漿砌石護坡施工技術在天紅鎮防洪工程中的應用

蔡 華

(浩喬建設集團有限公司,南昌 330006)

1 工程概述

天紅鎮位于江西省北部、彭澤縣西南部,面積119km2,耕地0.11萬hm2,水面66.7hm2,人口近1.5萬人。轄廟前、天紅、先鋒、天紅農科所、團結、大港、前山、鳳鳴、武山、馮山等10個行政村,鎮政府駐廟前街,距縣城25km。定(山)龍(宮洞)公路過境,天紅鎮鎮中心地處著名的旅游勝地龍宮洞烏龍山下。太平河水系是穿越天紅鎮的主要河流。

太平河為長江下游上段右岸的一級小支流,發源于懷玉山余脈彭澤縣境內武山北麓,主流自南向北流經彭澤縣天紅鎮、太平關鄉,至太平關鄉畢家渡注入芳湖,經芳湖調蓄后匯入長江,河長約34km,集雨面積264km2。太平河流域主要由東澗水、葡萄港、陽家水、馬跡嶺水、袁家水、蓮花水等支流匯合而成,太平河的上中游段位于天紅鎮,因而此河段又稱天紅河。

2 工程建設的必要性

該工程治理河段屬雨洪型河道,洪水是從大雨中產生的,通常從四月份開始,該地區就會有洪水,但是洪峰并不多;5、6月是流域發生洪災的主要時期,其中以6月最為突出,常因強降雨而發生特大級洪水;7～9月,因臺風的影響,也有短時的中度洪水。一次洪水發生的時間通常為1～3d,以1d以上的最多,其峰型與降水歷時、強度有關,大部分是單峰尖峰,一次洪水的總流量以1天為最大。

太平河中下游地區地形平坦、低洼,受長江、芳湖、太平河三大洪水的綜合作用,往往會帶來洪水的威脅和洪災。在歷史上,太平河地區經常發生洪水,給人民帶來了巨大的經濟和財產損失。例如,2016年洪澇災害導致天紅鎮0.19萬人受災,農作物0.1萬hm2、耕地80hm2、農房倒塌、沖毀道路約2.1 km,損壞渠道3.0 km、橋梁2座、攔水堰11座,直接經濟損失約1400萬元。

水利建設是城市的重要基礎設施,而水環境又是城市環境的關鍵,防洪是城市經濟和社會發展的保證。當前,太平河地區防洪設施的防洪標準較低,堤壩低矮、單薄,又受亂挖、亂填、亂棄、道路橋梁分隔等因素的影響,導致河床淤積,河床起伏不定,堤坡雜草叢生,在汛期,洪水急劇上漲,容易致使河堤崩塌。現有的防洪設施無法滿足地區的社會和經濟發展需求。為此,應根據流域防洪規劃,加強防洪工程、疏浚河道、保持河道景觀、灌溉水位、生態濕地、改善城市水環境、改善人居環境,在天紅鎮境內建立獨立、完整的防洪工程,進一步提升天紅鎮的綜合防洪工程,將其建成安全、健康、生態的河流,是當前河道疏浚工作的重點。

3 漿砌石護坡施工技術的應用要點

3.1 合理選擇施工原材料

在使用漿砌石護坡技術時,使用的物料包括水泥、砂、石料等,在進入工地之前,砌筑材料必須經過現場檢驗,砌塊材料必須硬質、新鮮,不能有風化、剝落、開裂等現象,表面無污垢、水銹、污泥等雜物,顏色要均勻一致。石料的飽和極限壓縮強度≥50MPa,外形尺寸應當相同,毛石應為塊狀,若毛石尺寸較小,則不宜用作填塞縫,且不可超過氣體總量的25%,每一塊磚的最小邊長也應>20cm[1]。

砌塊使用的砂粒必須嚴格控制,最小粒徑≥0.15mm,最大≤5.0mm,而細度模數控制在2.5～3.0范圍內。砌筑材料的水泥種類、強度等指標必須滿足有關標準。當水泥運送至工地時,要進行質量檢驗,合格后,根據水泥的品種、強度等級、出廠日期等進行合理儲存。若相關混凝土材料因受潮而發生板結,則應當立即棄置并禁止再次使用,砌體水可選用河道水[2]。

計算思維最終的目的是通過建模等計算過程達到問題最有效最優化的求解方案。因此，養成計算思維的第一步，就是了解用計算思維解決問題的一般方式，如圖所示。首先，便是將問題的情境呈現出來，使之能夠使用工具如計算機等進行解決；接著對問題的數據進行分析；之后，能夠將問題情境抽象成一個模型；之后，通過一系列有序的步驟，將此類問題(這個模型)的解決方案實現自動化；通過實踐分析，判斷和識別出最有效的解決方案；最后，可將方案進行深化推廣。

水泥砂漿的配比應符合河道防洪設計的強度和易性,并應根據試驗合理地確定其用量,并在特定的施工中調整膠料的用量,再進行試驗以確定。在進行砂漿拌和時,要嚴格按試驗所規定的配比進行配料,摻入的水泥偏差為±2%,砂粒含量偏差為±3%,機械攪拌時間≥3min,漿料應及時攪拌,并禁止使用已出現初凝的砂漿。

在本工程中的漿砌石護坡施工過程中,發現了灰漿強度不穩定的情況,在工程監理及相關部門的實時監測下,發現其強度波動較大,且均勻性較差,而低強度等級的砂漿質量最差,其強度值明顯低于設計值。通過一系列的調查和分析,認為造成該問題的主要原因是在配制砂漿時,計量器具的精確度不夠,外加劑中的無機摻和料不夠精確,攪拌時間不夠長,砂漿試驗塊無機粉的選取不具代表性。

3.2 漿砌石護坡施工要點

混凝土由水泥攪拌站集中輸送,由機動翻斗車運送到澆筑場地,混凝土墊層混凝土、擋墻混凝土、齒槽混凝土直接進入料倉;底板混凝土、消力池混凝土、閘墩混凝土、護坦混凝土等均由履帶吊運至倉庫;排架混凝土、橋面鋪裝混凝土由人力兩輪驅動,由吊車將混凝土抬起到澆筑高度,由人工推動進入倉內;手工清倉,振動器壓實[3]。

1)水泥使用的是42.5級的普通硅酸鹽水泥。進場時,必須由生產廠家的質量檢驗報告,并由施工單位進行檢驗。細集料選用自然砂,其細度系數為2.2～3.0。粗集料的超、遜徑含量是嚴格控制的,超直徑<5%、落后直徑<10%的。

2)在運輸時,必須采取措施確保混凝土不會漏漿,攪拌料不會分開,不會出現嚴重的泌水現象,也不會有過多的塌落。運輸路線要平整,運輸時間要盡可能短。

3)混凝土接近澆筑倉面,自由下落高度≤1.5m,鋼筋難以接近的位置≤2m,超出這個范圍時,就必須采用緩慢下降的方法。

4)混凝土的澆注必須按照一定的厚度、順序和方向分層。在門槽周圍澆注混凝土時,應保證兩邊混凝土的高度一致,且高度差不能>一塊磚。混凝土澆注必須連續進行,如果中途中斷,超出允許間隔時間,就按照工作縫進行。

5)為了保證上、下層混凝土的振動密實度和均勻性,振動棒可以上下擺動,振動的幅度在5～10cm之間。振動棒的埋入深度,在振搗一次混凝土時,最好是振搗機的頭不與地基或老混凝土面接觸,但間距≤5 cm;在上部混凝土振搗時,下層混凝土要在5cm處插入,以保證上部和下部的黏接。振動錘的安裝間隔應為振動錘的有效工作半徑的1.5倍。

6)混凝土澆注完成后,必須對混凝土的表面和全部側面進行噴水保養,以保證混凝土表面的經常濕潤。在澆注完成后,必須加強對低流型混凝土的養護,并延長其養護期[4]。

7)在下雨天施工時,要注意:沙石儲存庫的排水設施要暢通;澆注料倉表面要有充足的雨水防護措施;車輛要有防雨淋和防滑設備;加強對砂、骨料含水率的測量,并注意配合用量的調節。

8)1d內的平均溫度連續5d<5℃,或連續5d內的最低溫度低于-3℃,則按照冬季標準施工。此時,要做好保溫、防凍等工作[5]。

9)表面要經過手工或機械的處理,以達到平整要求。門槽區的不平度控制在3mm以內,垂直斜率<1/30,水平斜率<1∶10,其它不均勻度<5mm,垂直斜率<1∶20,水平坡度<1∶5。

3.3 勾縫

在漿砌石護坡施工中,勾縫是非常關鍵的一步,如果不能正確地進行勾縫,很可能會產生空鼓,不僅會影響墻體的美觀度,而且會對整個砌體的密實度產生不利的影響。在砌體施工中,在外露部位要留出2cm深的縫隙,以便進行勾縫,并盡可能地用平縫。在砌筑完成后24h內進行勾縫,若過早勾縫,則會造成勾縫失敗。

3.4 漿砌石養護

漿砌石養護是漿砌石護坡工程中的最后一道重要工序。在漿砌石養護中,采取了覆蓋草包的方式,根據外界溫度、濕度、風力等條件,及時噴灑水分,使其保持濕潤,連續噴灑養護期不得少于14d。在施工過程中,不能將重物堆積在砌塊表面,否則會影響砌塊的穩定。

4 堤坡穩定復核

4.1 滲流穩定

1)典型斷面選取:根據各條河道堤基地質條件和堤身高度代表性,本次對各條選取二個典型斷面進行滲流分析,分別為太平河樁號5+759斷面、6+558斷面。

2)計算工況:計算工況根據土堤工作狀況和荷載的性質選定。因河道內水位不是人為控制,且堤防高度不大,不考慮水位驟降時上游坡穩定。因此,本次只計算臨水側為設計洪水位,背水側為相應水位,穩定滲流期下游坡滲流穩定。

3)滲流計算:各典型斷面在設計工況下,進行滲流計算,計算結果見表1。

表1 滲流計算結果表

由以上計算結果可知:通過計算各土層滲透比降均滿足規范要求,土體不會產生滲透變形破壞,同時逸出點滲透穩定得到保證。

4.2 堤坡、岸坡穩定分析

堤坡穩定復核計算的目的是驗證大堤在堤體自重以及設計工況下的孔隙壓力作用下,堤坡是否穩定,從而正確分析大堤現狀,判斷發生通過堤體或堤基的整體滑動破壞的可能性,為大堤的安全運行和科學管理提供理論依據。

1)計算工況:計算工況根據土堤工作狀況和荷載的性質選定。因河道內水位不是人為控制,且堤防高度不高,不考慮水位驟降時上游坡穩定。本次選取兩種工況進行上、下游坡穩定計算,荷載組合如下:①設計洪水位下游坡穩定計算;②死水位上游坡穩定計算,即上游堤坡和岸坡穩定。

2)計算結果:各典型斷面在不同工況下計算結果見表2。

表2 整治后堤、岸坡穩定計算結果表

由以上計算結果可知:大堤經加高加固后,穩定安全系數均滿足規范要求。

5 結 語

綜上,漿砌石護岸是水利建設中的一個重要環節,它在防洪領域具有舉足輕重的作用,是保證工程結構安全與功能的關鍵,它直接關系到水利建設周邊地區的穩定和地區的經濟發展。在漿砌石護坡施工中,要抓住技術應用的關鍵環節,從施工工藝、施工流程等方面進行技術監控,提高施工人員的素質和意識,以確保漿砌石護坡的施工質量,從而為水利工程的高品質發展提供幫助。