膛略加捣实呈倒坡形以加固埝坎。

2塘堰、涝池及配套坡面水系工程

2.1塘堰、涝池、集雨蓄水池及配套沉沙池受损蓄水池７８口、沉沙池５４口塘坝３个和涝池７０口；设计维修涝池７０个、蓄水池７８口、塘堰３个；维修重建沉沙池５４口其中维修沉沙池４９口重建５口。

损坏的塘堰、涝池、蓄水池及配套沉沙池池底塌陷池壁裂缝主要清理拆除现有危墙依原池体为模型用不小于Ｃ１５标号的混凝土浇注并在拌和水中加水泥防水剂（水泥防水剂是一种化学外加剂加在拌和水中当水泥凝结硬化时随之体积膨胀起补偿收缩和张拉钢筋产生预应力以及充分填充水泥间隙的作用。

性能较好的有SY-G型SY-K型等最新专利产品纳米硅防水剂）抹面水泥砂浆标号不小于Ｍ１０要求防渗性能好坚固耐用；需用密封胶（轻微裂缝处理；粘接密封面应致密、结实、干燥和清洁不得有水份尘土等；将尖嘴切至符合要求,用尖锐利器将出胶口内封铝膜捅开；装入注胶枪,将胶挤入需要密封处；需要刮平表面时应在晒干之前进行可用竹片蘸肥皂水抹平）、砂和水泥等材料；砂子要洁净不含杂质粒径在１．０～１．５㎜之间水泥可用普通硅酸盐水泥标号不低于４２５施工时水泥砂浆严格控制按标号配合比要求拌和；抹面前清除壁面浮土喷水湿润；用小手锤和钢凿将池壁打毛抹防渗层时先用水泥砂浆打底再用密封胶砂浆粉面层厚约为１．０~１．５㎝粉抹砂浆应自上而下连续施工一气呵成不可间断抹完水泥砂浆再用抹子通抹几遍直到压光抹平最后涂刷一层密封胶砂浆以提高防渗能力粉面结束后喷洒清水养护７～８天即可蓄水；若不蓄水应注入养池水防止防水层开裂。

2.2沟渠损坏排洪渠９２．９４Km；设计维修重建排洪渠９２．９４Ｋｍ其中维修８７．６４Ｋｍ重建５．３Ｋｍ。

用混凝土现浇或浆砌石衬砌施工时要预留伸缩缝以适应因地震温度变化和冻胀引起的地基基础不均匀沉降引起的变形；纵向缝一般设在边坡与渠底连接处当渠底宽度超过６～８ｍ可在渠底中部另设纵缝（小型渠道可不设纵缝）；渠道边坡上一般不设纵向缝或腰缝；横缝的间距与基础气候条件混凝土标号衬砌厚度等因素有关一般不超过５ｍ；关于伸缩缝填料采用能适应结构变形粘结力强防渗性能良好的材料必要的还应埋设塑料止水带或橡胶止水带一般采用较多的有沥青油毡、沥青砂浆、焦油塑料胶泥和塑氯乙烯胶泥等；伸缩缝一般为混凝土和浆砌石衬砌渠道渗漏的主要__是影响渠道衬砌防渗效果的关键也是造成衬砌冻胀裂缝的重要原因。

布设渠道地形坡降较大时可设置跌水、陡坡和消力池（加宽加深局部段）以防止流速流速过大冲刷渠底。

3小型水利水保工程：

3.1浆砌石谷坊毁坏谷坊８７座；设计维修谷坊８７座。

对受损轻微的浆砌石谷坊主体裂缝散水坡、消力池和子坝等部位均有裂缝；对裂缝进行灌浆修复加固地震易毁坏的谷坊顶部,断面突变处显裂缝的薄弱部位维修用砂浆标号应高于原砂浆标号。

对受损严重的浆砌石谷坊进行拆除重建修建位置选择要力求用较小的投入获得较大的拦蓄效果要选择在沟底较平直地基坚硬谷口狭窄上游有较平坦宽阔的库容地方地基要认真处理,加强对地基中的断裂、破碎带、软弱夹层等薄弱部位的工程处理措施,适当提高底部浆砌石砂浆标号,加固浆砌石与地基的结合；沟道中有长流水且以拦蓄泥沙为主要功能的谷坊要布设排泄水流的排水孔排水孔直径为１５～３０㎝孔距３～５ｍ排距２～３ｍ其纵坡降１／１００～１／２００；确保浆砌石的施工质量加强养护。

砌筑之前应对地基作适当的处理谷坊与地基或岸坡的衔接部位是砌筑谷坊的薄弱环节如处理不当极易产生震坏有时还会引起谷坊体的沉陷和裂缝造成谷坊体破坏；将谷坊体与地基接触范围内的表层腐殖土、稀泥、草皮、乱石及松动岩块等清除掉；消除突出岩石压实松散土层对于极易风化的岩石清基时预留１０～１５㎝保护层浆砌施工时再挖除基础高度一般为主体高度的１／５～１／１０地基与基础必须可靠地衔接；岸坡也需进行清基和处理为使谷坊体与岸坡紧密结合防止由于不均匀沉降而引起的谷坊体裂缝防止谷坊两端集中渗漏两侧沟岸的结合槽顺自然沟边坡根据不同高度确定的宽度伸入约为０．５~１ｍ与谷坊体衔接的岸坡不应处理成反坡或凸起；岸坡不应太陡一般岩石岸坡不应陡于１：

０．５～１：

０．７５；土质岸坡不应陡于１：

１．５；当浆砌石与岸坡衔接时原则上应保持岸坡自身的稳定；若岸坡为倒坡开挖成正坡有困难时可用混凝土或浆砌石处理成正坡；对于砌筑在软土地基上的谷坊当软土层埋深较浅且层厚很薄时可将其全部挖除再回填砂砾垫层压实砌筑若软土层比较深厚则采用打砂井快速排水固结法进行处理；为了提高地基承载力采用扩底基础虽然比等截面扩大部分的浆砌石方量并不多但可成倍提高地基承载力扩底端侧面的斜率应约依据实际地基土质及支护条件确定任意一侧扩大长度比基础高度为１／６～１／４砂土取约１／６粉土、粘性土取约１／４对于粘土、粉土和砂土地基先将地基夯实并在地基面上铺一层３～５㎝厚的稠砂浆然后按样线垒砌块；对于岩石地基应先对岩石表面的各种断层和裂隙进行适当处理然后在岩石表面涂刷一层高标号水泥砂浆（不低于Ｍ１０）或沥青铺浆前应洒水湿润砌筑石块必须表面冲洗洁净；基础与主体衔接处要留１０～１５㎝勒台分层砌筑时每层砌筑的顺序为先砌“角石”再砌“面石”、最后砌“腹石”；将石块大面向下尽量使石块间的缝隙最小再用砂浆填满空隙的１／３～１／２并放入合适的小石块用手锤轻轻敲击使石块挤入灰缝中；挤入灰缝中的小石块不应高出层面以免防碍上一层的砌垒。

常用的胶结材料有水泥砂浆和小石子砂浆；水泥砂浆所用的砂子应级配良好质地坚硬最大粒径不超过５㎜杂质含量不超过５%；为了节省砂浆降低工程造价在厚度较大的谷坊砌体中可用小石子砂浆代替砂浆来进行砌筑；小石子砂浆为水泥、砂、石子和水按一定配和比例（不同标号的不同配比）拌和而成有时称作细骨料混凝土这种胶结材料适用于块石砌筑的谷坊因其空隙率大（一般为４０%～５０%）采用小子砂浆可以节省水泥；小石子可用一级配或二级配一级配的石子粒径为０．５～２㎝,用量为砂石总重量的６０%左右；二级配的小石子用量中０．５～２㎝为约占４５%２～４㎝的约占５５%。

小石子砂浆与水泥砂浆相比可以提高砌体强度密度大（小石子砂浆砌体密度为２３００㎏/m3左右而水泥砂浆砌体密度一般为２２００㎏/m3）变形和透水性小,但不易捣实。

为此工程上改用水泥砂浆打坐浆小石子砂浆灌缝改善了砌体的质量。

常用的水泥砂浆标号有M５、M７．５、M１０、M１２．５四种；常用的细骨料混凝土标号有C１０、C１５和Ｃ２０三种；每层厚度视石块的尺寸大小而定一般约为０．３m；由于石块大小不一每砌三层可大体找平一次。

各段交界处应留成台阶以便相互结合保持整体性；在垒砌过程中应在终断前用砂浆或细骨料混凝土把砌石层间孔隙填满捣实但表面不抹砂浆用覆盖物予以遮盖；续砌时将表面清扫洁净并洒水湿润；不可在已铺砂浆的层面上滚动或敲击石块以免震动脱缝。

对已经松动了的砌块应翻起并刮去砂浆再用新鲜拌和的砂浆铺砌浆砌石谷坊的上游面和下游面应按一丁一顺的方式砌筑以求其坚固美观；每一层面中丁石的面积不应小于层面面积的１／５；砌筑时丁石不可位于竖缝之上也不可把上一层的竖缝置于下层丁石之上丁石的长不宜小于２倍顺石之宽；在砌体的外露面的砌体砂浆未凝固之前将砌缝内深度不大于２㎝的砂浆刮去待砌体砂浆硬化后冲洗洁净再用较高一级标号的砂浆涂抹勾缝。

勾缝的形式有半圆形和带式两种缝宽约为３㎝缝凸出高度约１㎝勾缝可增强砌体的强度、刚度、稳定性和防渗透性能基础与土壤接触部分的砌体表面通常不进行勾缝可用砂浆抹面砌体完成后用草袋覆盖并洒水保持湿润养护５～７天在砌体未达到设计要求强度时不可在砌体上面堆放重物和回填土石方。

3.2溪沟整治浆砌石排导堤损毁溪沟整治浆砌石排导堤５．１８Km；设计维修和重建防洪堤５．１８Ｋｍ其中维修４．６６Ｋｍ重建０．５２Ｋｍ。

溪沟整治浆砌石排导堤工程应设伸缩缝以消除或减少其中的温度应力与地震引起的不均匀沉陷一般沿其纵向每隔１０～１５ｍ设置一道伸缩缝缝宽２㎝用沥青麻筋或沥青木板填塞；排导堤与岸坡之间一般应铺设砂砾垫层当岸坡为砂砾土层时不可设垫层但要整平夯实后才能浆砌石块；在浆砌石排导工程中为了减小护岸背面的渗水压力在排导堤下部设置泄水孔；孔口做成0．１_0．１５m矩形或直径为0．１m的圆形间距约２～３ｍ泄水孔口局部范围内设反滤层以防泄水孔淤塞失效；由于凹岸侧向淘刷剧烈应适当加厚加高；沟底比降较大需设置消能措施以防止冲刷下切沟床在沟槽底部修建护底消力槛（当地群众多称水门槛儿）多用浆砌石（砂浆标号不低于Ｍ７．８）砌筑槛轴线与水流流向垂直槛顶与沟床底面齐平；槛与伸缩缝要错开布设切忌正对设置；顶宽１．０～１．５ｍ底宽２．０～２．５ｍ埋深１．５～２．０ｍ考虑槛的埋深（排导堤基础埋深）不应小于沟床冲刷深度长度要充分考虑排导堤间沟道断面的行洪能力；当护底消力槛与交通相结合时其顶宽应满足交通要求顶部按过水路面设计。

4植物防护：

4.1水土保持林山体滑坡压埋、砸损树木对压埋和损坏面积进行整地重建采取鱼鳞坑整地购置良种壮苗进行栽植；栽植水土保持林１２.２７hm24.2经果林采取竹节沟卧牛坑和串联式聚流坑整地；栽植经果林１０.４hm2

[作者简介]尹成戌（1971-）男甘肃__人工程师本科,主要从事水土保持工程规划、设计和施工工作。