內(nèi)河航道重力式生態(tài)護(hù)岸施工問題探討

彭書琪

（長江南京航道工程局，江蘇 南京 210000）

1 問題的提出

重力式生態(tài)擋墻是在傳統(tǒng)重力式擋墻及生態(tài)護(hù)坡基礎(chǔ)上出現(xiàn)的新型生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)[1]，兼具重力式擋墻的穩(wěn)定性、耐久性與生態(tài)護(hù)岸的環(huán)境優(yōu)勢，在內(nèi)河航道岸坡防護(hù)中具有廣闊的應(yīng)用前景。某內(nèi)河航道新開挖段采用Ⅲ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)，總設(shè)計(jì)長度為24.1km，其中SG-5 和SG-6 標(biāo)段屬于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土地質(zhì)類型，地層軟弱，存在較大的施工難度。基于此，本文在分析航道工程所在地典型重力式護(hù)岸結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，充分考慮設(shè)計(jì)合理性、施工可行性、生態(tài)景觀性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等方面，展開重力式生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)。

2 重力式生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)

結(jié)合內(nèi)河航道運(yùn)行特點(diǎn)，本文從預(yù)制方式、結(jié)構(gòu)形式、箱體布置等方面進(jìn)行了護(hù)岸形式的改進(jìn)，采用現(xiàn)澆重力式生態(tài)護(hù)岸，即雙頭水泥攪拌樁+漿砌面石護(hù)岸+生態(tài)袋防護(hù)的護(hù)岸結(jié)構(gòu)。

2.1 水泥攪拌樁

考慮到該內(nèi)河航道工程地質(zhì)條件軟弱，故通過雙頭水泥攪拌樁處理并加固軟弱地基。正式施工前必須進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)，選用合適的外摻劑、固化劑并確定各項(xiàng)原材料摻加比例，展開強(qiáng)度試驗(yàn)。

2.2 混凝土模板護(hù)岸

將1 張橡膠墊片安裝在模板主體上形成組合體模板結(jié)構(gòu)，并在模板主體上均勻開設(shè)貫穿孔，同時(shí)在橡膠墊片上均勻開設(shè)十字形切口，保證切口和貫穿孔一一對應(yīng)，切口應(yīng)具備足夠的彈性和韌性，并能在不受力狀態(tài)下緊密閉合。

2.3 生態(tài)袋防護(hù)

設(shè)計(jì)出T 形插板+開孔圓筒的標(biāo)準(zhǔn)扣，實(shí)物形態(tài)見圖1。將標(biāo)準(zhǔn)扣放置在相鄰2 個(gè)生態(tài)袋接縫上部，并穿透生態(tài)袋疊加層；壓實(shí)并互鎖，以有效避免生態(tài)袋堆疊、滑移等問題，增強(qiáng)生態(tài)袋護(hù)坡穩(wěn)定性。

圖1 重力式生態(tài)護(hù)岸實(shí)物形態(tài)

該護(hù)岸鋼筋混凝土底板設(shè)計(jì)厚度0.5m，上部按照設(shè)計(jì)間距預(yù)制鋼筋混凝土圓筒，并通過T 形預(yù)制板連接，圓筒筒壁厚0.15m，外徑1.5m，T 形預(yù)制插板厚0.2m，設(shè)計(jì)長度3.0m；同時(shí)在生態(tài)護(hù)岸墻體后部設(shè)置0.4m 高程且坡度1:1.5 的拋石棱體。結(jié)合設(shè)計(jì)思路，該形式生態(tài)護(hù)岸底板上圓筒和T 形預(yù)制插板交錯(cuò)布置，具有較好的消浪效果；底板、預(yù)制插板及圓筒分節(jié)段分塊預(yù)制，可大大減輕預(yù)制塊實(shí)際重量，降低施工難度；圓筒中填筑片石，并按要求開設(shè)生態(tài)孔，可為水體交換及水生物棲息提供良好條件，頂部實(shí)施綠化，在工程措施中融入生態(tài)景觀效果。

3 施工要點(diǎn)

3.1 水泥攪拌樁施工

待鉆機(jī)就位后，調(diào)整樁機(jī)豎直度和平整度，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后沿著導(dǎo)向架旋轉(zhuǎn)、切土，并攪拌下沉至加固深度。以0.4 和0.5 的水灰比以及10%、15%、18%的水泥摻量展開試樁[2]，1 種配合比至少試樁3 根。下沉至設(shè)計(jì)深度后，啟動(dòng)灰漿泵，將水泥漿液壓入軟土層內(nèi)，此后進(jìn)行提升、攪拌、噴漿操作，確保水泥漿液和軟弱土體充分拌和。

在一次攪拌沉降及提升噴漿施工結(jié)束后，按照同樣要求展開二次施工。攪拌沉降鉆速應(yīng)控制在1.0m/min之內(nèi)，提升攪拌速度則不超出0.8m/min，以70r/min 以上的轉(zhuǎn)速展開樁底攪拌并持續(xù)噴漿30s；下沉噴漿壓力應(yīng)控制在0.4～0.6MPa 之間。

待結(jié)束以上施工且水泥土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，鉆芯取樣并展開無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果最終所確定的水泥攪拌樁水灰比為0.5，水泥摻量為15%即186kg/m，樁徑700mm，鉆機(jī)提升速度0.8m/min，泵送時(shí)間為11min，并采取4 攪2 噴的施工工藝。

3.2 井點(diǎn)降水

根據(jù)測量放線所確定出的井點(diǎn)位置開挖排水溝，使小坑連接集水坑。在井點(diǎn)管底部插入直徑15～30mm 的膠管，并注水清洗，直到管口持續(xù)流出清水為止。將集水毛管鋪設(shè)在井點(diǎn)管線外側(cè)，并與水箱水泵相連，確保膠管各接頭均無漏氣情況。具體布置情況見圖2。

圖2 井點(diǎn)降水示意

3.3 開挖基槽

待完成護(hù)岸雙頭水泥攪拌樁施工任務(wù)且水泥土齡期達(dá)到28d 后，開挖護(hù)岸基槽，并在土方開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高段時(shí)預(yù)留出20cm 厚度，該用人工方式開挖土方，避免對地基造成較大擾動(dòng)。

3.4 塑鋼聯(lián)鎖板樁施工

在主軸線延長線處與邊樁相距20m 以外布設(shè)控制樁，按照設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以下50cm 的深度開挖基槽。為防止導(dǎo)架隨著板樁的施打而沉降變形，提升導(dǎo)架安裝質(zhì)量，應(yīng)使導(dǎo)架和板樁分離。在沉樁過程中，通過挖機(jī)臂提升振動(dòng)錘，使其豎直插入土體，并振動(dòng)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.5 混凝土施工

準(zhǔn)確測放軸線與控制邊線，并綁扎鋼筋；模板外側(cè)設(shè)置鋼管圍囹，并使用斜撐、對拉螺絲等緊固；伸縮縫聚乙烯泡沫硬塑料板必須與封頭板內(nèi)側(cè)密貼?；炷翝仓陂g，安排施工人員使用2 臺(tái)直徑50mm 振動(dòng)棒振搗，對于鋼筋布設(shè)密集區(qū)及樁頂、底板四周等區(qū)域，應(yīng)加密振搗。

等底板混凝土基礎(chǔ)澆筑且達(dá)到1.2MPa 的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，投測軸線。在安裝就位組合鋼模后還應(yīng)按設(shè)計(jì)要求安裝插銷和連接桿，并使用螺栓緊固，同時(shí)架設(shè)支撐確保模板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。按照2.0m 間距和1:10 坡度交錯(cuò)埋設(shè)φ100mm 泄水管。加固塊石應(yīng)選用近正方體形狀，粒徑不超出20～120cm，通過人工方式分開埋進(jìn)混凝土。塊石與混凝土構(gòu)件表面的距離以及相鄰塊石間距均必須在10cm 以上。在放置好塊石后立即澆筑混凝土施工，為防止貫穿性橫縫出現(xiàn)，必須交錯(cuò)搭接各層塊石。

在澆筑護(hù)岸墻身的過程中，應(yīng)使鋼模板與橡膠墊片重疊布置，同時(shí)將凸起椎體單元布設(shè)于橡膠墊片上。按照控制線支設(shè)模板后臨時(shí)加固，展開鋼模板垂直度施測后借助手拉葫蘆和鋼絲繩調(diào)整相應(yīng)誤差，符合設(shè)計(jì)要求后整體加固。采用與基礎(chǔ)澆筑相同的方法展開護(hù)岸墻身混凝土澆筑。待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆模，由于模板凸出椎體的存在，拆模后的混凝土表面會(huì)存在凹槽麻面。

3.6 混凝土灌縫

細(xì)石混凝土及漿砌石面灌縫所用的水泥漿液均使用強(qiáng)度等級(jí)42.5 的普通硅酸鹽水泥。灌縫前通過木樁及10m 間隔釘出具體的砌石位置，掛設(shè)斷面線后展開砌筑。每完成1 層面石砌筑后均應(yīng)將1 層細(xì)石混凝土填充于面石和護(hù)岸毛面墻身之間，并通過小型機(jī)械振搗密實(shí)。

3.7 生態(tài)護(hù)面施工

在成型并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的護(hù)岸墻身后部通常鋪設(shè)機(jī)織土工布，相鄰?fù)凉げ及凑?0cm 寬度搭接，并使用麻線縫合。拋石棱塊重量應(yīng)不超出10～100kg 范圍，大小搭配，在拋填前必須采取有效措施保護(hù)護(hù)岸墻后排水管。在鋪設(shè)好土工布的基礎(chǔ)上施工碎石倒濾層，并按照設(shè)計(jì)斷面形式鋪碎石料；最后通過回填土覆蓋碎石墊層。

在完成邊坡回填后，應(yīng)清理并平整邊坡坡面，確保無凸起硬物、溝坑和凹陷。將運(yùn)抵施工現(xiàn)場的種植土以人工方式裝入長800mm、寬500mm、厚200mm 的生態(tài)袋，袋體主要為丙綸針刺無紡布材料。按照1:1.5 的坡度分層碼放生態(tài)袋，并按設(shè)計(jì)要求騎縫擺放標(biāo)準(zhǔn)扣，并確保結(jié)構(gòu)密實(shí)穩(wěn)固。

4 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析

根據(jù)航道工程實(shí)際，重力式生態(tài)護(hù)岸墻身設(shè)計(jì)高度應(yīng)控制在2.8～5.2m 之間，護(hù)岸頂高程應(yīng)按照最高通航水位+0.8m 確定，同時(shí)應(yīng)充分考慮到最高、最低通航水位設(shè)計(jì)值之間可能存在的1.5～2.0m 的差值。填土重度17.6kN/m3，飽和重度18.7kN/m3，內(nèi)外摩擦角分別為30°和10°；拋石棱體重度與飽和重度為16.8kN/m3和20.6kN/m3，內(nèi)外摩擦角依次為45°和15°；底板與河道護(hù)岸土體表面之間的摩擦系數(shù)按0.41 取值。

在考慮持久組合高水位和低水位的工況下，該內(nèi)河航道重力式生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表1。根據(jù)表中結(jié)果，對于設(shè)計(jì)高水位，抗滑安全系數(shù)值不小于1.10，抗傾覆安全系數(shù)值不小于2.25；對于設(shè)計(jì)低水位，抗滑安全系數(shù)和抗傾覆安全系數(shù)分別不小于1.04和2.15。說明該內(nèi)河航道重力式生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定系數(shù)完全符合《堤防工程施工規(guī)范》（SL260-2018），在設(shè)計(jì)低水位的最不利工況下，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際，在底板下打設(shè)樁機(jī)或增設(shè)前趾[3]，以提升結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定性能。

表1 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

5 結(jié)論

結(jié)合工程應(yīng)用結(jié)果可以看出，本文所提出的內(nèi)河航道重力式生態(tài)護(hù)岸施工快速，質(zhì)量有保證，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及消浪效果良好，對于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土及粉質(zhì)粘土軟弱地基較為適用，建成后可在增強(qiáng)航道護(hù)岸加固效果的同時(shí)，增強(qiáng)生態(tài)景觀效果。當(dāng)前，新建航道邊坡生態(tài)防護(hù)是生態(tài)文明建設(shè)的重點(diǎn)方面，重力式生態(tài)護(hù)岸工藝在軟弱地層航道建設(shè)中必將迎來廣闊的應(yīng)用前景。