淺談現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡在沂河河道防護(hù)中的應(yīng)用

一、工程概況

沂河為臨沂境內(nèi)最大的山洪河道，水流暴漲暴落非常湍急，河槽彎曲多變，流勢(shì)不穩(wěn)，因此河岸兩側(cè)水土流失嚴(yán)重。沂河總長(zhǎng)333km，流域面積為11820km2，其中沂河流經(jīng)山東境內(nèi)的河道長(zhǎng)287.5km，占總河長(zhǎng)的86.3%，在山東境內(nèi)流域面積為10772 km2。沂河自北向南流經(jīng)10個(gè)縣、市（區(qū)）。沂河左岸沂南縣蘇村鎮(zhèn)賈家莊護(hù)險(xiǎn)位于沂河?xùn)|汶河口以上，沂南縣賈家莊至夏孟寺村北，工程總長(zhǎng)度600m。20年一遇洪峰流量5500m3/s，相應(yīng)水位119.27m。

二、護(hù)坡設(shè)計(jì)方案選取

護(hù)坡有不同的結(jié)構(gòu)型式，并且在不同的地質(zhì)條件是可選擇相應(yīng)的護(hù)坡形式。根據(jù)險(xiǎn)工段地形、地質(zhì)和水流條件等，再結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)以及施工的實(shí)際情況，可選擇現(xiàn)澆混凝土板、漿砌塊石、干砌塊石和混凝土砌塊四種方案進(jìn)行護(hù)坡。如表1所示。

沂河屬山洪性河道，河道內(nèi)險(xiǎn)工較多，通過方案Ⅰ與方案Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ相比較可知，現(xiàn)澆混凝土板護(hù)坡投資較少，且耐沖刷、整體性好，相比較而言施工比較方便、快捷。因此沂河賈家莊護(hù)坡工程采用現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡。

表1 不同護(hù)坡結(jié)構(gòu)型式方案對(duì)比表

三、混凝土護(hù)坡設(shè)計(jì)

1.護(hù)坡混凝土板厚度確定

在浮力作用下穩(wěn)定的面板厚度可按式（1）計(jì)算：

式中：η—系數(shù)，取1.0；

hp—累積頻率為5%的波高，m；

b—沿岸坡向板長(zhǎng)，m；

ρc—板的密度，1000kg/m3；

ρW—水的密度，1000kg/m3；

Lm—平均波長(zhǎng)，為15.38m；

m—護(hù)坡坡比。

其中：累積頻率為5%的波高h(yuǎn)p為1.84m，沿岸坡向板長(zhǎng)為3m，混凝土板的密度取2.4×1000kg/m3，平均波長(zhǎng)為15.38m，護(hù)坡坡比為1.5。經(jīng)計(jì)算，護(hù)坡混凝土板厚t=22cm 就可以滿足浮力作用下的穩(wěn)定要求，根據(jù)已建工程經(jīng)驗(yàn)及《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50662-2011）要求的最小板厚，混凝土護(hù)坡厚度采用25cm。

護(hù)坡采用現(xiàn)澆混凝土板，混凝土標(biāo)號(hào)為 C25、F250，板厚25cm，板長(zhǎng)3m，板寬3m，錯(cuò)縫布置。板間縫采用高壓閉孔板填塞，瀝青砂漿封口。護(hù)坡下設(shè)40cm 砂礫石級(jí)配墊層。為防止混凝土護(hù)坡板間變形而使墊層料細(xì)顆粒順板縫流失，在板縫下鋪設(shè)0.6m 寬無紡布，無紡布規(guī)格400g/m2。

2.混凝土面板抗冰凍復(fù)核

工程區(qū)出現(xiàn)最低氣溫約為-10.3℃，據(jù)調(diào)查當(dāng)?shù)刈畲蟀哆叡穸葹?.08m，故需復(fù)核現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡在冰推破壞作用下的安全性，依據(jù)公式（2）（3）復(fù)核現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡面板在冰推破壞作用下的安全系數(shù)。具體冰推過程如圖1所示。

式中：K—冰推安全系數(shù)；

W—計(jì)入冰層重量的護(hù)坡單寬重量，kN；

T—冰推力，kN/m2；

α—護(hù)坡面與水平線的交角，°；

f—護(hù)坡與墊層間的摩擦系數(shù)，取0.50；

γk—混凝土容重，1000kg/m3；

γk′—混凝土浮容重，1000kg/m3；

γb—冰容重，0.9×1000kg/m3；

t—護(hù)坡厚度，0.25m；

z—冰層厚；取0.08m；

H、H1—冰上、下護(hù)坡高度 (m)。

一般情況下，冰蓋長(zhǎng)度小于50m時(shí)，冰的膨脹推力為P=150～200kN/m2，當(dāng)冰蓋長(zhǎng)度為50～100m時(shí)，為0.6～0.9P，當(dāng)冰蓋長(zhǎng)度大于100m時(shí)，為0.6P。該工程冰推力取90kN/m2。護(hù)坡面與水平線的交角為56.3°，混凝土容重取2.4×1000kg/m3，則對(duì)應(yīng)浮容重為1.4×1000kg/m3，冰上、下護(hù)坡高度分別為0.7m、0.8m。經(jīng)復(fù)核冰推安全系數(shù)為30.58，說明在冰推作用下，25cm 厚混凝土護(hù)坡面板滿足穩(wěn)定要求。

四、現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡工程施工控制要點(diǎn)

1.坡面控制

經(jīng)過初步測(cè)量后，將治理導(dǎo)線放出，同時(shí)運(yùn)用自卸汽車和挖掘機(jī)開挖，與此同時(shí)工作人員要全程跟蹤機(jī)械開挖施工全過程，并且要做到對(duì)每一個(gè)進(jìn)度進(jìn)行校核。將坡面整理完成后，要留出0.4m左右的保護(hù)層。

2.工序控制

圖1 混凝土護(hù)坡受力示意圖

傳統(tǒng)護(hù)坡（如漿砌石、干砌石）的施工順序一般是從基礎(chǔ)、坡面最后封頂，而現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡則采用了先基礎(chǔ)接著封頂最后坡面砌筑的順序。采用先封頂后坡面的順序能夠保證坡面邊線順直，使工程的坡度、尺寸等更加準(zhǔn)確，避免邊緣部位重復(fù)施工。

3.墊層控制

墊層采用直徑為1～2cm和2～4cm的石子并且按1∶1的級(jí)配比例，這樣能確保墊層密實(shí)，然后在坡面上保持均勻的厚度鋪設(shè)，墊層厚度為40cm，鋪設(shè)時(shí)可采用下料槽法或吊車吊入法進(jìn)行。

4.立?？刂?/h3>

現(xiàn)澆混凝土最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是立模。通常的立模方法是“支立模板法”，在模板的一側(cè)填充材料，然后進(jìn)行現(xiàn)澆筑混凝土，然而傳統(tǒng)的立模方法常常產(chǎn)生局部吸水以及扭曲變形等現(xiàn)象，并且對(duì)混凝土的強(qiáng)度要求很高，混凝土的強(qiáng)度足夠高才能拆模，因此支立模板對(duì)工期不好把控。該工程采取“模板代替法”，直接將瀝青衫木板當(dāng)做模板進(jìn)行固定澆筑，無需拆模同樣達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但此方法護(hù)坡長(zhǎng)度一般小于10m，當(dāng)護(hù)坡長(zhǎng)度較大時(shí)可將瀝青衫木板按“田”字形支立，從而可以縮短混凝土澆筑的坡長(zhǎng)，這樣支護(hù)可以阻止反濾料下滑，同時(shí)還可以保持濾層厚度均勻，滿足設(shè)計(jì)要求。

5.入倉控制

為了防止漏漿，在入倉前一般會(huì)在反濾層鋪一層水泥砂漿，然而在進(jìn)行人工平倉時(shí)，由于人為的影響會(huì)使得反濾料和水泥砂漿部分混合，導(dǎo)致濾層厚度不均勻，無法滿足設(shè)計(jì)要求。因此，在剛鋪設(shè)完水泥砂漿時(shí)不建議立刻入倉，確保一定的時(shí)間間隔，一般在8～12h，此時(shí)施工人員能在反濾層上行走，從而避免了在鋪設(shè)反濾料時(shí)與水泥砂漿混合，同時(shí)也滿足混凝土澆筑層設(shè)計(jì)要求。

6.振搗方法控制

此次護(hù)坡施工中采用的振搗機(jī)械為平板振搗器。混凝土澆筑層厚度為12cm，通過1kW的平板振搗器同時(shí)振搗兩邊，每臺(tái)振搗器3 人控制進(jìn)行上下振搗，其中1 人在坡下控制振搗方向，剩余2 人在坡上進(jìn)行拉動(dòng)，來進(jìn)一步控制振搗器移動(dòng)速度。在振搗過程中速度不宜過快，最好保持在0.4m/s 以內(nèi)，在施工過程中邊緣部分最容易忽略，因此一般從澆筑層邊緣開始振搗。

7.養(yǎng)護(hù)控制

在混凝土澆筑完成后12～18h 以內(nèi)應(yīng)及時(shí)安排相關(guān)工作人員負(fù)責(zé)混凝土的養(yǎng)護(hù)?；炷琉B(yǎng)護(hù)主要向其表面灑水，或者在上面輔上草簾。目的是保持混凝土的表面濕潤，養(yǎng)護(hù)時(shí)間最好在3 周以上。

五、結(jié)語

現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡是一種比較好的河道險(xiǎn)工、堤防護(hù)坡治理方式。突破了傳統(tǒng)的工程治理形式，經(jīng)過多年不斷推廣改進(jìn)，現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡技術(shù)發(fā)展日趨成熟，優(yōu)點(diǎn)是施工造價(jià)相對(duì)較低、整體堅(jiān)固美觀、工藝流程簡(jiǎn)單容易控制、制作周期短、效果好，值得推廣應(yīng)用■