浆砌石护坡施工技术在天红镇防洪工程中的应用

蔡 华

(浩乔建设集团有限公司,南昌 330006)

1 工程概述

天红镇位于江西省北部、彭泽县西南部,面积119km2,耕地0.11万hm2,水面66.7hm2,人口近1.5万人。辖庙前、天红、先锋、天红农科所、团结、大港、前山、凤鸣、武山、冯山等10个行政村,镇政府驻庙前街,距县城25km。定(山)龙(宫洞)公路过境,天红镇镇中心地处著名的旅游胜地龙宫洞乌龙山下。太平河水系是穿越天红镇的主要河流。

太平河为长江下游上段右岸的一级小支流,发源于怀玉山余脉彭泽县境内武山北麓,主流自南向北流经彭泽县天红镇、太平关乡,至太平关乡毕家渡注入芳湖,经芳湖调蓄后汇入长江,河长约34km,集雨面积264km2。太平河流域主要由东涧水、葡萄港、阳家水、马迹岭水、袁家水、莲花水等支流汇合而成,太平河的上中游段位于天红镇,因而此河段又称天红河。

2 工程建设的必要性

该工程治理河段属雨洪型河道,洪水是从大雨中产生的,通常从四月份开始,该地区就会有洪水,但是洪峰并不多;5、6月是流域发生洪灾的主要时期,其中以6月最为突出,常因强降雨而发生特大级洪水;7～9月,因台风的影响,也有短时的中度洪水。一次洪水发生的时间通常为1～3d,以1d以上的最多,其峰型与降水历时、强度有关,大部分是单峰尖峰,一次洪水的总流量以1天为最大。

太平河中下游地区地形平坦、低洼,受长江、芳湖、太平河三大洪水的综合作用,往往会带来洪水的威胁和洪灾。在历史上,太平河地区经常发生洪水,给人民带来了巨大的经济和财产损失。例如,2016年洪涝灾害导致天红镇0.19万人受灾,农作物0.1万hm2、耕地80hm2、农房倒塌、冲毁道路约2.1 km,损坏渠道3.0 km、桥梁2座、拦水堰11座,直接经济损失约1400万元。

水利建设是城市的重要基础设施,而水环境又是城市环境的关键,防洪是城市经济和社会发展的保证。当前,太平河地区防洪设施的防洪标准较低,堤坝低矮、单薄,又受乱挖、乱填、乱弃、道路桥梁分隔等因素的影响,导致河床淤积,河床起伏不定,堤坡杂草丛生,在汛期,洪水急剧上涨,容易致使河堤崩塌。现有的防洪设施无法满足地区的社会和经济发展需求。为此,应根据流域防洪规划,加强防洪工程、疏浚河道、保持河道景观、灌溉水位、生态湿地、改善城市水环境、改善人居环境,在天红镇境内建立独立、完整的防洪工程,进一步提升天红镇的综合防洪工程,将其建成安全、健康、生态的河流,是当前河道疏浚工作的重点。

3 浆砌石护坡施工技术的应用要点

3.1 合理选择施工原材料

在使用浆砌石护坡技术时,使用的物料包括水泥、砂、石料等,在进入工地之前,砌筑材料必须经过现场检验,砌块材料必须硬质、新鲜,不能有风化、剥落、开裂等现象,表面无污垢、水锈、污泥等杂物,颜色要均匀一致。石料的饱和极限压缩强度≥50MPa,外形尺寸应当相同,毛石应为块状,若毛石尺寸较小,则不宜用作填塞缝,且不可超过气体总量的25%,每一块砖的最小边长也应>20cm[1]。

砌块使用的砂粒必须严格控制,最小粒径≥0.15mm,最大≤5.0mm,而细度模数控制在2.5～3.0范围内。砌筑材料的水泥种类、强度等指标必须满足有关标准。当水泥运送至工地时,要进行质量检验,合格后,根据水泥的品种、强度等级、出厂日期等进行合理储存。若相关混凝土材料因受潮而发生板结,则应当立即弃置并禁止再次使用,砌体水可选用河道水[2]。

计算思维最终的目的是通过建模等计算过程达到问题最有效最优化的求解方案。因此，养成计算思维的第一步，就是了解用计算思维解决问题的一般方式，如图所示。首先，便是将问题的情境呈现出来，使之能够使用工具如计算机等进行解决；接着对问题的数据进行分析；之后，能够将问题情境抽象成一个模型；之后，通过一系列有序的步骤，将此类问题(这个模型)的解决方案实现自动化；通过实践分析，判断和识别出最有效的解决方案；最后，可将方案进行深化推广。

水泥砂浆的配比应符合河道防洪设计的强度和易性,并应根据试验合理地确定其用量,并在特定的施工中调整胶料的用量,再进行试验以确定。在进行砂浆拌和时,要严格按试验所规定的配比进行配料,掺入的水泥偏差为±2%,砂粒含量偏差为±3%,机械搅拌时间≥3min,浆料应及时搅拌,并禁止使用已出现初凝的砂浆。

在本工程中的浆砌石护坡施工过程中,发现了灰浆强度不稳定的情况,在工程监理及相关部门的实时监测下,发现其强度波动较大,且均匀性较差,而低强度等级的砂浆质量最差,其强度值明显低于设计值。通过一系列的调查和分析,认为造成该问题的主要原因是在配制砂浆时,计量器具的精确度不够,外加剂中的无机掺和料不够精确,搅拌时间不够长,砂浆试验块无机粉的选取不具代表性。

3.2 浆砌石护坡施工要点

混凝土由水泥搅拌站集中输送,由机动翻斗车运送到浇筑场地,混凝土垫层混凝土、挡墙混凝土、齿槽混凝土直接进入料仓;底板混凝土、消力池混凝土、闸墩混凝土、护坦混凝土等均由履带吊运至仓库;排架混凝土、桥面铺装混凝土由人力两轮驱动,由吊车将混凝土抬起到浇筑高度,由人工推动进入仓内;手工清仓,振动器压实[3]。

1)水泥使用的是42.5级的普通硅酸盐水泥。进场时,必须由生产厂家的质量检验报告,并由施工单位进行检验。细集料选用自然砂,其细度系数为2.2～3.0。粗集料的超、逊径含量是严格控制的,超直径<5%、落后直径<10%的。

2)在运输时,必须采取措施确保混凝土不会漏浆,搅拌料不会分开,不会出现严重的泌水现象,也不会有过多的塌落。运输路线要平整,运输时间要尽可能短。

3)混凝土接近浇筑仓面,自由下落高度≤1.5m,钢筋难以接近的位置≤2m,超出这个范围时,就必须采用缓慢下降的方法。

4)混凝土的浇注必须按照一定的厚度、顺序和方向分层。在门槽周围浇注混凝土时,应保证两边混凝土的高度一致,且高度差不能>一块砖。混凝土浇注必须连续进行,如果中途中断,超出允许间隔时间,就按照工作缝进行。

5)为了保证上、下层混凝土的振动密实度和均匀性,振动棒可以上下摆动,振动的幅度在5～10cm之间。振动棒的埋入深度,在振捣一次混凝土时,最好是振捣机的头不与地基或老混凝土面接触,但间距≤5 cm;在上部混凝土振捣时,下层混凝土要在5cm处插入,以保证上部和下部的黏接。振动锤的安装间隔应为振动锤的有效工作半径的1.5倍。

6)混凝土浇注完成后,必须对混凝土的表面和全部侧面进行喷水保养,以保证混凝土表面的经常湿润。在浇注完成后,必须加强对低流型混凝土的养护,并延长其养护期[4]。

7)在下雨天施工时,要注意:沙石储存库的排水设施要畅通;浇注料仓表面要有充足的雨水防护措施;车辆要有防雨淋和防滑设备;加强对砂、骨料含水率的测量,并注意配合用量的调节。

8)1d内的平均温度连续5d<5℃,或连续5d内的最低温度低于-3℃,则按照冬季标准施工。此时,要做好保温、防冻等工作[5]。

9)表面要经过手工或机械的处理,以达到平整要求。门槽区的不平度控制在3mm以内,垂直斜率<1/30,水平斜率<1∶10,其它不均匀度<5mm,垂直斜率<1∶20,水平坡度<1∶5。

3.3 勾缝

在浆砌石护坡施工中,勾缝是非常关键的一步,如果不能正确地进行勾缝,很可能会产生空鼓,不仅会影响墙体的美观度,而且会对整个砌体的密实度产生不利的影响。在砌体施工中,在外露部位要留出2cm深的缝隙,以便进行勾缝,并尽可能地用平缝。在砌筑完成后24h内进行勾缝,若过早勾缝,则会造成勾缝失败。

3.4 浆砌石养护

浆砌石养护是浆砌石护坡工程中的最后一道重要工序。在浆砌石养护中,采取了覆盖草包的方式,根据外界温度、湿度、风力等条件,及时喷洒水分,使其保持湿润,连续喷洒养护期不得少于14d。在施工过程中,不能将重物堆积在砌块表面,否则会影响砌块的稳定。

4 堤坡稳定复核

4.1 渗流稳定

1)典型断面选取:根据各条河道堤基地质条件和堤身高度代表性,本次对各条选取二个典型断面进行渗流分析,分别为太平河桩号5+759断面、6+558断面。

2)计算工况:计算工况根据土堤工作状况和荷载的性质选定。因河道内水位不是人为控制,且堤防高度不大,不考虑水位骤降时上游坡稳定。因此,本次只计算临水侧为设计洪水位,背水侧为相应水位,稳定渗流期下游坡渗流稳定。

3)渗流计算:各典型断面在设计工况下,进行渗流计算,计算结果见表1。

表1 渗流计算结果表

由以上计算结果可知:通过计算各土层渗透比降均满足规范要求,土体不会产生渗透变形破坏,同时逸出点渗透稳定得到保证。

4.2 堤坡、岸坡稳定分析

堤坡稳定复核计算的目的是验证大堤在堤体自重以及设计工况下的孔隙压力作用下,堤坡是否稳定,从而正确分析大堤现状,判断发生通过堤体或堤基的整体滑动破坏的可能性,为大堤的安全运行和科学管理提供理论依据。

1)计算工况:计算工况根据土堤工作状况和荷载的性质选定。因河道内水位不是人为控制,且堤防高度不高,不考虑水位骤降时上游坡稳定。本次选取两种工况进行上、下游坡稳定计算,荷载组合如下:①设计洪水位下游坡稳定计算;②死水位上游坡稳定计算,即上游堤坡和岸坡稳定。

2)计算结果:各典型断面在不同工况下计算结果见表2。

表2 整治后堤、岸坡稳定计算结果表

由以上计算结果可知:大堤经加高加固后,稳定安全系数均满足规范要求。

5 结 语

综上,浆砌石护岸是水利建设中的一个重要环节,它在防洪领域具有举足轻重的作用,是保证工程结构安全与功能的关键,它直接关系到水利建设周边地区的稳定和地区的经济发展。在浆砌石护坡施工中,要抓住技术应用的关键环节,从施工工艺、施工流程等方面进行技术监控,提高施工人员的素质和意识,以确保浆砌石护坡的施工质量,从而为水利工程的高品质发展提供帮助。