混凝土聯(lián)鎖塊軟體排在潮汐河道防護(hù)工程中的應(yīng)用

王亞莉，鄒國(guó)語(yǔ)，李保紅

(湖北大禹水利水電建設(shè)有限責(zé)任公司，武漢 430061)

1 工程概況

木蘭溪位于東南沿海，是福建“五江一溪”重要河流之一，也是閩中最大的河流。其發(fā)源于仙游縣西苑鄉(xiāng)，由西向東橫貫仙游縣和莆田市區(qū)經(jīng)興化灣注入東海，全長(zhǎng)105km，流域面積超過(guò)1732km2。木蘭溪河道從木蘭陂至三江口入海段為感潮河道，平均比降為0.45‰，潮水為半日潮型 。根據(jù)多年資料，由于洪水期水流速度超過(guò)4m/s，因此，無(wú)論是潮水還是洪水，都會(huì)對(duì)河道造成嚴(yán)重沖刷。

2 河道防護(hù)方案選擇

為了減少潮水和洪水對(duì)河道的沖刷，有兩種方案可供選擇:?采用傳統(tǒng)的拋石護(hù)底方案;?采用軟體排護(hù)底方案，即采用混凝土聯(lián)鎖塊軟體排對(duì)河道底部進(jìn)行壓護(hù)，不但解決了河道底部被水流沖刷破壞的問(wèn)題，而且能適應(yīng)河道淤泥質(zhì)土極容易發(fā)生變形的情況。經(jīng)過(guò)綜合比較，選用第二種方案。混凝土聯(lián)鎖塊軟體排是利用土工織物縫接成一定尺寸的排布(也稱(chēng)基布)，在排布上覆蓋用丙綸繩絞接的混凝土預(yù)制板塊，作為一種可適應(yīng)基礎(chǔ)變形、類(lèi)似排體狀的結(jié)構(gòu)。

3 聯(lián)鎖塊軟體排施工工藝

聯(lián)鎖塊軟體排防護(hù)施工分為兩部分:聯(lián)鎖塊的制作和聯(lián)鎖塊的鋪筑成排。

3.1 施工流程

首先將制作好的檢查合格后的預(yù)制聯(lián)鎖塊用吊運(yùn)設(shè)備裝入駁殼船運(yùn)至放排船處，通過(guò)其船頭和船尾兩端桁架上的電動(dòng)葫蘆吊運(yùn)安裝在已經(jīng)鋪好的基布上;再用50～60cm長(zhǎng)的丙綸繩將排體間、排與基布綁扎牢固，將放排船的后退基布和排體一起緩緩沉入河道底部。當(dāng)潮水退落后將出露在水面外的連鎖塊間的雜物清理干凈，而后用與聯(lián)鎖塊同樣強(qiáng)度標(biāo)號(hào)的混凝土灌入縫隙，形成完整的軟體排結(jié)構(gòu)。

工藝流程:聯(lián)鎖塊制作→聯(lián)鎖塊吊運(yùn)→聯(lián)鎖塊間綁扎→聯(lián)鎖塊沉入→排間水下綁扎→灌縫。

3.2 施工技術(shù)特點(diǎn)

3.2.1 聯(lián)鎖塊的制作

混凝土聯(lián)鎖塊制作是將拌制好的混凝土裝入已經(jīng)架設(shè)好的并植入連鎖材料丙綸繩的鋼模具內(nèi)，經(jīng)過(guò)振搗、收面、養(yǎng)生、脫模，制成合格的聯(lián)鎖塊。其施工工藝流程除了增加植入丙綸繩外，其他與普通混凝土預(yù)制塊制作一樣。

a.模具及丙綸繩的植入。首先將模具固定在預(yù)制場(chǎng)地，單塊預(yù)制塊尺寸為40cm×40cm×16cm(長(zhǎng)×寬×高)，塊間距為10cm，每一套模具尺寸為1.9m×2.4m(長(zhǎng)×寬)。模具及隔板底側(cè)均開(kāi)有約1.6cm×8cm(寬×高)的馬蹄形槽口，便于將φ16的丙綸繩穿入模具內(nèi)。一套模具一次可生產(chǎn)由20塊預(yù)制塊聯(lián)鎖組成的一片聯(lián)鎖塊體，預(yù)制成型的聯(lián)鎖塊如下圖所示。

預(yù)制成型混凝土聯(lián)鎖塊單片示意圖

在模具拼裝前，要求將模具內(nèi)壁的混凝土殘留物清理干凈，模具外框固定牢固后不能有大的變形，內(nèi)部隔板支撐間距均勻。為了防止模具在混凝土裝入后出現(xiàn)變形，模具外壁需用絲桿螺母固定。單塊預(yù)制塊內(nèi)丙綸繩十字交叉打結(jié)，丙綸繩的走線纏繞方法見(jiàn)左下方示意圖。

b.聯(lián)鎖塊預(yù)制。檢查模具安裝和丙綸植入纏繞符合要求后，將拌制好的C25混凝土通過(guò)混凝土運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)并澆入模具內(nèi)，用倒鉤插入混凝土內(nèi)提起丙綸繩，使得丙綸繩處于預(yù)制塊的中部，并用插入式振搗棒將混凝土振搗密實(shí)，直至混凝土表面不再泛泡為止，用刮板收光混凝土表面。

c.聯(lián)鎖塊的脫模及吊運(yùn)。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，一般在澆筑混凝土后3～4小時(shí)內(nèi)即可脫模。脫模時(shí)間不能太早，防止損傷預(yù)制塊的棱角;也不能太遲，太遲則不易脫模。同時(shí)脫模時(shí)間與季節(jié)有關(guān)，一般夏季早一點(diǎn)，春秋季可適當(dāng)遲一點(diǎn)。

脫模后的預(yù)制塊還需要在場(chǎng)地養(yǎng)生14d左右，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上時(shí)，即可用吊運(yùn)機(jī)械將其吊起集中堆放。堆放地不能暴露在陽(yáng)光下，必要時(shí)加以覆蓋遮陽(yáng)布，堆層高度不超過(guò)10層。

d.聯(lián)鎖塊的養(yǎng)生。由于預(yù)制塊體積較小，水分很容易蒸發(fā)，因此須及時(shí)灑水養(yǎng)生，保證混凝土質(zhì)量。該項(xiàng)目地處沿海，受海風(fēng)影響，夏季需在收面后2h內(nèi)開(kāi)始灑水，春秋兩季在收面后3h左右開(kāi)始灑水，冬季預(yù)制養(yǎng)生初次灑水的時(shí)間要適當(dāng)延長(zhǎng)。灑水采用噴霧器均勻濕潤(rùn)噴灑，保持混凝土表面的濕潤(rùn)，必要時(shí)覆蓋養(yǎng)生膜，一般每天至少灑水4次。

e.質(zhì)量檢查。從脫模開(kāi)始直至養(yǎng)生結(jié)束，須對(duì)預(yù)制塊的質(zhì)量進(jìn)行檢查。脫模至養(yǎng)生期間主要檢查預(yù)制塊的外觀質(zhì)量，比如:有無(wú)蜂窩麻面、缺棱少角、外觀尺寸不滿足要求等問(wèn)題。一般要求其外觀尺寸偏差為±5cm，超過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)視為外觀質(zhì)量不合格。養(yǎng)生結(jié)束投入使用前除了正常的混凝土試件取樣檢查外，還需要在實(shí)體預(yù)制塊上鉆孔取芯檢驗(yàn)其實(shí)際抗壓強(qiáng)度，并與設(shè)計(jì)強(qiáng)度C25進(jìn)行比較。抽查預(yù)制塊一般每5000m2取一組試樣，達(dá)不到抗壓強(qiáng)度要求的視為不合格，作廢品處理。報(bào)廢的方式是割斷丙綸繩，并運(yùn)離出場(chǎng)廢棄。

3.2.2 聯(lián)鎖塊的鋪筑成排

a.聯(lián)鎖塊的運(yùn)輸。聯(lián)鎖塊制作完成28d后，即可通過(guò)吊裝機(jī)械將預(yù)制塊吊入駁殼船，運(yùn)至放排船的端部。放排船屬于專(zhuān)用特殊的船只，船體長(zhǎng)度20m，一側(cè)船舷制作成放倒的門(mén)板狀，向水中傾斜約15°，另一側(cè)船舷固定電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)裹有基布的卷筒，船體兩端架設(shè)裝有兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆的桁架，便于吊運(yùn)聯(lián)鎖塊上船。

b.聯(lián)鎖塊的鋪筑。在河兩岸對(duì)應(yīng)位置處分別設(shè)置垂直河道的錨固樁，配置兩道鋼索，將放排船平行穿引固定，船體順河道方向，允許其沿著鋼索垂直河道滑移。由于放排船本身沒(méi)有動(dòng)力，當(dāng)漲潮時(shí)在潮水的高水位狀況下，用岸上的牽引設(shè)備把放排船拉至放排部位的端部，將單片聯(lián)鎖塊吊放在放排船的基布上，而后用50～60cm長(zhǎng)的短截丙綸繩將軟體排和基布綁扎在一起。同時(shí)單片聯(lián)鎖塊間也綁扎在一起，綁扎應(yīng)牢固，不得漏綁，這樣就形成了一個(gè)類(lèi)似竹排狀柔軟的整體結(jié)構(gòu)。

退潮時(shí)放排船在鋼索的約束下倒退著向河道中心移動(dòng)，同時(shí)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)綁扎有聯(lián)鎖塊的基布隨著放排船的移動(dòng)緩緩沉入水底，即形成一幅軟體排。單次軟體排幅寬度為18m，一個(gè)潮水期可以放置500m2。

c.幅間水下綁扎。在成排結(jié)束后對(duì)相鄰兩幅排體進(jìn)行綁扎，在潮水完全退落后僅有河水流動(dòng)的最低水位情況下，對(duì)露出水面的部分直接進(jìn)行人工綁扎，水下的部分由潛水員潛入水中綁扎。

d.聯(lián)鎖塊間混凝土灌縫。混凝土聯(lián)鎖塊間由于有10cm寬的空隙，土工材料丙綸繩和基布在潮水退落后會(huì)暴露在空氣中，需清理干凈空隙間雜物后，用25MPa的混凝土灌注空隙，將這些土工材料包裹或覆蓋在混凝土下，避免受到陽(yáng)光的暴曬，以防土工材料老化變質(zhì)。灌縫需要注意將空隙灌注飽滿，不得出現(xiàn)土工材料外露的現(xiàn)象，灌縫混凝土頂面與預(yù)制塊面應(yīng)平順，不得有較大的起伏，避免人為增加過(guò)流阻力。

4 工程效益

a.縮短工期。利用放排船放置混凝土聯(lián)鎖塊施工速度快，可以在短時(shí)間內(nèi)完成較多的工程量。該項(xiàng)目軟體排工程量13萬(wàn)m2，采用傳統(tǒng)的人工法預(yù)制，原計(jì)劃工期9個(gè)月，實(shí)際施工時(shí)間為6.5個(gè)月，比計(jì)劃縮短了兩個(gè)多月。由于在施工中發(fā)現(xiàn)由于混凝土聯(lián)鎖塊預(yù)制生產(chǎn)供應(yīng)不足導(dǎo)致放排船等待耽誤了不少時(shí)間，若大型項(xiàng)目的軟體排護(hù)底工程采用機(jī)械化生產(chǎn)混凝土聯(lián)鎖塊，如:采用振動(dòng)擠壓成型法機(jī)械化生產(chǎn)等措施，可加快預(yù)制速度，能進(jìn)一步縮短工期。

b.質(zhì)量可靠。采用混凝土聯(lián)鎖塊軟體排處理河道護(hù)底技術(shù)，其施工質(zhì)量自始至終都可以掌控，無(wú)論是預(yù)制還是鋪筑，其質(zhì)量狀況可以隨時(shí)得到檢驗(yàn)，而且精確。比起采用傳統(tǒng)的護(hù)底方法對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行控制，該方法更為可靠。

c.節(jié)約投資。該技術(shù)的成功應(yīng)用，保護(hù)了木蘭溪河道在潮水沖刷下河底的安全，為木蘭溪兩岸的城鎮(zhèn)建筑安全提供了保證。同時(shí)由于該技術(shù)施工簡(jiǎn)單、輔助設(shè)施少，節(jié)約了大量的建設(shè)資本的投入。

d.社會(huì)效益佳。混凝土聯(lián)鎖塊軟體排護(hù)底技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)的拋石護(hù)底、石籠護(hù)底等措施的發(fā)展，減少了石材用量，保護(hù)了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，避免了資源的浪費(fèi)。由于其施工速度快，為水利工程河道護(hù)底開(kāi)辟了新的途徑，尤其是對(duì)重要水利工程河道防汛度汛能快速起到保障作用。

5 結(jié)語(yǔ)

混凝土聯(lián)鎖塊軟體排制作工藝簡(jiǎn)單、施工速度快、建設(shè)成本低，是潮汐河道護(hù)底的一種非常實(shí)用的方法。同時(shí)由于該技術(shù)避免了傳統(tǒng)河道護(hù)底需要大量木材、石材的方式，故大量節(jié)約了資源，也符合建設(shè)節(jié)約型、生態(tài)型社會(huì)的方針政策，在水利工程建設(shè)領(lǐng)域有很好的發(fā)展前景。■