鉸接式矩陣護坡施工技術

摘 要：針對傳統(tǒng)的護坡技術受水流長期沖刷、淘蝕作用，易產生塌坡崩岸險情，預拼裝矩陣連塊空間區(qū)域受限，大型設備無法布置，垂直運輸裝配就位困難等難點，本文研究了一種新型鉸鏈式矩陣護坡來提高其抗沖刷和抗滑坡的能力。通過室內試驗、工藝試驗和應用實踐，提出了采用坡面平整、鋪設土工布、放樣排版、鋪設基準塊、人工穿鋼絲繩逐塊拼裝的鉸鏈式矩陣護坡施工方法，有效解決長緩坡鉸鏈式矩陣護坡施工難題，并將其運用到實踐工程中。實踐表明鉸鏈式矩陣護坡施工技術具有廣闊的應用前景。

關鍵詞：鉸接式矩陣砌塊；護坡；抗沖刷和抗滑坡

中圖分類號：TV 85" 文獻標志碼：A

堤防工程對保障人民生命財產安全和促進經濟發(fā)展至關重要。護坡作為堤防的重要組成部分，具有抗沖刷和穩(wěn)定河道結構的功能。在我國，傳統(tǒng)的護坡形式多種多樣，包括拋石、干砌石、漿砌石、混凝土板、瀝青混凝土以及柔性網(wǎng)狀織物等，這些形式廣泛應用于河岸和水庫的防護中[1]，但傳統(tǒng)剛性襯砌護坡面臨耐久性差、適應性不足等問題。尤其在不良地質條件下，傳統(tǒng)護坡易發(fā)生破壞和結構失穩(wěn)[2]，預拼裝矩陣連塊空間區(qū)域受限，垂直運輸裝配就位困難[3-4]。

為應對這些挑戰(zhàn)，本文提出了一種新型鉸鏈式矩陣護坡技術。該技術結合了傳統(tǒng)剛性護坡的穩(wěn)固性和柔性護坡的適應性，具有出色的防沖刷性能、穩(wěn)定性、透水性和植草兼容性[5]。通過室內試驗和應用實踐，本文研發(fā)了一套針對長緩坡鉸鏈式矩陣護坡的施工方法，包括坡面平整、鋪設土工布、放樣排版、鋪設基準塊以及人工穿鋼絲繩逐塊拼裝等步驟。

這種施工方法不僅解決了施工難題，降低了吊裝交叉作業(yè)的安全隱患，還提高了施工效率和護坡質量。應用鉸鏈式矩陣護坡技術，可以保障水利堤壩的長期安全運行，為堤防工程的建設提供新的解決方案。

1 鉸鏈式矩陣護坡

1.1 結構型式

鉸接矩陣護坡系統(tǒng)由一組預制混凝土塊構成，這些混凝土塊在尺寸、形狀和質量上均保持一致。通過一系列橫向繩索，這些繩索穿過每個塊體內部的預制孔，將混凝土塊相互連接，形成一個連鎖型的柔性矩陣。這樣設計不僅能夠有效抵抗水流的沖刷，還能有效防止水土流失，為坡面的安全提供了堅實的保障。

矩陣護坡砌塊其規(guī)格為長589mm×寬443mm×厚120mm，閉孔型開孔率為10%，每塊質量為40kg，抗壓強度≥30MPa，吸水率≤8%，連接材質為￠8的鍍鋅鋼索或不銹鋼索，每平方為4.1塊，一個標準矩陣為15.6㎡，砌塊作為現(xiàn)代建筑領域廣泛使用的建材之一，其生產過程嚴謹而高效。制備過程中不可或缺的是高質量的細石混凝土。細石混凝土由精心配比的骨料、水泥、水和其他添加劑混合而成，可以保證其高強度和優(yōu)異的耐久性。具體型式如圖1所示。

1.2 技術特點

技術特點如下。1）力學性能好，抗流體沖擊力強。超強的鉸接式護坡的自鎖結構，采用楔形棒槽，四邊穿插式組裝，塊與塊間形成巨大的摩擦，結合摩擦力將剛性的護坡做了柔性的處理結構，具有可靠的穩(wěn)定性。當鉸接式矩陣護坡防浪護土矩陣系統(tǒng)遇到渠道小規(guī)模變形（由沉陷結冰、滑坡、膨脹土等引起的）時，具有高度的適應性。抗沖刷能力強，在高速水流以及其他惡劣環(huán)境下可以保持完整的面層，以免導致土體侵蝕。2）易安裝，可重復使用，兼容性強。使用橫向鋼索鏈接進行預制塊安裝，操作簡便易實施。矩陣砌塊有襯底技術，使其耐用持久，大大節(jié)省了后期維修費用，還可以重復使用，對河道的長久維修具有經濟效益。鉸接式矩陣塊如圖2所示。

2 主要施工工藝

為保證鉸接式混凝土矩陣砌塊護坡施工順利進行，須先對現(xiàn)場進行詳細勘察，并準確記錄勘察資料?；诳辈熨Y料，設計施工方案，并合理規(guī)劃和使用所需材料。在施工過程中，嚴格遵循既定步驟操作，并由施工監(jiān)理全程跟蹤以保證質量。具體的施工流程如圖3所示。

2.1 坡面修整

在施工前清除坡面上的垃圾、雜草和石粒等雜物，根據(jù)設計要求削坡、平整下墊土坡坡面，并壓實坡面。鉸接式護坡對坡面平整度精度要求較高，因此須將坡面平整度控制在±2cm內，坡面修平的要點如下。1）測量人員全程跟蹤坡面修整處理，削坡過程掛線放樣，及時校核修整，測量點間隔按照坡頂、坡面、坡腳縱橫向每5m設置測控點，提高削坡精度。2）對挖機斗齒進行改良設計，采用在斗齒加裝鋼刮板的形式進一步提高削坡平整度，消除普通挖機斗齒削坡產生的齒痕和坡面松動。

2.2 土工布鋪設

目前堤壩護坡工程中過濾層使用最多的是土工布，其韌性好、滲透性強，能夠使護坡面的水自由出入，防止坡面土體侵蝕破壞，保證河岸土體完整性[5]。

土工布由人工進行鋪設，布面要平整，松弛不可緊繃，并適當留有變形余量，并盡可能預先拼接成幅，減少搭接，鋪設要點如下。1）應自下而上進行坡面鋪設，坡面土工布采用“U”形釘沿坡面釘錨牢固。2）采用雙線包縫拼合，所有的縫合必須要連續(xù)進行。3）堤頂段應預留1m左右，防止鉸接塊施工過程土工布下滑，無法滿鋪坡面。4）在土工布鋪設好后，應避免日光照射，隨鋪隨填，或采取保護措施。

2.3 鉸鏈式矩陣塊鋪設

2.3.1 鋪設位置放樣排版

首先，在施工現(xiàn)場選擇一條放樣基準線作為放樣的起始線。其次，在放樣過程中要保證鉸鏈式矩陣塊間的位置是平行和垂直的，以保證后續(xù)的鉸鏈式矩陣塊拼裝時能夠準確無誤。再次，在完成放樣排版后，對標記的位置進行仔細檢查，保證所有鉸鏈式矩陣塊的位置和尺寸都符合設計要求。最后，根據(jù)放樣的結果，將編制放樣圖作為施工指導和備案。

2.3.2 鋪設基準塊

以放樣排版的基準線為準，根據(jù)放樣排版中標記的基準塊位置，在基準線上逐個標記基準塊的位置，完成基準塊鋪設并仔細檢查，保證每個基準塊的位置和水平度都符合要求。

2.3.3 鉸鏈式矩陣塊鋪設

傳統(tǒng)的預制塊護坡施工主要是將強度達到設計要求的預制塊運至施工現(xiàn)場，人工二次搬運到工作倉面進行安砌。鉸接式預制塊按單位面積鋪設量規(guī)劃垂直運輸，避免二次搬運損壞土工布。從下向上鋪筑，邊鋪邊穿鋼索，并人工對齊保證其美觀。在單片鋪設完成后采用緊繩器拉緊矩陣片，并用繩扣鎖定；遇轉彎、分縫等，提前裁切半塊過渡。為避免劃傷土工布和人員傷害，自制搬運、鋪設、校正工具，提高質量和安全性。

2.4 分縫與收邊處理

由于坡面不規(guī)則，預制塊鋪設平整度及銜接控制難度大，因此在施工中，要嚴格控制安裝平整度，邊穿鋼索、邊調整、邊緊固，保證銜接緊密、平整順直。設置分縫來調整坡面轉彎段，分縫部位用混凝土回填，縫內設聚氨酯閉孔泡沫板解決變形伸縮問題。在整版矩陣鋪設后，須掛線檢查平整度、線性等。人工精調鉸接塊位置，補縫處理不規(guī)則區(qū)，收緊鋼繩并鎖定。澆筑兩側及頂部封邊、壓頂混凝土，保證線性順直美觀。

2.5 質量檢測驗收

鉸鏈塊矩陣護坡施工由于需要逐塊穿鋼絲繩拼裝，整改困難，因此，從坡面清理到鋪土工布，須全面介入質量檢測驗收，加強工序控制。

須及時處理常見問題（例如鉸接塊缺棱掉角、線性不順、拼裝間隙不均勻、線性不順直、整體坡面高低起伏大、平整度不達標等），避免返工，提高施工質量和效率。鉸接式護坡施工剖面如圖4所示。

3 鉸接式護坡施工工藝特點

該施工工藝可以在不占用堤頂?shù)缆返那闆r下進行施工，且不需要利用大型吊裝機械設備，在坡面即可施工，以此消除吊裝交叉作業(yè)安全隱患，大幅降低施工安全風險，為其他工序施工留出了施工空間。該施工工藝通過采用坡面修整、鋪設土工布等措施，可以保證鉸鏈式矩陣護坡施工的穩(wěn)定性以及質量可靠性。

針對堤壩不規(guī)則坡面，可以隨坡面線性靈活調整鉸接塊矩陣板塊大小，適用于任何復雜坡面線性鉸鏈塊鋪筑形態(tài)，保證鋪筑完成整體外觀線性美觀。

該施工工藝的實施成本低，同時施工效率高，鉸鏈式矩陣護坡施工更加高效節(jié)約。

4 實施情況

江西鄱陽縣河湖岸線生態(tài)保護修復（一期）PPP項目是長江大保護工程之一，涉及堤線修復治理長度約102.9km，其中縣城防洪圈采用鉸接式矩陣護坡，全長1.1km。白蟻防治施工于2022年11月1日開工，2023年5月31日完工，應用本鉸接式護坡施工工藝，避免了大型設備進場組織困難，減少設備進出場費用，又降低了大型設備安裝及吊裝施工過程的安全風險，采用現(xiàn)場拼裝形式可以多工作面同時施工，施工工期有保障，堤頂?shù)缆吠ㄐ谢静皇苡绊?，解決了施工影響周邊居民出行的問題，產生直接經濟效益20萬元，節(jié)約工期約20天。

該施工工藝有經濟節(jié)約、安全可靠、施工節(jié)奏可控等特點，施工方便，適用于各種復雜線性的堤壩工程，有效保證施工工期及工程順利運行，可為類似工程的施工提供重要參考。

5 結語

鉸接式矩陣砌塊具有抗沖刷、易安裝及兼容性強的特點，堤防工程鉸接式矩陣護坡施工技術在經濟節(jié)約、安全可靠、施工節(jié)奏統(tǒng)籌安排等方面有突出優(yōu)點，便于操作，適用于各種復雜線性的堤壩工程，因此擴大矩陣式護坡應用范圍，有效保證了施工工期及工程順利運行，該項護坡施工技術有著廣泛的推廣運用前景。

參考文獻

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