現澆混凝土在河道防護工程中的應用研究

隨著我國城市化進程的不斷發展，河道整治工程在城市中發揮著越來越重要的作用。由于自然河道經過長期的雨水侵蝕和沖刷，其堤岸的穩定性會受到較大的影響，有可能出現邊岸坍塌等問題，威脅到河道沿岸地區人民群眾的生命財產安全。因此在河道水利工程的建設過程中必須高度重視河道防護工程的設計、選材、施工等問題，確保河道堤岸的安全性和穩固性，為河道沿岸地區社會經濟活動的正常開展提供更加可靠的保障，從而推動沿岸地區國民經濟建設的發展。

2000年之前在上海地區修建的水利工程項目，河道護底、護坡多采用漿砌塊石型式，2000年以后多采用灌砌塊石型式。采用砌石方案主要存在以下五個方面的問題：（1）石料開采管控嚴格；（2）運輸成本高；（3）石料成品質量下降；（4）專業技術工人急劇減少；（5）人工費用不斷增高。

為了使上海地區相關河道整治工程的技術、質量、施工進度、工期和工程費用等能夠得到切實可靠的保證，需要考慮砌石護砌方案的替代方案。相較于傳統砌石材料，現澆混凝土護坡、護底主要存在以下優點：（1）現澆混凝土護砌壽命長，在正常情況下，可運行50年以上；（2）混凝土護砌糙率小，允許流速大；（3）混凝土護砌強度高，能防止動、植物穿透或其他動力的破壞，便于養護管理，節省管理費用；（4）混凝土護砌局部損壞后便于替換；（5）混凝土護砌施工方便、工期短、適應性廣泛。

綜上所述，混凝土護砌方案在上海地區河道防護工程中的應用前景更為寬廣。本文就現澆混凝土在河道防護工程中的具體運用進行了深入研究，詳細介紹了對河道護底、護坡采用現澆混凝土方案的主要技術指標。

一、現澆混凝土在河道防護工程中應用的主要技術指標

1.混凝土尺寸和強度等級

在河道護坡、護底工程中采用混凝土方案，需要考慮波浪作用、抗沖、抗掀起等影響因素。混凝土塊體的厚度計算方法可參見《水閘設計規范》（SL265-2016）、《渠道防滲工程技術規范》（GB/T50600-2010）和《堤防工程設計規范》（GB50286-2013）。混凝土塊體的重量和大小根據流速計算，可參見《堤防工程設計規范》（GB50286-2013）。土工織物不被掀起的厚度計算，可參見《水利水電土工合成材料應用技術規范》（SL/T225-98）。

在實際工程中，河道護坡、護底通常采用混凝土格梗作為澆筑邊界，一次性澆筑的邊長約為10～15m。澆筑倉內采用置伸縮縫分割成若干塊體，混凝土塊體澆筑塊體平面尺寸取1m×1m～6m×6m，其中以3m×3m 居多；厚度取0.12～0.30m，分等厚度和變厚度兩種類型；強度等級取C15和C20。

2.伸縮縫的寬度及施工和充填設計

伸縮縫的寬度取決于間距、溫差、混凝土干縮量、填料伸縮性，以及施工的要求等，一般采用2～3cm，可參見《水工設計手冊》（第9 卷，灌溉、供水）。在實際工程的伸縮縫充填料通常可采用2cm厚瀝青木板、瀝青杉板、兩氈三油或聚乙烯閉孔泡沫板。伸縮縫的施工通常可采用混凝土澆筑前布置隔縫板或鋼板涂刷混凝土脫模劑這兩種方法。

3.墊層和排水

砌石、混凝土等護坡與土體之間應設置墊層。墊層可采用砂、礫石或碎石、石渣和土工織物，砂石墊層厚度不應小于0.1m。風浪大的堤段護坡墊層可適當加厚。

漿砌石、混凝土等護坡應設置排水孔，孔徑可為50～100mm，孔距可為2～3m，宜呈梅花形布置。漿砌石、混凝土護坡應設置變形縫。平行堤軸線的排水溝可設在戧臺內側或近堤腳處。坡面豎向排水溝可每隔50～100m 設置一條，并應與平行提軸向的排水溝連通。排水溝可采用混凝土或砌石結構，其尺寸與底坡坡度可由計算或結合已有工程的經驗確定。

4.基礎處理

根據現場情況采用機械和人工相配合施工清理，清基邊界控制在設計基面邊線外50cm以上。將基面的淤泥、腐殖土、雜填土、泥灰、雜草、樹根以及其他雜物清除。地表雜物清除以后，針對存在的凹凸不平坑洼部位，按照土方填筑規范要求，進行回填處理，使堤基平整壓實。邊坡清理要求無樹根、草皮、亂石等雜物，表面無顯著凸凹，無松土和彈簧土。要求邊坡穩定，無反坡，不陡于設計邊坡，符合設計要求。

二、現澆混凝土河道防護工程中的應用

1.工程概況

建航塘港南延伸整治工程、張涇河南延伸整治工程、南新涇泵閘段工程是目前上海地區在建的骨干河道聯通工程。在原設計方案中，采用灌砌塊石作護坡、護底。護砌工程方量如表1所示。

由于需從其他地區采購石料，材料供應難以保證，施工進度難以控制，所以現計劃將灌砌塊石方案改為現澆混凝土方案。所需現澆混凝土總方量為47087m3，混凝土塊厚度取0.3m，總面積為156957m2。按護坡為40%、護底為60%的比例進行計算，護坡和護底的總面積分別為62783m2和94174m2。按15m×10/倉劃分，護坡和護底分別為418.6倉和627.8倉。根據表2每倉工程量及施工時間進度表進行計算，護坡和護底每倉施工時間約為1.5個工作日和1個工作日，則所需施工時間均為627個工作日，整個施工時間為1256個工作日。

2.現澆混凝土代替塊石工程費用估算

混凝土護坡護底（30cm 厚）和灌砌塊石護坡護底（35cm 厚）的單位面積價格如表3所示，三個工程的總面積為156957m2，則相應的工程費用分別為4545.27萬元和4981.90萬元，因此混凝土方案比灌砌塊石方案節省約436.63萬元。

3.施工工藝流程

（1）鋪設砂礫墊層

河道護坡、護底按設計坡比整平、壓實后，開始鋪設砂礫石墊層。砂墊層振搗密實后，采用粗砂整平或鋪設土工布，防止混凝土澆筑時墊層吃漿，墊層鋪設驗收合格后立模。

（2）模板安裝

立模前應測量放線，利用坡頂及坡腳布樁拉線，護坡分格成平面控制網，模板嚴格按照施工放線位置及高程安裝。利用坡頂及坡腳樁線校正模板的平直度，保證板縫順直。第一層混凝土護坡板的模板安裝質量非常關鍵，按照設計好的層數控制模板的位置，立模時應考慮混凝土板間格澆筑，利于澆筑塊分縫，同時充分利用模板。

表1 上海地區在建水利工程灌砌塊石使用需求匯總表

表2 每倉工程量及施工時間進度表

表3 混凝土和灌砌塊石護坡護底單價表

（3）混凝土的運輸、平倉、振搗、抹面

混凝土水平運輸采用混凝土罐車運輸，保證了混凝土在運輸過程中不發生漏漿、離析等現象。混凝土垂直運輸采用溜槽，當混凝土運至施工現場后，用溜槽將混凝土傳送至澆筑部位。根據護坡高程確定溜槽的節數，每節長度≤4m。當混凝土板澆筑完后，采用人工平倉，用振動梁對混凝土振搗嚴實。混凝土振搗后再次掛線校正模板是否走模，如有走模，在混凝土初凝前校正完畢。混凝土振搗結束后用拉板對混凝土表面進行抹面，以比模板高度高1～2mm為標準抹平混凝土面，在混凝土初凝后進行二次收光，抹面平整度控制在2mm以內，二次收光1h 后進行三次收光。

（4）混凝土養護

混凝土帶模養護期間，應采取帶模包裹、澆水、噴淋灑水等措施進行保濕、潮濕養護，保證模板接縫處不致失水干燥。為了保證順利拆模，可在混凝土澆筑24～48h 后略微松開模板，并繼續澆水養護至拆模后再繼續保濕至規定齡期。混凝土去除表面覆蓋物或拆模后，應對混凝土采用澆水或覆蓋灑水等措施進行潮濕養護，也可在混凝土表面處于潮濕狀態時，迅速采用麻布、草簾等材料將暴露面混凝土覆蓋或包裹，再用塑料布或帆布等將麻布、草簾等保濕材料包覆。

（5）模板拆除

當混凝土初凝抹面后進行模板拆除。拆除時，垂直向上小心操作，保證縫隙順直、清晰。嚴格控制混凝土不掉角、不損邊，如出現掉角、損邊現象應采取補強措施。

（6）伸縮縫充填

伸縮縫采用厚瀝青木板、兩氈三油等材料充填。

4.工程施工中的常見問題及注意事項

（1）防止揚壓力過大對河道護底的不利影響

對于泵閘內外河道，開閘泄水行洪條件下的水位與閘門關閉時的水位差別較大，在水位驟降的運行工況下，若混凝土面板底部滲水不能及時排出，面板底部承受較大的滲透壓力，有可能引起混凝土面板被頂起脫空以及岸坡的失穩滑動。因此需要加強排水措施，包括墊層和現澆混凝土塊體內的排水，以降低揚壓力。此外，應適當增加混凝土塊體厚度，通常實際工程中混凝土塊體的厚度取0.12～0.30m。

（2）防止不均勻沉降和溫度變化出現的裂縫

在粘土地基上進行施工時，由于粘土地基土的彈性模量較小，在水壓力和混凝土面板自身重量的作用下，會產生較大的沉降變形。由于不均勻沉降，很有可能導致混凝土面板產生裂縫或是出現局部的上翹和下陷。此外，現澆混凝土塊體在溫降的情況下，有可能出現收縮裂縫；在溫升的情況下，有可能出現受擠壓局部上抬。為了避免出現上述問題，需要選擇合適的現澆混凝土塊體平面尺寸的大小、伸縮縫的寬度，以適應地基的不均勻沉降和溫度變化的影響。

三、結語

河道防護工程是水利工程中的主要組成部分之一，對于水利工程發揮其防洪功能具有十分重要的作用，是保護河道沿岸地區人民群眾工作生活正常進行的安全屏障。本文對現澆混凝土的應用優勢以及實際工程案例進行分析論證，在河道護坡、護底工程中應用現澆混凝土，不僅能夠彌補傳統砌石護坡、護底的不足，且具有更佳的經濟效益，有著廣闊的應用前景。在今后的研究中，相關研究人員應繼續對河道防護工程的施工技術進行創新和改進，探索研究現代化水平更高的施工材料和施工技術，以適應時代發展的要求，從而有效提高河道防護工程的施工質量，推動河道沿岸地區社會經濟的可持續性發展■