淺談現(xiàn)澆混凝土護坡在沂河河道防護中的應用

一、工程概況

沂河為臨沂境內最大的山洪河道，水流暴漲暴落非常湍急，河槽彎曲多變，流勢不穩(wěn)，因此河岸兩側水土流失嚴重。沂河總長333km，流域面積為11820km2，其中沂河流經(jīng)山東境內的河道長287.5km，占總河長的86.3%，在山東境內流域面積為10772 km2。沂河自北向南流經(jīng)10個縣、市（區(qū)）。沂河左岸沂南縣蘇村鎮(zhèn)賈家莊護險位于沂河東汶河口以上，沂南縣賈家莊至夏孟寺村北，工程總長度600m。20年一遇洪峰流量5500m3/s，相應水位119.27m。

二、護坡設計方案選取

護坡有不同的結構型式，并且在不同的地質條件是可選擇相應的護坡形式。根據(jù)險工段地形、地質和水流條件等，再結合工程經(jīng)驗以及施工的實際情況，可選擇現(xiàn)澆混凝土板、漿砌塊石、干砌塊石和混凝土砌塊四種方案進行護坡。如表1所示。

沂河屬山洪性河道，河道內險工較多，通過方案Ⅰ與方案Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ相比較可知，現(xiàn)澆混凝土板護坡投資較少，且耐沖刷、整體性好，相比較而言施工比較方便、快捷。因此沂河賈家莊護坡工程采用現(xiàn)澆混凝土護坡。

表1 不同護坡結構型式方案對比表

三、混凝土護坡設計

1.護坡混凝土板厚度確定

在浮力作用下穩(wěn)定的面板厚度可按式（1）計算：

式中：η—系數(shù)，取1.0；

hp—累積頻率為5%的波高，m；

b—沿岸坡向板長，m；

ρc—板的密度，1000kg/m3；

ρW—水的密度，1000kg/m3；

Lm—平均波長，為15.38m；

m—護坡坡比。

其中：累積頻率為5%的波高hp為1.84m，沿岸坡向板長為3m，混凝土板的密度取2.4×1000kg/m3，平均波長為15.38m，護坡坡比為1.5。經(jīng)計算，護坡混凝土板厚t=22cm 就可以滿足浮力作用下的穩(wěn)定要求，根據(jù)已建工程經(jīng)驗及《水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范》（GB/T50662-2011）要求的最小板厚，混凝土護坡厚度采用25cm。

護坡采用現(xiàn)澆混凝土板，混凝土標號為 C25、F250，板厚25cm，板長3m，板寬3m，錯縫布置。板間縫采用高壓閉孔板填塞，瀝青砂漿封口。護坡下設40cm 砂礫石級配墊層。為防止混凝土護坡板間變形而使墊層料細顆粒順板縫流失，在板縫下鋪設0.6m 寬無紡布，無紡布規(guī)格400g/m2。

2.混凝土面板抗冰凍復核

工程區(qū)出現(xiàn)最低氣溫約為-10.3℃，據(jù)調查當?shù)刈畲蟀哆叡穸葹?.08m，故需復核現(xiàn)澆混凝土護坡在冰推破壞作用下的安全性，依據(jù)公式（2）（3）復核現(xiàn)澆混凝土護坡面板在冰推破壞作用下的安全系數(shù)。具體冰推過程如圖1所示。

式中：K—冰推安全系數(shù)；

W—計入冰層重量的護坡單寬重量，kN；

T—冰推力，kN/m2；

α—護坡面與水平線的交角，°；

f—護坡與墊層間的摩擦系數(shù)，取0.50；

γk—混凝土容重，1000kg/m3；

γk′—混凝土浮容重，1000kg/m3；

γb—冰容重，0.9×1000kg/m3；

t—護坡厚度，0.25m；

z—冰層厚；取0.08m；

H、H1—冰上、下護坡高度 (m)。

一般情況下，冰蓋長度小于50m時，冰的膨脹推力為P=150～200kN/m2，當冰蓋長度為50～100m時，為0.6～0.9P，當冰蓋長度大于100m時，為0.6P。該工程冰推力取90kN/m2。護坡面與水平線的交角為56.3°，混凝土容重取2.4×1000kg/m3，則對應浮容重為1.4×1000kg/m3，冰上、下護坡高度分別為0.7m、0.8m。經(jīng)復核冰推安全系數(shù)為30.58，說明在冰推作用下，25cm 厚混凝土護坡面板滿足穩(wěn)定要求。

四、現(xiàn)澆混凝土護坡工程施工控制要點

1.坡面控制

經(jīng)過初步測量后，將治理導線放出，同時運用自卸汽車和挖掘機開挖，與此同時工作人員要全程跟蹤機械開挖施工全過程，并且要做到對每一個進度進行校核。將坡面整理完成后，要留出0.4m左右的保護層。

2.工序控制

圖1 混凝土護坡受力示意圖

傳統(tǒng)護坡（如漿砌石、干砌石）的施工順序一般是從基礎、坡面最后封頂，而現(xiàn)澆混凝土護坡則采用了先基礎接著封頂最后坡面砌筑的順序。采用先封頂后坡面的順序能夠保證坡面邊線順直，使工程的坡度、尺寸等更加準確，避免邊緣部位重復施工。

3.墊層控制

墊層采用直徑為1～2cm和2～4cm的石子并且按1∶1的級配比例，這樣能確保墊層密實，然后在坡面上保持均勻的厚度鋪設，墊層厚度為40cm，鋪設時可采用下料槽法或吊車吊入法進行。

4.立模控制

現(xiàn)澆混凝土最重要的一個環(huán)節(jié)就是立模。通常的立模方法是“支立模板法”，在模板的一側填充材料，然后進行現(xiàn)澆筑混凝土，然而傳統(tǒng)的立模方法常常產(chǎn)生局部吸水以及扭曲變形等現(xiàn)象，并且對混凝土的強度要求很高，混凝土的強度足夠高才能拆模，因此支立模板對工期不好把控。該工程采取“模板代替法”，直接將瀝青衫木板當做模板進行固定澆筑，無需拆模同樣達到設計要求，但此方法護坡長度一般小于10m，當護坡長度較大時可將瀝青衫木板按“田”字形支立，從而可以縮短混凝土澆筑的坡長，這樣支護可以阻止反濾料下滑，同時還可以保持濾層厚度均勻，滿足設計要求。

5.入倉控制

為了防止漏漿，在入倉前一般會在反濾層鋪一層水泥砂漿，然而在進行人工平倉時，由于人為的影響會使得反濾料和水泥砂漿部分混合，導致濾層厚度不均勻，無法滿足設計要求。因此，在剛鋪設完水泥砂漿時不建議立刻入倉，確保一定的時間間隔，一般在8～12h，此時施工人員能在反濾層上行走，從而避免了在鋪設反濾料時與水泥砂漿混合，同時也滿足混凝土澆筑層設計要求。

6.振搗方法控制

此次護坡施工中采用的振搗機械為平板振搗器。混凝土澆筑層厚度為12cm，通過1kW的平板振搗器同時振搗兩邊，每臺振搗器3 人控制進行上下振搗，其中1 人在坡下控制振搗方向，剩余2 人在坡上進行拉動，來進一步控制振搗器移動速度。在振搗過程中速度不宜過快，最好保持在0.4m/s 以內，在施工過程中邊緣部分最容易忽略，因此一般從澆筑層邊緣開始振搗。

7.養(yǎng)護控制

在混凝土澆筑完成后12～18h 以內應及時安排相關工作人員負責混凝土的養(yǎng)護。混凝土養(yǎng)護主要向其表面灑水，或者在上面輔上草簾。目的是保持混凝土的表面濕潤，養(yǎng)護時間最好在3 周以上。

五、結語

現(xiàn)澆混凝土護坡是一種比較好的河道險工、堤防護坡治理方式。突破了傳統(tǒng)的工程治理形式，經(jīng)過多年不斷推廣改進，現(xiàn)澆混凝土護坡技術發(fā)展日趨成熟，優(yōu)點是施工造價相對較低、整體堅固美觀、工藝流程簡單容易控制、制作周期短、效果好，值得推廣應用■