曾仕美

(貴州省畢節(jié)市赫章縣水務局水十保持監(jiān)測中心,貴州 畢節(jié) 553200)

水土流失問題可以細分為面蝕現(xiàn)象和溝蝕現(xiàn)象,其中溝蝕現(xiàn)象尤為嚴重。漿砌片石谷坊具備一定的治理優(yōu)勢,可以在施工現(xiàn)場就地取材,整體施工成本比較低,可以適用于多種不同的環(huán)境中。漿砌片石谷坊施工中可以適當減少基礎部分的施工量,在降低施工成本的基礎上,提高施工效率,縮短施工工期。

1 工程概況

此次以某流域綜合治理作為研究案例,該流域主要是以潛水流域與支流為核心,該流域中的斷面未建設水文站,流域沿線的地理條件基本上是相同的,均處于同一個生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)內(nèi),為了保證不同斷面的洪峰流量設計數(shù)據(jù)的精準性,可以對水文站提供的數(shù)據(jù)資料進行核對。按照10a一遇洪水進行設計,洪峰的流量可以設計為2120m3/s,由此可以計算出該區(qū)域的水文站10a一遇洪峰流量為2510m3/s。通過對比分析以后計算該流域的洪峰流量應該為2980m3/s。

2 砌體的強度影響因素

通過進一步的研究分析,砌體的強度主要是會受到以下因素的影響:石料的強度與外形、膠結(jié)材料的強度、施工工藝及施工質(zhì)量等等因素。砌體的強度與石料強度之間存在正比關聯(lián)性,但是當石塊的強度達到一定數(shù)值以后,其對于砌體的強度影響則不是很顯著。石塊的外形越不規(guī)則,則砌體的強度越低,所以,施工人員應該合理的確定石塊的厚度與平整度,避免對砌體的受力狀況造成負面影響,盡可能的提高砌體的強度。不同類型的石料,其對于砌體的強度提升具有不同的影響:如若使用小石子砂漿進行施工,那么砌體的強度比較高,膠結(jié)材料的和易性會對砌體的強度造成較大的影響,當膠結(jié)材料的和易性越好時,那么砌體的強度越高。此外,還應該對砌筑施工縫進行嚴格的控制,水平縫的寬度通常保持在2～3cm之間,豎向施工縫的寬度應該以能夠伸入振搗設備作為標準[1]。

3 漿砌石谷坊的修筑方法

3.1 地基處理

石谷坊位于溝床下側(cè)的基礎必須進行妥善的處理:針對于巖層而言,將風化層全部清理干凈,露出路床部位的堅硬巖石應該鑿為不平整狀的石面,便于砌體與基礎相互結(jié)合;針對于土基礎而言,需將表面的母質(zhì)土層清理干凈,如若砂礫層的基礎厚度比較薄,應該將其清除至堅硬土層。

3.2 漿砌石施工

砌石工程施工便捷,可以直接就地取材,同時施工成本非常低,施工過程便于掌控。施工人員可以結(jié)合設計圖紙?zhí)峁┑某叽缬上孪蛏戏謱悠鲋?并逐層向內(nèi)收斂,需要注意的是石料的厚度≥30cm,分層平面的應力與作用力應該保持垂直狀態(tài),砌筑面的法線與作用力的方向之間的角度≤15°～17°,如若超過該度數(shù),那么砌筑體在受到外部作用力時可能會導致層面出現(xiàn)滑動現(xiàn)象。砌塊之間的豎向縫隙應該對外部作用力保持平行狀態(tài),避免砌塊受力而產(chǎn)生楔塊作用。實際施工過程中,應該保證上下層的豎向縫隙相互錯開,保證砌體構筑物的整體性與穩(wěn)定性,同時便于應力擴散[2-3]。

3.2.1 砌筑膠結(jié)材料

該項目中的膠結(jié)材料選擇使用水泥砂漿與小石子砂漿。其中,水泥砂漿應該選擇使用級配良好的砂料,砂的粒徑控制在5mm以內(nèi),砂料中的雜質(zhì)含量應該控制在合理范圍以內(nèi)。為了能夠降低施工成本,在對谷坊砌體施工過程中,可以使用小石子砂漿替換水泥砂漿進行施工。小石子砂漿是由水泥、小石子、砂、水攪拌而成,也可以將其稱之為細骨料混凝土,相對比而言,小石子砂漿可以有效的減少水泥的用量。小石子可以選擇采用一級級配或是二級級配,其中,一級配的石子粒徑為0.5～2.0cm,用量為砂石總重量的60%左右;二級配的小石子用量中0.5～2.0cm粒徑約占45%,20～40cm粒徑約占55%。

一般情況下,水泥砂漿的標號可以細分為四種型號:M5,M7.5,M10,M12.5,細骨料混凝土標號主要是涉及兩種:C10,C15,每一層的水泥砂漿厚度應該結(jié)合試塊的大小進行確定,一般情況下控制在30cm。由于不同的石塊大小存在一定的差異性,所以每砌筑3層應該找平一次。每個施工段的交接部位可以設置為臺階狀,以保證施工的整體性;在砌筑作業(yè)過程中,使用細石混凝土對縫隙進行填充,但是縫隙表面不得進行抹漿處理,可以使用覆蓋物進行遮擋,繼續(xù)砌筑時需將其表面清理干凈,并適當灑水作濕潤處理。將大粒徑的石塊砌筑在底部,可以有效的提高砌體的美觀性。對于出現(xiàn)松動現(xiàn)象的砌塊,應該將其翻起,并將砌塊表面的干漿清理干凈,使用新砂漿再次進行砌筑。砌筑施工過程中,丁石不得設置在豎向縫隙上側(cè),且不得將上一層的豎向縫隙設置在下一層的丁石上側(cè),丁石的長度必須超過順石寬度的2倍。在砌體的外露面部位的砂漿尚未完全凝固之前,磚縫內(nèi)側(cè)的砂漿深度不得超過2cm,將硬化以后的砂漿清理干凈,而后使用高標號的砂漿涂抹在其表面。勾縫的形式有兩種:半圓形與帶式,縫寬大概為3cm,凸出的高度大概為1cm。勾縫施工可以有效的提高氣體的強度的抗?jié)B性能,基礎結(jié)構與土體接觸部位可以不需要采取勾縫處理,待砌體工程結(jié)束以后,使用麻袋作覆蓋處理,并適當灑水作濕潤處理,養(yǎng)護時間控制在5～7d之間,在砌體尚未達到設計強度之前,不得在砌體上側(cè)堆載重物[4-5]。

3.2.2 塊石

選擇合適的石料,并對石料的尺寸、外形進行適當?shù)男拚?將石料的尖銳角消除。石塊的尺寸越大時,那么水泥的用量就越少,同時砌體的整體強度也越高,所以,石塊的厚度至少要達到20cm。

3.2.3 粗料石

粗料石是由棱角分明的長方體加工制作而成,粗料石的長度≥50cm,粗料石的厚度≥25cm,粗料石的長度與厚度之間的比例應該根據(jù)其自身的尺寸、施工現(xiàn)場的運輸能力進行確定。

3.2.4 砌筑方法

施工工具主要是包括:錘子、撬杠、刮刀、錘球等工具。正式砌筑施工之前,需要對地基進行處理:將基礎部位的土體進行夯實,而后在夯實后的基面上鋪設一層3～5cm厚度的砂漿,而后安放試塊;面對巖石基礎時,先適當灑水作濕潤處理,然后進行鋪漿作業(yè),需保證石塊表面足夠的潔凈;分層砌筑施工過程中,分層施工的順序為:先砌筑角石,然后砌筑面石,最后砌筑腹石。其中,角石是指砌筑在四角部位的石頭,角石能夠?qū)ㄖ锏钠鲋恢门c外形進行把控;在選擇石材及施工過程中,施工人員應該嚴格慎重,先選擇大粒徑的石塊進行試作業(yè),必要情況下可以對石塊進行修鑿處理,而后按照放線的位置進行砌筑作業(yè),保證砌筑位置的精準性,角石砌筑完成以后可以將放樣線掛設在角石上。面石是指砌筑在立面的石塊,面石應該按照一丁一順的形式進行排列,面石與腹石應該交錯砌筑。腹石是指砌筑在中間部位的石塊,這部分石塊的外形不需要過于規(guī)則,需保證石塊的大面朝下,盡可能的縮小縫隙,使用砂漿將縫隙填滿。

3.3 干砌石部分的施工技術

干砌塊石施工方法一般可以分為2種:花縫砌筑方法與平縫砌筑方法。其中,花縫砌筑主要是利用砌塊自身的形狀進行施工,保證砌塊的尖端對準拐端,拐端與尖端對齊,砌筑過程中不需要保證層次分明,但是需要保證大面朝上。花縫施工完成以后,應該保證砌塊表面平整,底部應預留空洞,便于溝道流水。平縫施工是指將砌塊的寬面與坡面的橫向方向保持平行狀態(tài),采用分層砌筑的方式進行施工。正式砌筑之前,先安放砌塊,不匹配部位可以適當?shù)倪M行鑿除修整,保證砌塊相互之間銜接密實,避免因砌塊之間存在縫隙而導致砂石沿著縫隙流出,進而對砌體的整體性造成影響。平縫砌筑的邊縫相對比較牢固,抗沖刷性能比較墻。干砌塊石則是利用石塊相互之間的擠壓作用保證砌體的整體性與穩(wěn)定性,如若局部區(qū)域出現(xiàn)松動現(xiàn)象,則會對砌體的整體性造成非常嚴重的影響。

4 谷坊的防治效果

4.1 攔截溝道泥沙,恢復水毀耕地

結(jié)合實際情況而言,溝道內(nèi)的泥沙主要是來源于區(qū)域內(nèi)眾多的溝渠。該項目中的攔砂壩、谷坊在泥沙流動的通道內(nèi)會逐漸形成人工屏障,這種屏障不但可以阻斷泥沙,同時還可以對河床進行加固,提升河底的高程,提高邊坡的穩(wěn)定性,降低溝道受到的侵蝕影響,有效的降低泥沙的下泄量。在每一個小流域內(nèi)均建設石質(zhì)谷坊,谷坊工程的實施對于溝道砂石攔截、保護農(nóng)耕用地具有重大意義。

該區(qū)域內(nèi)的兩個村莊內(nèi)的干溝流域覆蓋面積為28.47km2,建成梯土的面積為128hm2,50a一遇的暴雨導致泥沙下泄,促使梯土均變成了沙灘,在這種情況下,可用農(nóng)用耕地的面積不滿原本面積的1/5;在治理小流域時新建了7作谷坊,形成了良好的防護體系,累計運行14a,總攔截泥沙量超過38萬m3,有效的保護了下游區(qū)域的183hm2的新建梯土、壩地,同時還新增壩地18.2hm2,對于促進退耕還林具有積極性的作用。

4.2 保護基本農(nóng)田,促進退耕還林

新建谷坊是響應國家保護基本農(nóng)田、促進退耕治理思想的有效措施。該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境較為惡劣,區(qū)域內(nèi)的石漠化面積逐年增長。結(jié)合相關數(shù)據(jù)來看,區(qū)域內(nèi)的石漠化面積增長速度為443.33hm2/a,而溝壩地的砂淤面積增長速度大概為1333.33hm2/a。大部分的壤土都是分布在溝道的下游溝谷與壩地內(nèi)。區(qū)域內(nèi)每1hm2良田壤土的產(chǎn)量大概是陡險坡地產(chǎn)量的2～3倍,此外,該區(qū)域還應該針對于小流域?qū)嵤┚C合治理活動,結(jié)合實際情況采取有針對性的 “一鎖、二清、三?！钡闹卫泶胧?在經(jīng)過長時間的治理以后,該地區(qū)最終取得了理想中的治理效果。詳細而言,“一鎖”是指新建3座谷坊,避免泥沙出現(xiàn)下泄現(xiàn)象,提高流域兩側(cè)邊坡的防御能力,減少滑坡、泥石流出現(xiàn)的可能性,長期運行累計攔截65萬余m3泥沙;“二清”是指對溝道內(nèi)既有的泥沙進行清理,確保溝道暢通流動;“三?！笔侵冈跍系赖膬蓚?cè)修建防洪堤,建設長度為1300m,可以有效的保護良田面積80hm2。

4.3 效益分析

進行谷坊工程設計及應用后能有效防止沖刷溝的水土流失,能改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,保護耕地,從生態(tài)和社會2個方面都取得了效益,給當?shù)剞r(nóng)場的機械化耕作創(chuàng)造了良好條件。水土保持工程實施后,經(jīng)過水土保持綜合治理能夠大大改善流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境,取得明顯的生態(tài)效益。通過采取各項水土保持措施,年保土能力達2.17萬t,年蓄水能力達58.64萬m3。通過水土保持綜合治理,對原有的水土流失進行根治,減輕了水土流失對土地的破壞。由于各項措施的蓄水保土作用,減輕了坡面、溝道的洪水、泥砂給下游帶來的危害,特別是對改善和減輕排洪溝的泄洪壓力。各種農(nóng)業(yè)耕作措施的應用,減輕了干旱、洪澇對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的威脅。進一步改善了農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構,提高土地利用率,加快群眾脫貧致富步伐,促進經(jīng)濟社會的全面發(fā)展。

綜上所述,水土流失治理是一項綜合性、系統(tǒng)性的工程,谷坊的建設無法從源頭上解決水土流水問題,應該清楚的認識到,“山上不治,山下難?！笔怯幸欢ǖ览淼?所以應該加大攔砂壩、谷坊的建設力度,同時加大對坡面的治理力度,從根本上解決水土流失問題。