漿砌石護(hù)坡施工技術(shù)在天紅鎮(zhèn)防洪工程中的應(yīng)用

蔡 華

(浩喬建設(shè)集團(tuán)有限公司,南昌 330006)

1 工程概述

天紅鎮(zhèn)位于江西省北部、彭澤縣西南部,面積119km2,耕地0.11萬hm2,水面66.7hm2,人口近1.5萬人。轄廟前、天紅、先鋒、天紅農(nóng)科所、團(tuán)結(jié)、大港、前山、鳳鳴、武山、馮山等10個(gè)行政村,鎮(zhèn)政府駐廟前街,距縣城25km。定(山)龍(宮洞)公路過境,天紅鎮(zhèn)鎮(zhèn)中心地處著名的旅游勝地龍宮洞烏龍山下。太平河水系是穿越天紅鎮(zhèn)的主要河流。

太平河為長江下游上段右岸的一級(jí)小支流,發(fā)源于懷玉山余脈彭澤縣境內(nèi)武山北麓,主流自南向北流經(jīng)彭澤縣天紅鎮(zhèn)、太平關(guān)鄉(xiāng),至太平關(guān)鄉(xiāng)畢家渡注入芳湖,經(jīng)芳湖調(diào)蓄后匯入長江,河長約34km,集雨面積264km2。太平河流域主要由東澗水、葡萄港、陽家水、馬跡嶺水、袁家水、蓮花水等支流匯合而成,太平河的上中游段位于天紅鎮(zhèn),因而此河段又稱天紅河。

2 工程建設(shè)的必要性

該工程治理河段屬雨洪型河道,洪水是從大雨中產(chǎn)生的,通常從四月份開始,該地區(qū)就會(huì)有洪水,但是洪峰并不多;5、6月是流域發(fā)生洪災(zāi)的主要時(shí)期,其中以6月最為突出,常因強(qiáng)降雨而發(fā)生特大級(jí)洪水;7～9月,因臺(tái)風(fēng)的影響,也有短時(shí)的中度洪水。一次洪水發(fā)生的時(shí)間通常為1～3d,以1d以上的最多,其峰型與降水歷時(shí)、強(qiáng)度有關(guān),大部分是單峰尖峰,一次洪水的總流量以1天為最大。

太平河中下游地區(qū)地形平坦、低洼,受長江、芳湖、太平河三大洪水的綜合作用,往往會(huì)帶來洪水的威脅和洪災(zāi)。在歷史上,太平河地區(qū)經(jīng)常發(fā)生洪水,給人民帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和財(cái)產(chǎn)損失。例如,2016年洪澇災(zāi)害導(dǎo)致天紅鎮(zhèn)0.19萬人受災(zāi),農(nóng)作物0.1萬hm2、耕地80hm2、農(nóng)房倒塌、沖毀道路約2.1 km,損壞渠道3.0 km、橋梁2座、攔水堰11座,直接經(jīng)濟(jì)損失約1400萬元。

水利建設(shè)是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施,而水環(huán)境又是城市環(huán)境的關(guān)鍵,防洪是城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的保證。當(dāng)前,太平河地區(qū)防洪設(shè)施的防洪標(biāo)準(zhǔn)較低,堤壩低矮、單薄,又受亂挖、亂填、亂棄、道路橋梁分隔等因素的影響,導(dǎo)致河床淤積,河床起伏不定,堤坡雜草叢生,在汛期,洪水急劇上漲,容易致使河堤崩塌?，F(xiàn)有的防洪設(shè)施無法滿足地區(qū)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。為此,應(yīng)根據(jù)流域防洪規(guī)劃,加強(qiáng)防洪工程、疏浚河道、保持河道景觀、灌溉水位、生態(tài)濕地、改善城市水環(huán)境、改善人居環(huán)境,在天紅鎮(zhèn)境內(nèi)建立獨(dú)立、完整的防洪工程,進(jìn)一步提升天紅鎮(zhèn)的綜合防洪工程,將其建成安全、健康、生態(tài)的河流,是當(dāng)前河道疏浚工作的重點(diǎn)。

3 漿砌石護(hù)坡施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 合理選擇施工原材料

在使用漿砌石護(hù)坡技術(shù)時(shí),使用的物料包括水泥、砂、石料等,在進(jìn)入工地之前,砌筑材料必須經(jīng)過現(xiàn)場檢驗(yàn),砌塊材料必須硬質(zhì)、新鮮,不能有風(fēng)化、剝落、開裂等現(xiàn)象,表面無污垢、水銹、污泥等雜物,顏色要均勻一致。石料的飽和極限壓縮強(qiáng)度≥50MPa,外形尺寸應(yīng)當(dāng)相同,毛石應(yīng)為塊狀,若毛石尺寸較小,則不宜用作填塞縫,且不可超過氣體總量的25%,每一塊磚的最小邊長也應(yīng)>20cm[1]。

砌塊使用的砂粒必須嚴(yán)格控制,最小粒徑≥0.15mm,最大≤5.0mm,而細(xì)度模數(shù)控制在2.5～3.0范圍內(nèi)。砌筑材料的水泥種類、強(qiáng)度等指標(biāo)必須滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)水泥運(yùn)送至工地時(shí),要進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn),合格后,根據(jù)水泥的品種、強(qiáng)度等級(jí)、出廠日期等進(jìn)行合理儲(chǔ)存。若相關(guān)混凝土材料因受潮而發(fā)生板結(jié),則應(yīng)當(dāng)立即棄置并禁止再次使用,砌體水可選用河道水[2]。

計(jì)算思維最終的目的是通過建模等計(jì)算過程達(dá)到問題最有效最優(yōu)化的求解方案。因此，養(yǎng)成計(jì)算思維的第一步，就是了解用計(jì)算思維解決問題的一般方式，如圖所示。首先，便是將問題的情境呈現(xiàn)出來，使之能夠使用工具如計(jì)算機(jī)等進(jìn)行解決；接著對(duì)問題的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；之后，能夠?qū)栴}情境抽象成一個(gè)模型；之后，通過一系列有序的步驟，將此類問題(這個(gè)模型)的解決方案實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；通過實(shí)踐分析，判斷和識(shí)別出最有效的解決方案；最后，可將方案進(jìn)行深化推廣。

水泥砂漿的配比應(yīng)符合河道防洪設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和易性,并應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)合理地確定其用量,并在特定的施工中調(diào)整膠料的用量,再進(jìn)行試驗(yàn)以確定。在進(jìn)行砂漿拌和時(shí),要嚴(yán)格按試驗(yàn)所規(guī)定的配比進(jìn)行配料,摻入的水泥偏差為±2%,砂粒含量偏差為±3%,機(jī)械攪拌時(shí)間≥3min,漿料應(yīng)及時(shí)攪拌,并禁止使用已出現(xiàn)初凝的砂漿。

在本工程中的漿砌石護(hù)坡施工過程中,發(fā)現(xiàn)了灰漿強(qiáng)度不穩(wěn)定的情況,在工程監(jiān)理及相關(guān)部門的實(shí)時(shí)監(jiān)測下,發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度波動(dòng)較大,且均勻性較差,而低強(qiáng)度等級(jí)的砂漿質(zhì)量最差,其強(qiáng)度值明顯低于設(shè)計(jì)值。通過一系列的調(diào)查和分析,認(rèn)為造成該問題的主要原因是在配制砂漿時(shí),計(jì)量器具的精確度不夠,外加劑中的無機(jī)摻和料不夠精確,攪拌時(shí)間不夠長,砂漿試驗(yàn)塊無機(jī)粉的選取不具代表性。

3.2 漿砌石護(hù)坡施工要點(diǎn)

混凝土由水泥攪拌站集中輸送,由機(jī)動(dòng)翻斗車運(yùn)送到澆筑場地,混凝土墊層混凝土、擋墻混凝土、齒槽混凝土直接進(jìn)入料倉;底板混凝土、消力池混凝土、閘墩混凝土、護(hù)坦混凝土等均由履帶吊運(yùn)至倉庫;排架混凝土、橋面鋪裝混凝土由人力兩輪驅(qū)動(dòng),由吊車將混凝土抬起到澆筑高度,由人工推動(dòng)進(jìn)入倉內(nèi);手工清倉,振動(dòng)器壓實(shí)[3]。

1)水泥使用的是42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥。進(jìn)場時(shí),必須由生產(chǎn)廠家的質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告,并由施工單位進(jìn)行檢驗(yàn)。細(xì)集料選用自然砂,其細(xì)度系數(shù)為2.2～3.0。粗集料的超、遜徑含量是嚴(yán)格控制的,超直徑<5%、落后直徑<10%的。

2)在運(yùn)輸時(shí),必須采取措施確?；炷敛粫?huì)漏漿,攪拌料不會(huì)分開,不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象,也不會(huì)有過多的塌落。運(yùn)輸路線要平整,運(yùn)輸時(shí)間要盡可能短。

3)混凝土接近澆筑倉面,自由下落高度≤1.5m,鋼筋難以接近的位置≤2m,超出這個(gè)范圍時(shí),就必須采用緩慢下降的方法。

4)混凝土的澆注必須按照一定的厚度、順序和方向分層。在門槽周圍澆注混凝土?xí)r,應(yīng)保證兩邊混凝土的高度一致,且高度差不能>一塊磚?；炷翝沧⒈仨氝B續(xù)進(jìn)行,如果中途中斷,超出允許間隔時(shí)間,就按照工作縫進(jìn)行。

5)為了保證上、下層混凝土的振動(dòng)密實(shí)度和均勻性,振動(dòng)棒可以上下擺動(dòng),振動(dòng)的幅度在5～10cm之間。振動(dòng)棒的埋入深度,在振搗一次混凝土?xí)r,最好是振搗機(jī)的頭不與地基或老混凝土面接觸,但間距≤5 cm;在上部混凝土振搗時(shí),下層混凝土要在5cm處插入,以保證上部和下部的黏接。振動(dòng)錘的安裝間隔應(yīng)為振動(dòng)錘的有效工作半徑的1.5倍。

6)混凝土澆注完成后,必須對(duì)混凝土的表面和全部側(cè)面進(jìn)行噴水保養(yǎng),以保證混凝土表面的經(jīng)常濕潤。在澆注完成后,必須加強(qiáng)對(duì)低流型混凝土的養(yǎng)護(hù),并延長其養(yǎng)護(hù)期[4]。

7)在下雨天施工時(shí),要注意:沙石儲(chǔ)存庫的排水設(shè)施要暢通;澆注料倉表面要有充足的雨水防護(hù)措施;車輛要有防雨淋和防滑設(shè)備;加強(qiáng)對(duì)砂、骨料含水率的測量,并注意配合用量的調(diào)節(jié)。

8)1d內(nèi)的平均溫度連續(xù)5d<5℃,或連續(xù)5d內(nèi)的最低溫度低于-3℃,則按照冬季標(biāo)準(zhǔn)施工。此時(shí),要做好保溫、防凍等工作[5]。

9)表面要經(jīng)過手工或機(jī)械的處理,以達(dá)到平整要求。門槽區(qū)的不平度控制在3mm以內(nèi),垂直斜率<1/30,水平斜率<1∶10,其它不均勻度<5mm,垂直斜率<1∶20,水平坡度<1∶5。

3.3 勾縫

在漿砌石護(hù)坡施工中,勾縫是非常關(guān)鍵的一步,如果不能正確地進(jìn)行勾縫,很可能會(huì)產(chǎn)生空鼓,不僅會(huì)影響墻體的美觀度,而且會(huì)對(duì)整個(gè)砌體的密實(shí)度產(chǎn)生不利的影響。在砌體施工中,在外露部位要留出2cm深的縫隙,以便進(jìn)行勾縫,并盡可能地用平縫。在砌筑完成后24h內(nèi)進(jìn)行勾縫,若過早勾縫,則會(huì)造成勾縫失敗。

3.4 漿砌石養(yǎng)護(hù)

漿砌石養(yǎng)護(hù)是漿砌石護(hù)坡工程中的最后一道重要工序。在漿砌石養(yǎng)護(hù)中,采取了覆蓋草包的方式,根據(jù)外界溫度、濕度、風(fēng)力等條件,及時(shí)噴灑水分,使其保持濕潤,連續(xù)噴灑養(yǎng)護(hù)期不得少于14d。在施工過程中,不能將重物堆積在砌塊表面,否則會(huì)影響砌塊的穩(wěn)定。

4 堤坡穩(wěn)定復(fù)核

4.1 滲流穩(wěn)定

1)典型斷面選取:根據(jù)各條河道堤基地質(zhì)條件和堤身高度代表性,本次對(duì)各條選取二個(gè)典型斷面進(jìn)行滲流分析,分別為太平河樁號(hào)5+759斷面、6+558斷面。

2)計(jì)算工況:計(jì)算工況根據(jù)土堤工作狀況和荷載的性質(zhì)選定。因河道內(nèi)水位不是人為控制,且堤防高度不大,不考慮水位驟降時(shí)上游坡穩(wěn)定。因此,本次只計(jì)算臨水側(cè)為設(shè)計(jì)洪水位,背水側(cè)為相應(yīng)水位,穩(wěn)定滲流期下游坡滲流穩(wěn)定。

3)滲流計(jì)算:各典型斷面在設(shè)計(jì)工況下,進(jìn)行滲流計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 滲流計(jì)算結(jié)果表

由以上計(jì)算結(jié)果可知:通過計(jì)算各土層滲透比降均滿足規(guī)范要求,土體不會(huì)產(chǎn)生滲透變形破壞,同時(shí)逸出點(diǎn)滲透穩(wěn)定得到保證。

4.2 堤坡、岸坡穩(wěn)定分析

堤坡穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算的目的是驗(yàn)證大堤在堤體自重以及設(shè)計(jì)工況下的孔隙壓力作用下,堤坡是否穩(wěn)定,從而正確分析大堤現(xiàn)狀,判斷發(fā)生通過堤體或堤基的整體滑動(dòng)破壞的可能性,為大堤的安全運(yùn)行和科學(xué)管理提供理論依據(jù)。

1)計(jì)算工況:計(jì)算工況根據(jù)土堤工作狀況和荷載的性質(zhì)選定。因河道內(nèi)水位不是人為控制,且堤防高度不高,不考慮水位驟降時(shí)上游坡穩(wěn)定。本次選取兩種工況進(jìn)行上、下游坡穩(wěn)定計(jì)算,荷載組合如下:①設(shè)計(jì)洪水位下游坡穩(wěn)定計(jì)算;②死水位上游坡穩(wěn)定計(jì)算,即上游堤坡和岸坡穩(wěn)定。

2)計(jì)算結(jié)果:各典型斷面在不同工況下計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 整治后堤、岸坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表

由以上計(jì)算結(jié)果可知:大堤經(jīng)加高加固后,穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

5 結(jié) 語

綜上,漿砌石護(hù)岸是水利建設(shè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它在防洪領(lǐng)域具有舉足輕重的作用,是保證工程結(jié)構(gòu)安全與功能的關(guān)鍵,它直接關(guān)系到水利建設(shè)周邊地區(qū)的穩(wěn)定和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在漿砌石護(hù)坡施工中,要抓住技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié),從施工工藝、施工流程等方面進(jìn)行技術(shù)監(jiān)控,提高施工人員的素質(zhì)和意識(shí),以確保漿砌石護(hù)坡的施工質(zhì)量,從而為水利工程的高品質(zhì)發(fā)展提供幫助。