新建內(nèi)河航道現(xiàn)澆重力式生態(tài)護岸施工工藝

劉宇飛

（中交水利水電建設有限公司，浙江 寧波 315200）

0 引言

重力式生態(tài)護岸是將重力式擋墻與生態(tài)護坡進行有機結(jié)合的新型生態(tài)護岸，發(fā)揮安全穩(wěn)定與生態(tài)環(huán)保的優(yōu)勢，在內(nèi)河航道的岸坡防洪中具有廣泛的應用前景[1-5]。眾多學者開展了相關(guān)研究，金羅斌等設計提出了一種開孔圓筒+T形插板的新型預制航道重力式生態(tài)護岸[6]；蘇福等對模袋混凝土、透水空箱等幾種航道生態(tài)護岸的優(yōu)點進行了歸納[7]；黃鑫磊等總結(jié)出混凝土外觀質(zhì)量的影響規(guī)律[8]，但對于現(xiàn)澆重力式生態(tài)護岸在新建內(nèi)河航道中，尤其是粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土等軟弱層地質(zhì)上的施工技術(shù)研究尚少。因此，下文結(jié)合具體工程項目，對新建內(nèi)河航道現(xiàn)澆重力式生態(tài)護岸施工技術(shù)進行研究探討。

1 工程概況

京杭運河浙江段三級航道整治工程杭州段（新開挖航道）工程采用限制性Ⅲ級航道標準，總長23.4 km。其中，HDSG-7，HDSG-8標段工程位于浙江海寧，地處浙北平原區(qū)，地勢低平開闊，地質(zhì)以粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，新開挖航道建設采用現(xiàn)澆重力式生態(tài)護岸，雙頭水泥攪拌樁進行軟弱層地基處理，護岸墻身采用漿砌面石進行護面，岸坡采用生態(tài)袋防護，結(jié)構(gòu)型式見圖1。

圖1 現(xiàn)澆重力式生態(tài)護岸典型斷面（單位：m）

2 關(guān)鍵工藝原理

2.1 水泥攪拌樁試樁

水泥攪拌樁施工前進行擬建基礎軟弱土的室內(nèi)配比試驗，驗證其有效性。針對現(xiàn)場擬處理的最弱層軟土的性質(zhì)，選擇合適的固化劑、外摻劑及摻量，根據(jù)初步選定的摻灰量（10%，15%，18%）及水灰比（0.4，0.5）進行強度試驗。

2.2 新型混凝土造型模板

模板主體1上安裝一張橡膠墊片3，形成模板組合體，在模板主體1上面均勻布置若干數(shù)量的模板貫穿孔2，橡膠墊片3上均勻布置若干個十字型的切口4，該切口4與模板孔2對應，見圖2。切口4在自然狀態(tài)下能夠緊密閉合，具有韌性、彈性，不會造成混凝土泄露。

圖2 模板組合體示意圖

在模板組合體上靈活布置若干個凸起的裝飾單元，見圖3，4。裝飾單元5一端與螺桿6連接，螺桿6上螺紋連接有螺帽7。裝飾單元為錐體，表面為麻面、粗糙結(jié)構(gòu)，可在模板組合體上組合成不同平面樣式。

圖3 裝飾單元示意圖

圖4 模板側(cè)視圖

將模板進行安裝固定，澆筑混凝土時，凸出的錐體將在護岸墻身混凝土表面留下凹槽，不同凹槽會按照錐體的布置形式形成不同造型麻面，避免護岸墻面進行漿砌面石裝飾時的人工拉毛操作。此新型混凝土造型模板具體信息，詳見文獻［9］。

2.3 生態(tài)袋堆疊方式

將標準扣（圖5）放置在2個生態(tài)袋接縫的上方位置，使標準扣橫跨兩個生態(tài)袋，并使標準扣穿透生態(tài)袋疊加層中部，保證標準扣和生態(tài)袋之間的良好接觸。通過在生態(tài)袋上行走或壓實來達到互鎖（圖6），以提高生態(tài)袋護坡整體性。該生態(tài)袋堆疊方式有效避免了傳統(tǒng)生態(tài)袋直接堆疊，導致易發(fā)生滑移的問題。

圖5 標準扣實物

圖6 生態(tài)袋互鎖示意圖

3 施工工藝及操作要點

3.1 施工準備

1）現(xiàn)場踏勘，熟悉場地條件和周圍環(huán)境，清除地表下障礙物。

2）在水泥攪拌樁施工區(qū)內(nèi)合理布置機械設備、水泥倉庫。

3）對施工機具進行維修、調(diào)配。進場水泥須具備出廠合格證，并經(jīng)現(xiàn)場取樣送檢。

3.2 水泥攪拌樁施工

1）鉆機就位。將鉆機安置在施工的樁位上，調(diào)整樁機的平整度及豎直度，符合要求后攪拌下沉。

2）攪拌下沉、制漿。沿導向架邊旋轉(zhuǎn)、邊切土，下沉至加固深度。選擇水灰比為0.4和0.5，水泥摻入量為10%，15%，18%等不同情況進行試樁，每種配合比試樁數(shù)量不小于3根。

3）攪拌提升。預攪下沉至設計深度后，開動灰漿泵把水泥漿壓入軟土層中，邊提升、邊攪拌、邊噴漿，使水泥漿與土體充分拌和。

4）重復上下攪拌、噴漿。進行二次攪拌下沉、提升噴漿，施工的要求同第一次。

5）攪拌過程中下沉鉆進速度不大于1 m/min，提升攪拌速度不大于0.8 m/min，樁底噴漿30 s，攪拌轉(zhuǎn)數(shù)不小于70 r/min，下沉噴漿壓力為0.40～0.60 MPa。

6）質(zhì)量檢驗。水泥土加固完成后采用鉆孔取芯法進行無側(cè)限抗壓強度試驗。檢測結(jié)果顯示水灰比為0.5、水泥摻量為15%和18%的水泥攪拌樁均滿足要求。經(jīng)比對，正式施工最終按確定的水泥攪拌樁施工參數(shù)（表1）進行。

表1 水泥攪拌樁施工參數(shù)

3.3 井點降水

1）井點管埋設。沿測量放線確定的井點位置挖水溝，將小坑與集水坑連接，以便排泄多余水。輕型井點降水示意見圖7。

圖7 輕型井點降水示意圖

2）沖洗井管。將φ15～30 mm的膠管插入井點管底部進行注水清洗，直至流出清水。

3）管路安裝。沿井點管線外側(cè)鋪設集水毛管，主干管連接水箱水泵。

4）檢查管路。檢查連接膠管的各個接頭是否有漏氣現(xiàn)象。

5）抽水。開機7 d后將形成地下降水漏斗，井趨向穩(wěn)定，土方工程可在降水10～15 d后開挖。

3.4 基坑開挖

在護岸水泥攪拌樁施工結(jié)束，且取芯（達到28 d齡期）檢測合格后，進行護岸基槽開挖。當土方開挖接近設計標高位置時，留置200 mm厚采用人工輔助土方開挖，防止擾動地基。

3.5 高強度塑鋼聯(lián)鎖組合板樁施工

1）測量放樣。在主軸線的延長線上距邊樁20 m以外設控制樁。

2）基槽開挖。打樁施工前應先開挖基槽，開挖深度為設計樁頂標高以下50 cm。

3）導架安裝。導架的位置不能與塑鋼板樁相碰，不能隨著塑鋼板樁的打設而下沉或變形。

4）接口連接。確保板樁的施工位置及C，T接頭緊密連接，及時糾正塑鋼板樁的偏移情況。

5）振動入樁。機械手（ZX-450）沉樁時，用挖機臂提升振動錘，使之豎直插入土中，將樁振入至要求標高。

3.6 碎石墊層施工

護岸采用20 cm厚碎石墊層，碎石運抵鋪設部位后分層鋪設，人工攤平。

3.7 鋼筋混凝土基礎施工

1）基礎定位測量。對基礎的幾何尺寸進行測量放樣。

2）鋼筋綁扎。鋼筋施工前必須準確放設軸線和控制邊線，彈線后綁扎鋼筋。

3）模板安裝。模板外側(cè)用鋼管作圍囹，用拉螺絲和斜撐等固定。伸縮縫的聚乙烯泡沫硬塑料板緊貼封頭板內(nèi)側(cè)。

4）混凝土澆筑?；炷琳駬v采用2臺φ50 mm振動棒，底板四周及樁頂位置的鋼筋密集區(qū)要加強振搗。

5）養(yǎng)護。土工布覆蓋和灑水養(yǎng)護7 d。

3.8 塊石混凝土施工

1）模板定位。當?shù)装錍25混凝土基礎澆筑完畢且強度達到1.2 MPa后，開始軸線投測。

2）模板安裝。組合鋼模板就位后安裝插銷，連桿安裝好后將螺栓緊固，并架設支撐以保證模板整體穩(wěn)定。

3）硬塑泄水管安裝。按1∶10坡度埋放直徑100 mm硬塑泄水管，泄水管水平平均間距為2 m，上下2排交錯布置。

4）塊石擺放。塊石形狀應大體方正，最長邊和最短邊比不大于2，粒徑在20～120 cm之間，且20～50 cm的塊石和50～120 cm的塊石應分開適時埋入混凝土中；人工埋放塊石，保證埋放的塊石距混凝土構(gòu)件表面不小于100 mm，塊石與塊石之間的距離不小于100 mm，塊石不得直接接觸。

5）混凝土澆筑。石料擺放好后，即時進行混凝土澆筑。每層的倉塊交錯搭接控制，避免出現(xiàn)貫穿橫縫。

3.9 護岸墻身澆筑

1）模板組合。采用自主研制的新型混凝土造型模板。首先將鋼模板主體與橡膠墊片重疊，然后在橡膠墊片上安裝凸起椎體單元。

2）模板安裝。模板按控制線支立，臨時加固；測量鋼模板整體垂直度，通過鋼絲繩和手拉葫蘆進行調(diào)整，并最終加固。

3）混凝土澆筑。澆筑工藝與C25混凝土基礎類似。

4）拆模。拆模后，模板凸出的錐體將在混凝土表面留下凹槽，護岸墻身形成不同造型麻面。

3.10 漿砌面石及細石混凝土灌縫施工

1）拌制砂漿。使用強度等級不低于42.5級的普通硅酸鹽水泥進行水泥漿拌制。

2）漿砌面石砌筑。先用木樁每10 m一處釘好砌石位置，掛好斷面線，按線砌筑。

3）C25細石混凝土灌縫。每砌好1層面石，在面石與護岸毛面墻身之間填充1層C25細石混凝土，采用小型手持式振搗機振搗密實。

3.11 混凝土壓頂施工

護岸沉降基本穩(wěn)定后澆筑壓頂，每隔10 m設沉降縫1道（縫寬10 mm），內(nèi)嵌油浸軟木板。

3.12 土工布、拋石棱體及碎石鋪設施工

1）土工布鋪設。在護岸墻身后方鋪設U400 g機織土工布，土工布在垂直方向通長布置，水平方向搭接寬度為50 cm，用麻線縫合。

2）拋石棱體回填。拋石棱體塊石重量控制在10～100 kg，大小搭配良好。棱體拋填時，應提前對護岸墻后的排水管進行保護。

3）碎石墊層施工。碎石倒濾層施工時，先鋪土工布，再按斷面鋪碎石，然后將土工布卷起，最后用回填土覆蓋。

3.13 生態(tài)袋護面施工

1）土方邊坡回填后，清理邊坡，保證坡面平整，無尖銳硬物，無坑、無凹處。

2）種植土運至現(xiàn)場后，人工裝袋。采用壓實后尺寸為200 mm×500 mm×800 mm的生態(tài)袋，材料采用丙綸針刺無紡布。

3）生態(tài)袋按照1∶1.5坡面分層錯縫疊放；將生態(tài)袋水平放置，擺放標準扣騎縫，砌筑上層生態(tài)袋，最后將結(jié)構(gòu)壓實。

4 效益分析

采用該技術(shù)建設的現(xiàn)澆重力式航道護岸，不僅可維持航道岸坡安全穩(wěn)定、防止河岸坍方及船只碰撞，還產(chǎn)生一定景觀效果，集航運、防洪、景觀效應于一體。

通過采用新型造型模板，省去了人工混凝土面鑿毛及清理費用；通過確定水泥攪拌樁在軟弱層上的最佳配比及施工參數(shù)，有效避免材料浪費，每延米護岸可以節(jié)約成本157.64元。

5 結(jié)語

京杭運河浙江段三級航道整治工程杭州段（新開挖航道）第HDSG-7，HDSG-8標段工程通過采用現(xiàn)澆重力式生態(tài)護岸施工技術(shù)，達到了預期效果，這表明現(xiàn)澆重力式生態(tài)護岸在粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土地質(zhì)中具有較大優(yōu)勢，穩(wěn)定性高、生態(tài)效果好、工藝簡單方便，具有良好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。

目前，新建航道、河、湖等多會留下邊坡，對邊坡生態(tài)防護是生態(tài)文明建設的重要內(nèi)容。現(xiàn)澆重力式生態(tài)護岸可適用包括軟弱層地質(zhì)在內(nèi)的多種地質(zhì)工況，值得在生態(tài)護坡中推廣應用。

建議后續(xù)研究中，將現(xiàn)澆重力式生態(tài)護岸和預制箱型重力式生態(tài)護岸施工工藝進行對比研究，比較兩種工藝施工質(zhì)量、效率和成本。