混凝土施工工藝在天津市海堤工程中的應(yīng)用

劉金鋒，王　偉，楊志超

（天津市海堤管理處，天津　300456）

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混凝土施工工藝在天津市海堤工程中的應(yīng)用

劉金鋒，王偉，楊志超

（天津市海堤管理處，天津300456）

摘 要：通過對(duì)現(xiàn)有海堤工程護(hù)砌材料的優(yōu)化，推廣混凝土施工工藝，以達(dá)到確保防潮安全、便于日常管理、降低運(yùn)行養(yǎng)護(hù)成本和提升海堤整體面貌的目的。

關(guān)鍵詞：混凝土；灌砌石；護(hù)坡；海堤；天津

自1997年加大工程建設(shè)投入力度以來，天津市按照一般段20年一遇、重點(diǎn)段50年一遇的防潮標(biāo)準(zhǔn)對(duì)海堤進(jìn)行全面治理。在治理中，多數(shù)堤段采用迎海面、背海面、頂面均加以保護(hù)的斷面結(jié)構(gòu)，成功抵御了數(shù)次風(fēng)暴潮，取得良好的防護(hù)效果。但是，隨著海堤工程運(yùn)行時(shí)間增加和潮汐影響，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了迎海側(cè)護(hù)坡勾縫脫落和砌石丟失、齒腳與護(hù)坡分離脫落、防浪墻混凝土壓頂破損難以修補(bǔ)等情況，不僅給日常管理工作帶來困難，同時(shí)也給防潮安全帶來隱患。為增加海堤工程使用壽命、提升工程整體面貌、降低日常運(yùn)行管養(yǎng)成本，在不改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)防護(hù)材料進(jìn)行變更是十分必要的。

1　海堤堤坡護(hù)砌型式現(xiàn)狀

天津市海堤工程一般結(jié)構(gòu)型式為：迎海坡坡比1∶2.5，背海坡坡比1∶2.0，坡面采用干砌石、漿砌石等防護(hù)；坡腳設(shè)齒腳，齒腳每10 m設(shè)1道伸縮縫；堤頂采用4 m寬、20 cm厚的混凝土路面，每4 m設(shè)1道伸縮縫；有防浪墻的采用0.5～1.2 m高的漿砌石或混凝土灌砌石防浪墻，頂部設(shè)90 cm寬、10 cm厚的C20混凝土壓頂，防浪墻每10 m設(shè)1道伸縮縫。

海堤工程現(xiàn)狀護(hù)坡共有干砌石、漿砌石、混凝土灌砌石、拋石、預(yù)制混凝土板、模袋混凝土、植被等多種型式。干砌石護(hù)坡，由于石塊小、砌護(hù)質(zhì)量難以保證等，很少被采用；漿砌石護(hù)坡，由于砂漿強(qiáng)度低，容易造成勾縫脫落，進(jìn)而砌體被破壞；拋石護(hù)坡，由于塊石、反濾層及維修工程量較大等，不被采用；模袋

近年來，混凝土灌砌石護(hù)坡被廣泛應(yīng)用于海堤工程，天津市新建海堤工程和已建海堤維修加固工程均大量采用這種型式，防潮效果顯著。

2　混凝土灌砌石工藝的弊端

2.1原材料匱乏，直接影響工程施工組織

混凝土灌砌石的主要材料為石頭，需從100 km以外的薊縣或唐山購(gòu)運(yùn)，價(jià)格也較高，因此不適用于海堤局部修修補(bǔ)補(bǔ)的日常性維修工程。

2.2砌石工藝的質(zhì)量和效率受市場(chǎng)及自然環(huán)境影響較大

（1）市場(chǎng)因素對(duì)砌石施工的影響。①原材料價(jià)格過高。當(dāng)前，市場(chǎng)中花崗巖石材料價(jià)格在234～470元/m3，加之材料運(yùn)費(fèi)、混凝土、模板等其他費(fèi)用，工程材料成本過高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于政府指導(dǎo)價(jià)。因此，近年來用于水利工程施工的石頭一般采用普通毛石（135元/m3）。②人工因素對(duì)砌石施工的影響。首先是人工費(fèi)過高，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，當(dāng)前砌石工種的市場(chǎng)價(jià)格為200元/d（8個(gè)工時(shí)），遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水利工程概算定額中的人工費(fèi)。另外，近年來砌石工種的技術(shù)人員處于青黃不接的階段，年齡普遍偏大，導(dǎo)致勞動(dòng)力下降，影響了施工效率和質(zhì)量。

（2）自然因素對(duì)砌石施工的影響。天津地處渤海灣，潮汐為不規(guī)則半日潮，一晝夜兩次，漲潮時(shí)間5～6 h，落潮時(shí)間6～7 h。另外，區(qū)別于河道工程，為節(jié)省工程投資，海堤工程一般在設(shè)計(jì)審批環(huán)節(jié)中不安排施工圍堰費(fèi)，迎海坡護(hù)砌工程必須按照潮汐規(guī)律來?yè)屪r(shí)間施工。按照多年來施工統(tǒng)計(jì)，在無大風(fēng)、下雨或其他天氣的影響下，混凝土灌砌石工藝每日有效施工時(shí)間為5～6 h，砌筑數(shù)量約30塊（按30名施工人員統(tǒng)計(jì)），長(zhǎng)度也就是60 m左右。因此，砌石工藝的低效率不適于沿海區(qū)域施工。

2.3日常管理過程中常出現(xiàn)的一些問題

（1）受地面沉降、外力碰撞等影響，砌石防浪墻上的混凝土壓頂不易修復(fù)，且修復(fù)后的外觀較差。海堤沿線村莊、企事業(yè)單位較多，車輛來往頻繁，且天津市海堤需提供社會(huì)交通服務(wù)，無法進(jìn)行封閉式管理。因此，經(jīng)常出現(xiàn)施工車輛磕碰海堤防浪墻的情況，且修補(bǔ)后的海堤整體面貌較差。

（2）隨著工程的運(yùn)行年久和潮汐作用力影響，砌石結(jié)構(gòu)勾縫部位脫落、砌塊丟失和齒腳脫離造成上部護(hù)坡塌陷，進(jìn)而形成險(xiǎn)工隱患。

3　混凝土施工工藝的優(yōu)勢(shì)

近年來，混凝土灌砌石施工價(jià)格逐年上漲，已與混凝土施工價(jià)格相差無幾。因此，混凝土施工工藝在材料采購(gòu)、施工效率、外觀形象等方面均優(yōu)于混凝土灌砌石工藝。

3.1混凝土護(hù)坡既能滿足海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范要求，

工程質(zhì)量有保證，又可節(jié)省工程投資

混凝土護(hù)坡具有較好的整體性，外表美觀，抗波浪能力較強(qiáng)，管理方便，可以滿足海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

按照《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 51015-2014）計(jì)算混凝土護(hù)坡厚度，其計(jì)算公式為：

式中：t為混凝土護(hù)面板厚度（m）；η為系數(shù)，取1.0；H為計(jì)算波高（m），取H1%；ρc為混凝土板的密度（t/ m3）；ρw為水的密度（t/m3）；L為波長(zhǎng)（m）；B為沿坡方向（垂直于水邊線）的護(hù)面板長(zhǎng)度（m），平均長(zhǎng)度為6～8 m；m為斜坡坡率。

經(jīng)計(jì)算，得到：20年一遇潮位+7級(jí)風(fēng)，t=0.19～0.21 m；50年一遇潮位+7級(jí)風(fēng)，t=0.22～0.24 m。

根據(jù)規(guī)范要求，混凝土護(hù)坡最小厚度為30 cm。因此，天津市海堤維修加固工程可以采用30 cm厚現(xiàn)澆混凝土板防護(hù)，比現(xiàn)狀灌砌石護(hù)坡厚度（40 cm）下降25%，相應(yīng)護(hù)坡工程量可大幅減少。

3.2施工材料來源廣泛，采購(gòu)便捷

根據(jù)2015年統(tǒng)計(jì)，天津市內(nèi)具備混凝土生產(chǎn)資質(zhì)的廠家有183家。另外，從自制混凝土角度來說，水泥、砂子、石子等原材料也便于在建材市場(chǎng)采購(gòu)。

3.3混凝土施工效率高，更適合在沿海區(qū)域施工

以30人施工為例，在同等天氣和其他客觀條件下，混凝土施工每天可完成50塊長(zhǎng)100 m的砌筑量，其速度是混凝土灌砌石工藝的1.6倍。而且，天津市水利工程維修項(xiàng)目規(guī)定工程進(jìn)度必須在主汛期前完成，于汛期發(fā)揮工程效益。因此，海堤工程更需要高效的施工速度。

另外，混凝土結(jié)構(gòu)的防浪墻更具有美觀性，整體效果佳。

4　天津市沿海地區(qū)使用混凝土施工需要注意的問題

（1）受海洋環(huán)境和潮汐時(shí)間影響，采用混凝土工藝施工應(yīng)加入防腐劑和抗分散劑，以提高混凝土防腐能力和縮短混凝土初凝時(shí)間。另外，混凝土后期保養(yǎng)必須落實(shí)到位，以確保工程質(zhì)量。

（2）為確保工程質(zhì)量，盡量選用商品混凝土。一般而言，天津市水利工程維修項(xiàng)目必須在主汛期前完成，工期緊張，不允許出現(xiàn)返工情況。因此，采用正規(guī)廠家生產(chǎn)的商品混凝土，可有效確保工程質(zhì)量，避免不合格混凝土造成的工程返工問題出現(xiàn)。另外，天津市沿海區(qū)域淡水匱乏，地下水基本為堿性水和苦咸水，對(duì)自拌混凝土的質(zhì)量有影響，不建議采用自拌混凝土。

綜上所述，隨著海堤工程管理水平的日益提高和市場(chǎng)實(shí)際情況的不斷變化，天津市海堤工程可逐漸過渡到以混凝土為主、砌石為輔的結(jié)構(gòu)，以充分發(fā)揮混凝土工程堅(jiān)固、持久、美觀的優(yōu)勢(shì)。

中圖分類號(hào)：TV871.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1004-7328（2016）03-0067-02

DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2016.03.021

收稿日期：2016—01—20

作者簡(jiǎn)介：劉金鋒（1982—），男，工程師，主要從事水利工程管理工作?；炷恋茸o(hù)坡，由于造價(jià)高，使用較少；植被護(hù)坡，由于抗沖刷能力差，不被采用。當(dāng)前主要廣泛采用的是C25混凝土灌砌石護(hù)坡，其優(yōu)點(diǎn)是以較高標(biāo)號(hào)混凝土為膠結(jié)構(gòu)材料解決了石塊小和漿砌石耐久性差的問題，而且施工時(shí)分塊（一般2 m×2 m一塊）又有干砌石適應(yīng)堤坡變形的特點(diǎn)。南京水利科學(xué)研究院開展的海堤斷面模型試驗(yàn)表明：灌砌石護(hù)坡在20、50年一遇潮位、風(fēng)浪作用下均處于穩(wěn)定狀態(tài)。