混凝土联锁块软体排在潮汐河道防护工程中的应用

2015-12-16王亚莉邹国语李保红

水利建设与管理 2015年1期

王亚莉，邹国语，李保红

(湖北大禹水利水电建设有限责任公司，武汉 430061)

1 工程概况

木兰溪位于东南沿海，是福建“五江一溪”重要河流之一，也是闽中最大的河流。其发源于仙游县西苑乡，由西向东横贯仙游县和莆田市区经兴化湾注入东海，全长105km，流域面积超过1732km2。木兰溪河道从木兰陂至三江口入海段为感潮河道，平均比降为0.45‰，潮水为半日潮型。根据多年资料，由于洪水期水流速度超过4m/s，因此，无论是潮水还是洪水，都会对河道造成严重冲刷。

2 河道防护方案选择

为了减少潮水和洪水对河道的冲刷，有两种方案可供选择:ⓐ采用传统的抛石护底方案;ⓑ采用软体排护底方案，即采用混凝土联锁块软体排对河道底部进行压护，不但解决了河道底部被水流冲刷破坏的问题，而且能适应河道淤泥质土极容易发生变形的情况。经过综合比较，选用第二种方案。混凝土联锁块软体排是利用土工织物缝接成一定尺寸的排布(也称基布)，在排布上覆盖用丙纶绳绞接的混凝土预制板块，作为一种可适应基础变形、类似排体状的结构。

3 联锁块软体排施工工艺

联锁块软体排防护施工分为两部分:联锁块的制作和联锁块的铺筑成排。

3.1 施工流程

首先将制作好的检查合格后的预制联锁块用吊运设备装入驳壳船运至放排船处，通过其船头和船尾两端桁架上的电动葫芦吊运安装在已经铺好的基布上;再用50～60cm长的丙纶绳将排体间、排与基布绑扎牢固，将放排船的后退基布和排体一起缓缓沉入河道底部。当潮水退落后将出露在水面外的连锁块间的杂物清理干净，而后用与联锁块同样强度标号的混凝土灌入缝隙，形成完整的软体排结构。

工艺流程:联锁块制作→联锁块吊运→联锁块间绑扎→联锁块沉入→排间水下绑扎→灌缝。

3.2 施工技术特点

3.2.1 联锁块的制作

混凝土联锁块制作是将拌制好的混凝土装入已经架设好的并植入连锁材料丙纶绳的钢模具内，经过振捣、收面、养生、脱模，制成合格的联锁块。其施工工艺流程除了增加植入丙纶绳外，其他与普通混凝土预制块制作一样。

a.模具及丙纶绳的植入。首先将模具固定在预制场地，单块预制块尺寸为40cm×40cm×16cm(长×宽×高)，块间距为10cm，每一套模具尺寸为1.9m×2.4m(长×宽)。模具及隔板底侧均开有约1.6cm×8cm(宽×高)的马蹄形槽口，便于将φ16的丙纶绳穿入模具内。一套模具一次可生产由20块预制块联锁组成的一片联锁块体，预制成型的联锁块如下图所示。

预制成型混凝土联锁块单片示意图

在模具拼装前，要求将模具内壁的混凝土残留物清理干净，模具外框固定牢固后不能有大的变形，内部隔板支撑间距均匀。为了防止模具在混凝土装入后出现变形，模具外壁需用丝杆螺母固定。单块预制块内丙纶绳十字交叉打结，丙纶绳的走线缠绕方法见左下方示意图。

b.联锁块预制。检查模具安装和丙纶植入缠绕符合要求后，将拌制好的C25混凝土通过混凝土运输车运至预制现场并浇入模具内，用倒钩插入混凝土内提起丙纶绳，使得丙纶绳处于预制块的中部，并用插入式振捣棒将混凝土振捣密实，直至混凝土表面不再泛泡为止，用刮板收光混凝土表面。

c.联锁块的脱模及吊运。根据施工经验，一般在浇筑混凝土后3～4小时内即可脱模。脱模时间不能太早，防止损伤预制块的棱角;也不能太迟，太迟则不易脱模。同时脱模时间与季节有关，一般夏季早一点，春秋季可适当迟一点。

脱模后的预制块还需要在场地养生14d左右，待混凝土强度达到设计强度的70%以上时，即可用吊运机械将其吊起集中堆放。堆放地不能暴露在阳光下，必要时加以覆盖遮阳布，堆层高度不超过10层。

d.联锁块的养生。由于预制块体积较小，水分很容易蒸发，因此须及时洒水养生，保证混凝土质量。该项目地处沿海，受海风影响，夏季需在收面后2h内开始洒水，春秋两季在收面后3h左右开始洒水，冬季预制养生初次洒水的时间要适当延长。洒水采用喷雾器均匀湿润喷洒，保持混凝土表面的湿润，必要时覆盖养生膜，一般每天至少洒水4次。

e.质量检查。从脱模开始直至养生结束，须对预制块的质量进行检查。脱模至养生期间主要检查预制块的外观质量，比如:有无蜂窝麻面、缺棱少角、外观尺寸不满足要求等问题。一般要求其外观尺寸偏差为±5cm，超过该标准视为外观质量不合格。养生结束投入使用前除了正常的混凝土试件取样检查外，还需要在实体预制块上钻孔取芯检验其实际抗压强度，并与设计强度C25进行比较。抽查预制块一般每5000m2取一组试样，达不到抗压强度要求的视为不合格，作废品处理。报废的方式是割断丙纶绳，并运离出场废弃。

3.2.2 联锁块的铺筑成排

a.联锁块的运输。联锁块制作完成28d后，即可通过吊装机械将预制块吊入驳壳船，运至放排船的端部。放排船属于专用特殊的船只，船体长度20m，一侧船舷制作成放倒的门板状，向水中倾斜约15°，另一侧船舷固定电动机，带动裹有基布的卷筒，船体两端架设装有两台电动葫芦的桁架，便于吊运联锁块上船。

b.联锁块的铺筑。在河两岸对应位置处分别设置垂直河道的锚固桩，配置两道钢索，将放排船平行穿引固定，船体顺河道方向，允许其沿着钢索垂直河道滑移。由于放排船本身没有动力，当涨潮时在潮水的高水位状况下，用岸上的牵引设备把放排船拉至放排部位的端部，将单片联锁块吊放在放排船的基布上，而后用50～60cm长的短截丙纶绳将软体排和基布绑扎在一起。同时单片联锁块间也绑扎在一起，绑扎应牢固，不得漏绑，这样就形成了一个类似竹排状柔软的整体结构。

退潮时放排船在钢索的约束下倒退着向河道中心移动，同时卷筒转动绑扎有联锁块的基布随着放排船的移动缓缓沉入水底，即形成一幅软体排。单次软体排幅宽度为18m，一个潮水期可以放置500m2。

c.幅间水下绑扎。在成排结束后对相邻两幅排体进行绑扎，在潮水完全退落后仅有河水流动的最低水位情况下，对露出水面的部分直接进行人工绑扎，水下的部分由潜水员潜入水中绑扎。

d.联锁块间混凝土灌缝。混凝土联锁块间由于有10cm宽的空隙，土工材料丙纶绳和基布在潮水退落后会暴露在空气中，需清理干净空隙间杂物后，用25MPa的混凝土灌注空隙，将这些土工材料包裹或覆盖在混凝土下，避免受到阳光的暴晒，以防土工材料老化变质。灌缝需要注意将空隙灌注饱满，不得出现土工材料外露的现象，灌缝混凝土顶面与预制块面应平顺，不得有较大的起伏，避免人为增加过流阻力。

4 工程效益

a.缩短工期。利用放排船放置混凝土联锁块施工速度快，可以在短时间内完成较多的工程量。该项目软体排工程量13万m2，采用传统的人工法预制，原计划工期9个月，实际施工时间为6.5个月，比计划缩短了两个多月。由于在施工中发现由于混凝土联锁块预制生产供应不足导致放排船等待耽误了不少时间，若大型项目的软体排护底工程采用机械化生产混凝土联锁块，如:采用振动挤压成型法机械化生产等措施，可加快预制速度，能进一步缩短工期。

b.质量可靠。采用混凝土联锁块软体排处理河道护底技术，其施工质量自始至终都可以掌控，无论是预制还是铺筑，其质量状况可以随时得到检验，而且精确。比起采用传统的护底方法对施工质量进行控制，该方法更为可靠。

c.节约投资。该技术的成功应用，保护了木兰溪河道在潮水冲刷下河底的安全，为木兰溪两岸的城镇建筑安全提供了保证。同时由于该技术施工简单、辅助设施少，节约了大量的建设资本的投入。

d.社会效益佳。混凝土联锁块软体排护底技术是对传统的抛石护底、石笼护底等措施的发展，减少了石材用量，保护了当地的生态环境，避免了资源的浪费。由于其施工速度快，为水利工程河道护底开辟了新的途径，尤其是对重要水利工程河道防汛度汛能快速起到保障作用。