混凝土施工工艺在天津市海堤工程中的应用

刘金锋，王　伟，杨志超

（天津市海堤管理处，天津　300456）



混凝土施工工艺在天津市海堤工程中的应用

刘金锋，王伟，杨志超

（天津市海堤管理处，天津300456）

摘 要：通过对现有海堤工程护砌材料的优化，推广混凝土施工工艺，以达到确保防潮安全、便于日常管理、降低运行养护成本和提升海堤整体面貌的目的。

关键词：混凝土；灌砌石；护坡；海堤；天津

自1997年加大工程建设投入力度以来，天津市按照一般段20年一遇、重点段50年一遇的防潮标准对海堤进行全面治理。在治理中，多数堤段采用迎海面、背海面、顶面均加以保护的断面结构，成功抵御了数次风暴潮，取得良好的防护效果。但是，随着海堤工程运行时间增加和潮汐影响，现有结构出现了迎海侧护坡勾缝脱落和砌石丢失、齿脚与护坡分离脱落、防浪墙混凝土压顶破损难以修补等情况，不仅给日常管理工作带来困难，同时也给防潮安全带来隐患。为增加海堤工程使用寿命、提升工程整体面貌、降低日常运行管养成本，在不改变原有结构的基础上对防护材料进行变更是十分必要的。

1　海堤堤坡护砌型式现状

天津市海堤工程一般结构型式为：迎海坡坡比1∶2.5，背海坡坡比1∶2.0，坡面采用干砌石、浆砌石等防护；坡脚设齿脚，齿脚每10 m设1道伸缩缝；堤顶采用4 m宽、20 cm厚的混凝土路面，每4 m设1道伸缩缝；有防浪墙的采用0.5～1.2 m高的浆砌石或混凝土灌砌石防浪墙，顶部设90 cm宽、10 cm厚的C20混凝土压顶，防浪墙每10 m设1道伸缩缝。

海堤工程现状护坡共有干砌石、浆砌石、混凝土灌砌石、抛石、预制混凝土板、模袋混凝土、植被等多种型式。干砌石护坡，由于石块小、砌护质量难以保证等，很少被采用；浆砌石护坡，由于砂浆强度低，容易造成勾缝脱落，进而砌体被破坏；抛石护坡，由于块石、反滤层及维修工程量较大等，不被采用；模袋

近年来，混凝土灌砌石护坡被广泛应用于海堤工程，天津市新建海堤工程和已建海堤维修加固工程均大量采用这种型式，防潮效果显著。

2　混凝土灌砌石工艺的弊端

2.1原材料匮乏，直接影响工程施工组织

混凝土灌砌石的主要材料为石头，需从100 km以外的蓟县或唐山购运，价格也较高，因此不适用于海堤局部修修补补的日常性维修工程。

2.2砌石工艺的质量和效率受市场及自然环境影响较大

（1）市场因素对砌石施工的影响。①原材料价格过高。当前，市场中花岗岩石材料价格在234～470元/m3，加之材料运费、混凝土、模板等其他费用，工程材料成本过高，远远高于政府指导价。因此，近年来用于水利工程施工的石头一般采用普通毛石（135元/m3）。②人工因素对砌石施工的影响。首先是人工费过高，根据市场调研，当前砌石工种的市场价格为200元/d（8个工时），远远高于水利工程概算定额中的人工费。另外，近年来砌石工种的技术人员处于青黄不接的阶段，年龄普遍偏大，导致劳动力下降，影响了施工效率和质量。

（2）自然因素对砌石施工的影响。天津地处渤海湾，潮汐为不规则半日潮，一昼夜两次，涨潮时间5～6 h，落潮时间6～7 h。另外，区别于河道工程，为节省工程投资，海堤工程一般在设计审批环节中不安排施工围堰费，迎海坡护砌工程必须按照潮汐规律来抢抓时间施工。按照多年来施工统计，在无大风、下雨或其他天气的影响下，混凝土灌砌石工艺每日有效施工时间为5～6 h，砌筑数量约30块（按30名施工人员统计），长度也就是60 m左右。因此，砌石工艺的低效率不适于沿海区域施工。

2.3日常管理过程中常出现的一些问题

（1）受地面沉降、外力碰撞等影响，砌石防浪墙上的混凝土压顶不易修复，且修复后的外观较差。海堤沿线村庄、企事业单位较多，车辆来往频繁，且天津市海堤需提供社会交通服务，无法进行封闭式管理。因此，经常出现施工车辆磕碰海堤防浪墙的情况，且修补后的海堤整体面貌较差。

（2）随着工程的运行年久和潮汐作用力影响，砌石结构勾缝部位脱落、砌块丢失和齿脚脱离造成上部护坡塌陷，进而形成险工隐患。

3　混凝土施工工艺的优势

近年来，混凝土灌砌石施工价格逐年上涨，已与混凝土施工价格相差无几。因此，混凝土施工工艺在材料采购、施工效率、外观形象等方面均优于混凝土灌砌石工艺。

3.1混凝土护坡既能满足海堤工程设计规范要求，

工程质量有保证，又可节省工程投资

混凝土护坡具有较好的整体性，外表美观，抗波浪能力较强，管理方便，可以满足海堤工程设计规范的要求。

按照《海堤工程设计规范》（GB/T 51015-2014）计算混凝土护坡厚度，其计算公式为：

式中：t为混凝土护面板厚度（m）；η为系数，取1.0；H为计算波高（m），取H1%；ρc为混凝土板的密度（t/ m3）；ρw为水的密度（t/m3）；L为波长（m）；B为沿坡方向（垂直于水边线）的护面板长度（m），平均长度为6～8 m；m为斜坡坡率。

经计算，得到：20年一遇潮位+7级风，t=0.19～0.21 m；50年一遇潮位+7级风，t=0.22～0.24 m。

根据规范要求，混凝土护坡最小厚度为30 cm。因此，天津市海堤维修加固工程可以采用30 cm厚现浇混凝土板防护，比现状灌砌石护坡厚度（40 cm）下降25%，相应护坡工程量可大幅减少。

3.2施工材料来源广泛，采购便捷

根据2015年统计，天津市内具备混凝土生产资质的厂家有183家。另外，从自制混凝土角度来说，水泥、砂子、石子等原材料也便于在建材市场采购。

3.3混凝土施工效率高，更适合在沿海区域施工

以30人施工为例，在同等天气和其他客观条件下，混凝土施工每天可完成50块长100 m的砌筑量，其速度是混凝土灌砌石工艺的1.6倍。而且，天津市水利工程维修项目规定工程进度必须在主汛期前完成，于汛期发挥工程效益。因此，海堤工程更需要高效的施工速度。

另外，混凝土结构的防浪墙更具有美观性，整体效果佳。

4　天津市沿海地区使用混凝土施工需要注意的问题

（1）受海洋环境和潮汐时间影响，采用混凝土工艺施工应加入防腐剂和抗分散剂，以提高混凝土防腐能力和缩短混凝土初凝时间。另外，混凝土后期保养必须落实到位，以确保工程质量。

（2）为确保工程质量，尽量选用商品混凝土。一般而言，天津市水利工程维修项目必须在主汛期前完成，工期紧张，不允许出现返工情况。因此，采用正规厂家生产的商品混凝土，可有效确保工程质量，避免不合格混凝土造成的工程返工问题出现。另外，天津市沿海区域淡水匮乏，地下水基本为碱性水和苦咸水，对自拌混凝土的质量有影响，不建议采用自拌混凝土。

综上所述，随着海堤工程管理水平的日益提高和市场实际情况的不断变化，天津市海堤工程可逐渐过渡到以混凝土为主、砌石为辅的结构，以充分发挥混凝土工程坚固、持久、美观的优势。

中图分类号：TV871.1

文献标识码：C

文章编号：1004-7328（2016）03-0067-02

DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2016.03.021

收稿日期：2016—01—20

作者简介：刘金锋（1982—），男，工程师，主要从事水利工程管理工作。混凝土等护坡，由于造价高，使用较少；植被护坡，由于抗冲刷能力差，不被采用。当前主要广泛采用的是C25混凝土灌砌石护坡，其优点是以较高标号混凝土为胶结构材料解决了石块小和浆砌石耐久性差的问题，而且施工时分块（一般2 m×2 m一块）又有干砌石适应堤坡变形的特点。南京水利科学研究院开展的海堤断面模型试验表明：灌砌石护坡在20、50年一遇潮位、风浪作用下均处于稳定状态。