鉸接式矩陣護(hù)坡施工技術(shù)

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)的護(hù)坡技術(shù)受水流長(zhǎng)期沖刷、淘蝕作用，易產(chǎn)生塌坡崩岸險(xiǎn)情，預(yù)拼裝矩陣連塊空間區(qū)域受限，大型設(shè)備無法布置，垂直運(yùn)輸裝配就位困難等難點(diǎn)，本文研究了一種新型鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡來提高其抗沖刷和抗滑坡的能力。通過室內(nèi)試驗(yàn)、工藝試驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)踐，提出了采用坡面平整、鋪設(shè)土工布、放樣排版、鋪設(shè)基準(zhǔn)塊、人工穿鋼絲繩逐塊拼裝的鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡施工方法，有效解決長(zhǎng)緩坡鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡施工難題，并將其運(yùn)用到實(shí)踐工程中。實(shí)踐表明鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡施工技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：鉸接式矩陣砌塊；護(hù)坡；抗沖刷和抗滑坡

中圖分類號(hào)：TV 85" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

堤防工程對(duì)保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要。護(hù)坡作為堤防的重要組成部分，具有抗沖刷和穩(wěn)定河道結(jié)構(gòu)的功能。在我國(guó)，傳統(tǒng)的護(hù)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(yīng)用于河岸和水庫(kù)的防護(hù)中[1]，但傳統(tǒng)剛性襯砌護(hù)坡面臨耐久性差、適應(yīng)性不足等問題。尤其在不良地質(zhì)條件下，傳統(tǒng)護(hù)坡易發(fā)生破壞和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)[2]，預(yù)拼裝矩陣連塊空間區(qū)域受限，垂直運(yùn)輸裝配就位困難[3-4]。

為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，本文提出了一種新型鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡技術(shù)。該技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)剛性護(hù)坡的穩(wěn)固性和柔性護(hù)坡的適應(yīng)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(nèi)試驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)踐，本文研發(fā)了一套針對(duì)長(zhǎng)緩坡鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡的施工方法，包括坡面平整、鋪設(shè)土工布、放樣排版、鋪設(shè)基準(zhǔn)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(hù)坡質(zhì)量。應(yīng)用鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡技術(shù)，可以保障水利堤壩的長(zhǎng)期安全運(yùn)行，為堤防工程的建設(shè)提供新的解決方案。

1 鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡

1.1 結(jié)構(gòu)型式

鉸接矩陣護(hù)坡系統(tǒng)由一組預(yù)制混凝土塊構(gòu)成，這些混凝土塊在尺寸、形狀和質(zhì)量上均保持一致。通過一系列橫向繩索，這些繩索穿過每個(gè)塊體內(nèi)部的預(yù)制孔，將混凝土塊相互連接，形成一個(gè)連鎖型的柔性矩陣。這樣設(shè)計(jì)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(jiān)實(shí)的保障。

矩陣護(hù)坡砌塊其規(guī)格為長(zhǎng)589mm×寬443mm×厚120mm，閉孔型開孔率為10%，每塊質(zhì)量為40kg，抗壓強(qiáng)度≥30MPa，吸水率≤8%，連接材質(zhì)為￠8的鍍鋅鋼索或不銹鋼索，每平方為4.1塊，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)矩陣為15.6㎡，砌塊作為現(xiàn)代建筑領(lǐng)域廣泛使用的建材之一，其生產(chǎn)過程嚴(yán)謹(jǐn)而高效。制備過程中不可或缺的是高質(zhì)量的細(xì)石混凝土。細(xì)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(qiáng)度和優(yōu)異的耐久性。具體型式如圖1所示。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

技術(shù)特點(diǎn)如下。1）力學(xué)性能好，抗流體沖擊力強(qiáng)。超強(qiáng)的鉸接式護(hù)坡的自鎖結(jié)構(gòu)，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(jié)合摩擦力將剛性的護(hù)坡做了柔性的處理結(jié)構(gòu)，具有可靠的穩(wěn)定性。當(dāng)鉸接式矩陣護(hù)坡防浪護(hù)土矩陣系統(tǒng)遇到渠道小規(guī)模變形（由沉陷結(jié)冰、滑坡、膨脹土等引起的）時(shí)，具有高度的適應(yīng)性?？箾_刷能力強(qiáng)，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(dǎo)致土體侵蝕。2）易安裝，可重復(fù)使用，兼容性強(qiáng)。使用橫向鋼索鏈接進(jìn)行預(yù)制塊安裝，操作簡(jiǎn)便易實(shí)施。矩陣砌塊有襯底技術(shù)，使其耐用持久，大大節(jié)省了后期維修費(fèi)用，還可以重復(fù)使用，對(duì)河道的長(zhǎng)久維修具有經(jīng)濟(jì)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(hù)坡施工順利進(jìn)行，須先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)勘察，并準(zhǔn)確記錄勘察資料?；诳辈熨Y料，設(shè)計(jì)施工方案，并合理規(guī)劃和使用所需材料。在施工過程中，嚴(yán)格遵循既定步驟操作，并由施工監(jiān)理全程跟蹤以保證質(zhì)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(shè)計(jì)要求削坡、平整下墊土坡坡面，并壓實(shí)坡面。鉸接式護(hù)坡對(duì)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(nèi)，坡面修平的要點(diǎn)如下。1）測(cè)量人員全程跟蹤坡面修整處理，削坡過程掛線放樣，及時(shí)校核修整，測(cè)量點(diǎn)間隔按照坡頂、坡面、坡腳縱橫向每5m設(shè)置測(cè)控點(diǎn)，提高削坡精度。2）對(duì)挖機(jī)斗齒進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，采用在斗齒加裝鋼刮板的形式進(jìn)一步提高削坡平整度，消除普通挖機(jī)斗齒削坡產(chǎn)生的齒痕和坡面松動(dòng)。

2.2 土工布鋪設(shè)

目前堤壩護(hù)坡工程中過濾層使用最多的是土工布，其韌性好、滲透性強(qiáng)，能夠使護(hù)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(jìn)行鋪設(shè)，布面要平整，松弛不可緊繃，并適當(dāng)留有變形余量，并盡可能預(yù)先拼接成幅，減少搭接，鋪設(shè)要點(diǎn)如下。1）應(yīng)自下而上進(jìn)行坡面鋪設(shè)，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(jìn)行。3）堤頂段應(yīng)預(yù)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(shè)好后，應(yīng)避免日光照射，隨鋪隨填，或采取保護(hù)措施。

2.3 鉸鏈?zhǔn)骄仃噳K鋪設(shè)

2.3.1 鋪設(shè)位置放樣排版

首先，在施工現(xiàn)場(chǎng)選擇一條放樣基準(zhǔn)線作為放樣的起始線。其次，在放樣過程中要保證鉸鏈?zhǔn)骄仃噳K間的位置是平行和垂直的，以保證后續(xù)的鉸鏈?zhǔn)骄仃噳K拼裝時(shí)能夠準(zhǔn)確無誤。再次，在完成放樣排版后，對(duì)標(biāo)記的位置進(jìn)行仔細(xì)檢查，保證所有鉸鏈?zhǔn)骄仃噳K的位置和尺寸都符合設(shè)計(jì)要求。最后，根據(jù)放樣的結(jié)果，將編制放樣圖作為施工指導(dǎo)和備案。

2.3.2 鋪設(shè)基準(zhǔn)塊

以放樣排版的基準(zhǔn)線為準(zhǔn)，根據(jù)放樣排版中標(biāo)記的基準(zhǔn)塊位置，在基準(zhǔn)線上逐個(gè)標(biāo)記基準(zhǔn)塊的位置，完成基準(zhǔn)塊鋪設(shè)并仔細(xì)檢查，保證每個(gè)基準(zhǔn)塊的位置和水平度都符合要求。

2.3.3 鉸鏈?zhǔn)骄仃噳K鋪設(shè)

傳統(tǒng)的預(yù)制塊護(hù)坡施工主要是將強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的預(yù)制塊運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，人工二次搬運(yùn)到工作倉(cāng)面進(jìn)行安砌。鉸接式預(yù)制塊按單位面積鋪設(shè)量規(guī)劃垂直運(yùn)輸，避免二次搬運(yùn)損壞土工布。從下向上鋪筑，邊鋪邊穿鋼索，并人工對(duì)齊保證其美觀。在單片鋪設(shè)完成后采用緊繩器拉緊矩陣片，并用繩扣鎖定；遇轉(zhuǎn)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(yùn)、鋪設(shè)、校正工具，提高質(zhì)量和安全性。

2.4 分縫與收邊處理

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

2.5 質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收

鉸鏈塊矩陣護(hù)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(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收，加強(qiáng)工序控制。

須及時(shí)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(dá)標(biāo)等），避免返工，提高施工質(zhì)量和效率。鉸接式護(hù)坡施工剖面如圖4所示。

3 鉸接式護(hù)坡施工工藝特點(diǎn)

該施工工藝可以在不占用堤頂?shù)缆返那闆r下進(jìn)行施工，且不需要利用大型吊裝機(jī)械設(shè)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(fēng)險(xiǎn)，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(shè)土工布等措施，可以保證鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡施工的穩(wěn)定性以及質(zhì)量可靠性。

針對(duì)堤壩不規(guī)則坡面，可以隨坡面線性靈活調(diào)整鉸接塊矩陣板塊大小，適用于任何復(fù)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(shí)施成本低，同時(shí)施工效率高，鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡施工更加高效節(jié)約。

4 實(shí)施情況

江西鄱陽(yáng)縣河湖岸線生態(tài)保護(hù)修復(fù)（一期）PPP項(xiàng)目是長(zhǎng)江大保護(hù)工程之一，涉及堤線修復(fù)治理長(zhǎng)度約102.9km，其中縣城防洪圈采用鉸接式矩陣護(hù)坡，全長(zhǎng)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(yīng)用本鉸接式護(hù)坡施工工藝，避免了大型設(shè)備進(jìn)場(chǎng)組織困難，減少設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)用，又降低了大型設(shè)備安裝及吊裝施工過程的安全風(fēng)險(xiǎn)，采用現(xiàn)場(chǎng)拼裝形式可以多工作面同時(shí)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(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益20萬元，節(jié)約工期約20天。

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

5 結(jié)語

鉸接式矩陣砌塊具有抗沖刷、易安裝及兼容性強(qiáng)的特點(diǎn)，堤防工程鉸接式矩陣護(hù)坡施工技術(shù)在經(jīng)濟(jì)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(diǎn)，便于操作，適用于各種復(fù)雜線性的堤壩工程，因此擴(kuò)大矩陣式護(hù)坡應(yīng)用范圍，有效保證了施工工期及工程順利運(yùn)行，該項(xiàng)護(hù)坡施工技術(shù)有著廣泛的推廣運(yùn)用前景。

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