防洪型混凝土預(yù)制植草磚在堤防工程中的應(yīng)用

劉俊杰，張鵬飛

（中交四航局廣州南沙工程有限公司，廣東 廣州 510300）

1 工程概況

廣州南沙新區(qū)明珠灣區(qū)起步區(qū)靈山島尖北段海岸及濱海景觀帶建設(shè)工程位于蕉門水道右岸，屬于內(nèi)河不規(guī)則半日潮汐河段，結(jié)合城市景觀布設(shè)堤防（含水閘、船閘），建成人-水-城和諧的防洪（潮）工程，形成完善的防洪（潮）排澇體系，建立可靠的城市水安全，堤岸長3 054m，設(shè)計防洪（潮）標準為200年一遇，根據(jù)附近南沙水牛頭潮汐監(jiān)測站數(shù)據(jù)，200年一遇洪水水位標高為7.900m。

堤岸防護工程主要是防止水流和波浪對岸坡基土的沖蝕、掏刷、踏岸，是保證堤坡安全的預(yù)防措施。本標段堤岸主體設(shè)計采用三級平臺：一級平臺為拆除原舊堤，利用舊堤漿砌石堤身，新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)護坡?lián)鯄?，擋墻標高?.800m；二級平臺為原舊堤堤身修坡、整平后新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)護岸擋墻，擋墻標高為7.500m；三級平臺為新建堤身修坡、整平后新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防浪擋墻，擋墻標高為8.200m。堤身景觀帶設(shè)置堤頂步道，作用為防越浪結(jié)構(gòu)，堤頂步道標高為8.500m。其中二級平臺與三級平臺之間砌筑防洪型混凝土預(yù)制植草磚（以下簡稱植草磚），堤岸主體結(jié)構(gòu)斷面如圖1所示。

圖1 堤岸主體結(jié)構(gòu)斷面

2 植草磚設(shè)計

2.1 規(guī)格型號

植草磚長500mm、寬500mm、高400mm，采用定制鋼模預(yù)制，材料為C30混凝土（見圖2～4），為提高混凝土結(jié)構(gòu)在海水環(huán)境下的耐久性，要求植草磚須摻入混凝土高效抗海水腐蝕劑，高效抗海水腐蝕劑相關(guān)要求如下。

圖2 植草磚俯視

圖3 植草磚縱剖面

圖4 植草磚拼裝

1）高效抗海水腐蝕劑摻入量為混凝土膠凝材料的5%，即20kg/m3。

2）高效抗海水腐蝕劑技術(shù)要求：電通量合格范圍為800～1 200C；氯離子擴散系數(shù)≤0.01；抗蝕系數(shù)≥0.95；通氣量≤3.0%；凝結(jié)時間與基準混凝土相當；28d抗壓強度比≥120%；14d混凝土限制膨脹率≤1.5×10-4；相對耐久性指標90%；抗硫酸鹽極限濃度［SO4-2］為15 000mg/L。

3）高效抗海水腐蝕劑執(zhí)行GB 8076—2008《混凝土外加劑》和JC/T 1011—2006《混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑》標準。

2.2 安全驗算

1）風速計算確定 風速計算可采用歷年汛期最大風速平均值的 1.5 倍，V=42.5×1.5=63.75m/s。

2）風向確定 按夏季主導風向南風或東南風考慮，風浪造成的沖擊波接近正向波。

3）風區(qū)長度確定 根據(jù)工程區(qū)河道地形，風區(qū)長度按0.55km計算。

4）水域平均水深確定 水域平均水深=設(shè)計水位-河底高程，經(jīng)水下地形圖測算，取15m。

5）平均波高確定 采用莆田試驗方法計算，公式如下：

6）塊體質(zhì)量及厚度確定 采用人工塊體，單個塊體質(zhì)量Q及護面厚度可根據(jù)下式計算：

式中，Q 為塊體個體質(zhì)量（kg）；γb為塊體容重（kN/m3）；γ 為水的密度（kN/m3）；H 為設(shè)計波高（m）；KD為穩(wěn)定系數(shù)；τ為塊體護面層厚度（m）；n為護面塊體的層數(shù)；c為系數(shù)。

計算得：Q=1.67kg，τ=0.266m。

根據(jù)上述計算可知，塊體質(zhì)量Q=1.67kg＜164.22kg，塊體厚度τ=0.266m＜0.400m，現(xiàn)場采用混凝土植草磚規(guī)格完全滿足抗風浪沖刷要求。

2.3 施工方法

植草磚施工內(nèi)容包括：清基修坡、植草磚預(yù)制加工、植草磚運送準備、植草磚鋪裝、植草磚內(nèi)填充耕植土等工作。

2.3.1 清基修坡

清基與修坡直接影響工程總體質(zhì)量。在清基時，將施工范圍內(nèi)的堤基表層不合格土、雜物等清除干凈，堤基范圍內(nèi)的坑、槽、溝等按碾壓筑堤法進行填筑，分層碾壓使其壓實度滿足設(shè)計要求。修坡以鏟坡為主，盡量不回填，保證工程完成后總體外觀平順、美觀。

2.3.2 植草磚預(yù)制加工

在施工場地周邊選擇一處便于運輸安裝的預(yù)制場地，采用外購商品混凝土進行預(yù)制加工，商品混凝土通過溜槽均勻鋪入模具型腔，經(jīng)過預(yù)壓、振動成型、脫模等工序，成型后在室內(nèi)進行濕養(yǎng)護3d，然后送到成品堆場養(yǎng)護10～15d即可出廠。

2.3.3 植草磚轉(zhuǎn)運

采用15t隨車吊平板車進行轉(zhuǎn)運，植草磚疊放不能超過2層，確?；炷赁D(zhuǎn)運過程中不出現(xiàn)缺邊掉角等情況。

2.3.4 植草磚鋪裝

植草磚的強度、形狀、平面尺寸和厚度等應(yīng)送檢且檢驗符合設(shè)計要求。植草磚鋪設(shè)時，自下而上進行，表面平整、砌縫緊密、整齊有序。植草磚底部墊平填實，無架空，塊間緊密連接，縫隙寬度符合規(guī)范要求，確保護坡整體性及穩(wěn)定性。對周邊不能被植草磚覆蓋的坡面，采用現(xiàn)澆混凝土封堵。

2.3.5 植草磚內(nèi)填充耕植土

植草磚安裝完成后，對植草磚內(nèi)及植草磚間回填腐殖土、植草，腐殖土回填時，必須夯實并填至與植草磚高度相同，以確保綠化面積。

3 質(zhì)量控制標準

3.1 植草磚預(yù)制

根據(jù)工程量、材料和產(chǎn)品進出情況建立預(yù)制場，應(yīng)離堤岸施工點較近，可通過施工便道將植草磚送往各施工點。

植草磚采用外購商品混凝土，生產(chǎn)采用塑料模具，澆筑前先在模內(nèi)涂刷脫模劑然后澆筑。振搗采用振動臺振搗，待混凝土振搗至表面泛漿、平坦不再下沉為止，用木模子收平。

植草磚預(yù)制允許偏差、檢驗數(shù)量和方法如表1所示。

表1 植草磚預(yù)制允許偏差、檢驗數(shù)量和方法

3.2 清基修坡

待堤防沉降穩(wěn)定后或一級開挖完成后或在自然坡面，按設(shè)計坡度進行刷坡修整，填補坑洼，清除坡面浮土。刷坡量比較大的段落，先用挖機修坡，預(yù)留20cm人工修坡，坡面應(yīng)平整、穩(wěn)定，不得扭曲和貼坡；坡面邊線要求整齊、順直，曲線線形應(yīng)圓滑。局部回填部位采用人工回填，要求用小型機具夯實，壓實度不小于95%。具體要求及檢驗數(shù)量和方法如表2所示。

表2 清基修坡允許偏差、檢驗數(shù)量和方法

3.3 植草磚鋪砌施工

植草磚沿坡面砌筑前，先檢查坡度、平整度是否達到設(shè)計和規(guī)范要求，滿足要求后方可鋪砌。鋪砌要掛線施工，防護與坡面密貼結(jié)合，植草磚咬口緊密，無干縫、瞎縫，砌縫寬度不大于3cm。植草磚鋪砌的質(zhì)量要求如表3所示。

表3 植草磚鋪砌允許偏差、檢驗數(shù)量和方法

4 結(jié)語

防洪型混凝土預(yù)制植草磚護坡是一種剛?cè)嵯酀淖o坡形式，有較廣泛的適用性。它集中了各種護坡形式的優(yōu)點，具有整體性好、抗風浪、防掏刷、施工簡單、經(jīng)濟實用等優(yōu)點，且能進行綠化種植，改善河道周邊生態(tài)環(huán)境。防洪型混凝土預(yù)制植草磚護坡作為一種新型護坡形式，優(yōu)點突出，未來會有廣闊的應(yīng)用前景。