現(xiàn)澆混凝土在河道防護(hù)工程中的應(yīng)用研究

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，河道整治工程在城市中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。由于自然河道經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的雨水侵蝕和沖刷，其堤岸的穩(wěn)定性會(huì)受到較大的影響，有可能出現(xiàn)邊岸坍塌等問(wèn)題，威脅到河道沿岸地區(qū)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此在河道水利工程的建設(shè)過(guò)程中必須高度重視河道防護(hù)工程的設(shè)計(jì)、選材、施工等問(wèn)題，確保河道堤岸的安全性和穩(wěn)固性，為河道沿岸地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的正常開(kāi)展提供更加可靠的保障，從而推動(dòng)沿岸地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展。

2000年之前在上海地區(qū)修建的水利工程項(xiàng)目，河道護(hù)底、護(hù)坡多采用漿砌塊石型式，2000年以后多采用灌砌塊石型式。采用砌石方案主要存在以下五個(gè)方面的問(wèn)題：（1）石料開(kāi)采管控嚴(yán)格；（2）運(yùn)輸成本高；（3）石料成品質(zhì)量下降；（4）專業(yè)技術(shù)工人急劇減少；（5）人工費(fèi)用不斷增高。

為了使上海地區(qū)相關(guān)河道整治工程的技術(shù)、質(zhì)量、施工進(jìn)度、工期和工程費(fèi)用等能夠得到切實(shí)可靠的保證，需要考慮砌石護(hù)砌方案的替代方案。相較于傳統(tǒng)砌石材料，現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡、護(hù)底主要存在以下優(yōu)點(diǎn)：（1）現(xiàn)澆混凝土護(hù)砌壽命長(zhǎng)，在正常情況下，可運(yùn)行50年以上；（2）混凝土護(hù)砌糙率小，允許流速大；（3）混凝土護(hù)砌強(qiáng)度高，能防止動(dòng)、植物穿透或其他動(dòng)力的破壞，便于養(yǎng)護(hù)管理，節(jié)省管理費(fèi)用；（4）混凝土護(hù)砌局部損壞后便于替換；（5）混凝土護(hù)砌施工方便、工期短、適應(yīng)性廣泛。

綜上所述，混凝土護(hù)砌方案在上海地區(qū)河道防護(hù)工程中的應(yīng)用前景更為寬廣。本文就現(xiàn)澆混凝土在河道防護(hù)工程中的具體運(yùn)用進(jìn)行了深入研究，詳細(xì)介紹了對(duì)河道護(hù)底、護(hù)坡采用現(xiàn)澆混凝土方案的主要技術(shù)指標(biāo)。

一、現(xiàn)澆混凝土在河道防護(hù)工程中應(yīng)用的主要技術(shù)指標(biāo)

1.混凝土尺寸和強(qiáng)度等級(jí)

在河道護(hù)坡、護(hù)底工程中采用混凝土方案，需要考慮波浪作用、抗沖、抗掀起等影響因素?；炷翂K體的厚度計(jì)算方法可參見(jiàn)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2016）、《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T50600-2010）和《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-2013）?；炷翂K體的重量和大小根據(jù)流速計(jì)算，可參見(jiàn)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-2013）。土工織物不被掀起的厚度計(jì)算，可參見(jiàn)《水利水電土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（SL/T225-98）。

在實(shí)際工程中，河道護(hù)坡、護(hù)底通常采用混凝土格梗作為澆筑邊界，一次性澆筑的邊長(zhǎng)約為10～15m。澆筑倉(cāng)內(nèi)采用置伸縮縫分割成若干塊體，混凝土塊體澆筑塊體平面尺寸取1m×1m～6m×6m，其中以3m×3m 居多；厚度取0.12～0.30m，分等厚度和變厚度兩種類型；強(qiáng)度等級(jí)取C15和C20。

2.伸縮縫的寬度及施工和充填設(shè)計(jì)

伸縮縫的寬度取決于間距、溫差、混凝土干縮量、填料伸縮性，以及施工的要求等，一般采用2～3cm，可參見(jiàn)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第9 卷，灌溉、供水）。在實(shí)際工程的伸縮縫充填料通?？刹捎?cm厚瀝青木板、瀝青杉板、兩氈三油或聚乙烯閉孔泡沫板。伸縮縫的施工通?？刹捎没炷翝仓安贾酶艨p板或鋼板涂刷混凝土脫模劑這兩種方法。

3.墊層和排水

砌石、混凝土等護(hù)坡與土體之間應(yīng)設(shè)置墊層。墊層可采用砂、礫石或碎石、石渣和土工織物，砂石墊層厚度不應(yīng)小于0.1m。風(fēng)浪大的堤段護(hù)坡墊層可適當(dāng)加厚。

漿砌石、混凝土等護(hù)坡應(yīng)設(shè)置排水孔，孔徑可為50～100mm，孔距可為2～3m，宜呈梅花形布置。漿砌石、混凝土護(hù)坡應(yīng)設(shè)置變形縫。平行堤軸線的排水溝可設(shè)在戧臺(tái)內(nèi)側(cè)或近堤腳處。坡面豎向排水溝可每隔50～100m 設(shè)置一條，并應(yīng)與平行提軸向的排水溝連通。排水溝可采用混凝土或砌石結(jié)構(gòu)，其尺寸與底坡坡度可由計(jì)算或結(jié)合已有工程的經(jīng)驗(yàn)確定。

4.基礎(chǔ)處理

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用機(jī)械和人工相配合施工清理，清基邊界控制在設(shè)計(jì)基面邊線外50cm以上。將基面的淤泥、腐殖土、雜填土、泥灰、雜草、樹(shù)根以及其他雜物清除。地表雜物清除以后，針對(duì)存在的凹凸不平坑洼部位，按照土方填筑規(guī)范要求，進(jìn)行回填處理，使堤基平整壓實(shí)。邊坡清理要求無(wú)樹(shù)根、草皮、亂石等雜物，表面無(wú)顯著凸凹，無(wú)松土和彈簧土。要求邊坡穩(wěn)定，無(wú)反坡，不陡于設(shè)計(jì)邊坡，符合設(shè)計(jì)要求。

二、現(xiàn)澆混凝土河道防護(hù)工程中的應(yīng)用

1.工程概況

建航塘港南延伸整治工程、張涇河南延伸整治工程、南新涇泵閘段工程是目前上海地區(qū)在建的骨干河道聯(lián)通工程。在原設(shè)計(jì)方案中，采用灌砌塊石作護(hù)坡、護(hù)底。護(hù)砌工程方量如表1所示。

由于需從其他地區(qū)采購(gòu)石料，材料供應(yīng)難以保證，施工進(jìn)度難以控制，所以現(xiàn)計(jì)劃將灌砌塊石方案改為現(xiàn)澆混凝土方案。所需現(xiàn)澆混凝土總方量為47087m3，混凝土塊厚度取0.3m，總面積為156957m2。按護(hù)坡為40%、護(hù)底為60%的比例進(jìn)行計(jì)算，護(hù)坡和護(hù)底的總面積分別為62783m2和94174m2。按15m×10/倉(cāng)劃分，護(hù)坡和護(hù)底分別為418.6倉(cāng)和627.8倉(cāng)。根據(jù)表2每倉(cāng)工程量及施工時(shí)間進(jìn)度表進(jìn)行計(jì)算，護(hù)坡和護(hù)底每倉(cāng)施工時(shí)間約為1.5個(gè)工作日和1個(gè)工作日，則所需施工時(shí)間均為627個(gè)工作日，整個(gè)施工時(shí)間為1256個(gè)工作日。

2.現(xiàn)澆混凝土代替塊石工程費(fèi)用估算

混凝土護(hù)坡護(hù)底（30cm 厚）和灌砌塊石護(hù)坡護(hù)底（35cm 厚）的單位面積價(jià)格如表3所示，三個(gè)工程的總面積為156957m2，則相應(yīng)的工程費(fèi)用分別為4545.27萬(wàn)元和4981.90萬(wàn)元，因此混凝土方案比灌砌塊石方案節(jié)省約436.63萬(wàn)元。

3.施工工藝流程

（1）鋪設(shè)砂礫墊層

河道護(hù)坡、護(hù)底按設(shè)計(jì)坡比整平、壓實(shí)后，開(kāi)始鋪設(shè)砂礫石墊層。砂墊層振搗密實(shí)后，采用粗砂整平或鋪設(shè)土工布，防止混凝土澆筑時(shí)墊層吃漿，墊層鋪設(shè)驗(yàn)收合格后立模。

（2）模板安裝

立模前應(yīng)測(cè)量放線，利用坡頂及坡腳布樁拉線，護(hù)坡分格成平面控制網(wǎng)，模板嚴(yán)格按照施工放線位置及高程安裝。利用坡頂及坡腳樁線校正模板的平直度，保證板縫順直。第一層混凝土護(hù)坡板的模板安裝質(zhì)量非常關(guān)鍵，按照設(shè)計(jì)好的層數(shù)控制模板的位置，立模時(shí)應(yīng)考慮混凝土板間格澆筑，利于澆筑塊分縫，同時(shí)充分利用模板。

表1 上海地區(qū)在建水利工程灌砌塊石使用需求匯總表

表2 每倉(cāng)工程量及施工時(shí)間進(jìn)度表

表3 混凝土和灌砌塊石護(hù)坡護(hù)底單價(jià)表

（3）混凝土的運(yùn)輸、平倉(cāng)、振搗、抹面

混凝土水平運(yùn)輸采用混凝土罐車運(yùn)輸，保證了混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中不發(fā)生漏漿、離析等現(xiàn)象?；炷链怪边\(yùn)輸采用溜槽，當(dāng)混凝土運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后，用溜槽將混凝土傳送至澆筑部位。根據(jù)護(hù)坡高程確定溜槽的節(jié)數(shù)，每節(jié)長(zhǎng)度≤4m。當(dāng)混凝土板澆筑完后，采用人工平倉(cāng)，用振動(dòng)梁對(duì)混凝土振搗嚴(yán)實(shí)。混凝土振搗后再次掛線校正模板是否走模，如有走模，在混凝土初凝前校正完畢?；炷琳駬v結(jié)束后用拉板對(duì)混凝土表面進(jìn)行抹面，以比模板高度高1～2mm為標(biāo)準(zhǔn)抹平混凝土面，在混凝土初凝后進(jìn)行二次收光，抹面平整度控制在2mm以內(nèi)，二次收光1h 后進(jìn)行三次收光。

（4）混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土帶模養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)采取帶模包裹、澆水、噴淋灑水等措施進(jìn)行保濕、潮濕養(yǎng)護(hù)，保證模板接縫處不致失水干燥。為了保證順利拆模，可在混凝土澆筑24～48h 后略微松開(kāi)模板，并繼續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)至拆模后再繼續(xù)保濕至規(guī)定齡期?；炷寥コ砻娓采w物或拆模后，應(yīng)對(duì)混凝土采用澆水或覆蓋灑水等措施進(jìn)行潮濕養(yǎng)護(hù)，也可在混凝土表面處于潮濕狀態(tài)時(shí)，迅速采用麻布、草簾等材料將暴露面混凝土覆蓋或包裹，再用塑料布或帆布等將麻布、草簾等保濕材料包覆。

（5）模板拆除

當(dāng)混凝土初凝抹面后進(jìn)行模板拆除。拆除時(shí)，垂直向上小心操作，保證縫隙順直、清晰。嚴(yán)格控制混凝土不掉角、不損邊，如出現(xiàn)掉角、損邊現(xiàn)象應(yīng)采取補(bǔ)強(qiáng)措施。

（6）伸縮縫充填

伸縮縫采用厚瀝青木板、兩氈三油等材料充填。

4.工程施工中的常見(jiàn)問(wèn)題及注意事項(xiàng)

（1）防止揚(yáng)壓力過(guò)大對(duì)河道護(hù)底的不利影響

對(duì)于泵閘內(nèi)外河道，開(kāi)閘泄水行洪條件下的水位與閘門(mén)關(guān)閉時(shí)的水位差別較大，在水位驟降的運(yùn)行工況下，若混凝土面板底部滲水不能及時(shí)排出，面板底部承受較大的滲透壓力，有可能引起混凝土面板被頂起脫空以及岸坡的失穩(wěn)滑動(dòng)。因此需要加強(qiáng)排水措施，包括墊層和現(xiàn)澆混凝土塊體內(nèi)的排水，以降低揚(yáng)壓力。此外，應(yīng)適當(dāng)增加混凝土塊體厚度，通常實(shí)際工程中混凝土塊體的厚度取0.12～0.30m。

（2）防止不均勻沉降和溫度變化出現(xiàn)的裂縫

在粘土地基上進(jìn)行施工時(shí)，由于粘土地基土的彈性模量較小，在水壓力和混凝土面板自身重量的作用下，會(huì)產(chǎn)生較大的沉降變形。由于不均勻沉降，很有可能導(dǎo)致混凝土面板產(chǎn)生裂縫或是出現(xiàn)局部的上翹和下陷。此外，現(xiàn)澆混凝土塊體在溫降的情況下，有可能出現(xiàn)收縮裂縫；在溫升的情況下，有可能出現(xiàn)受擠壓局部上抬。為了避免出現(xiàn)上述問(wèn)題，需要選擇合適的現(xiàn)澆混凝土塊體平面尺寸的大小、伸縮縫的寬度，以適應(yīng)地基的不均勻沉降和溫度變化的影響。

三、結(jié)語(yǔ)

河道防護(hù)工程是水利工程中的主要組成部分之一，對(duì)于水利工程發(fā)揮其防洪功能具有十分重要的作用，是保護(hù)河道沿岸地區(qū)人民群眾工作生活正常進(jìn)行的安全屏障。本文對(duì)現(xiàn)澆混凝土的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)以及實(shí)際工程案例進(jìn)行分析論證，在河道護(hù)坡、護(hù)底工程中應(yīng)用現(xiàn)澆混凝土，不僅能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)砌石護(hù)坡、護(hù)底的不足，且具有更佳的經(jīng)濟(jì)效益，有著廣闊的應(yīng)用前景。在今后的研究中，相關(guān)研究人員應(yīng)繼續(xù)對(duì)河道防護(hù)工程的施工技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，探索研究現(xiàn)代化水平更高的施工材料和施工技術(shù)，以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求，從而有效提高河道防護(hù)工程的施工質(zhì)量，推動(dòng)河道沿岸地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展■