浅议异形预制混凝土板护坡设计与施工

2018-06-04高汉山

水利科学与寒区工程 2018年4期

高汉山

(佳木斯市水务局，黑龙江佳木斯 154002)

在我国江河或通航河道上，大部分都有堤防，确保大堤的安全必先护坡固岸，稳定河势以防止岸坡崩塌、急流冲刷堤脚及岸坡[1]。为了预防边坡受到冲刷，在水利工程中需要采取措施对边坡进行防护，而进行铺砌和栽植则是应用得较为广泛和有效的方法[2]。混凝土预制板护坡由于造价低廉，施工技术要求低、施工周期短、施工质量易于控制等优点在护岸工程中被广泛应用。佳木斯市城市防洪工程城中段位于松花江干流中下游右岸佳木斯市主城区，长8.45 km，设计防洪标准为100 a一遇，堤防边坡、马道及堤顶都用预制混凝土板进行了防护，预制混凝土护坡板除了有矩形板、六角形板，还有一种在矩形板基础上变形得到的异形预制混凝土板，异形预制混凝土板主要铺设在马道、堤顶处，取得了较好的工程防护及美化环境的效果。

1 平面尺寸设计的初步设想

现有的江河堤防坡面、马道及堤顶护坡工程，预制混凝土护坡板大部分都是矩形板、方形板或六角形板，这些形式的预制混凝土板铺装简单，但是相互连接效果差，外形单一，不美观。受到混凝土路面砖造型多样化的启发，考虑通过对矩形预制混凝土板长边尺寸进行调整，在不增加工程造价的前提下，达到改善预制混凝土板之间的连接效果，增加防护工程整体稳定性，外形美观的目的。

对矩形预制混凝土护坡板，将长边一面凸出来一个梯形，另外长边一面凹进去一个梯形，凹凸梯形长边长度等于短边长度加上两个梯形高度，梯形短边长度等于矩形长边长度扣除梯形长边长度后剩余长度。如图1所示，预制混凝土板长L，平均宽W，凹凸等腰梯形底角为45°，梯形短边长为c，长边为c+2h,等腰梯形高为h, 板长度方向保留部分为2f,并且c=2f。这种规格预制混凝土板与板之间在没有缝隙的理想状态前提下铺装是可以的。

图1 初始异形预制混凝土板

2 平面尺寸的改进

由于预制混凝土板模具制作误差，模具使用过程中的变形，模具上下面强度不同等原因，导致生产出来的预制混凝土板尺寸出现偏差，铺装预制板时预制板之间要留一定的缝隙，才能做到面平线直, 缝隙间要填充中砂。预制混凝土板护坡工程中预制混凝土板之间缝隙太小施工难度大难以实施，缝隙太大又会降低防护效果，缝隙中填充的中砂容易被流水冲走。因此，工程实践中一般规定预制混凝土板护坡板之间缝隙不超过8 mm。按照初步设想的凹凸梯形一样的异形预制混凝土板在铺装过程中，发现梯形两腰之间斜面缝隙与横竖缝隙大小不同，且随着横竖缝隙的增大差距变得越来越大。

通过理论分析，在原来预制混凝土板形式的基础上，把凹进去的梯形平行边尺寸根据预定的预制混凝土板之间预留缝隙尺寸进行调整，凹进梯形平行边长度比突出梯形平行边长度增加，增加量与铺装完成的预制混凝土板之间缝隙尺寸具有正相关性,增加量为预留横竖缝隙的0.914倍。这样就能做到所有铺装完成的预制混凝土板之间缝隙大小相同。如图2所示，预制混凝土板凸出的等腰梯形底角为45°，上顶宽为c，高为h,板长度方向保留部分为f，并且c=2f,凹进等腰梯形上顶宽d=c+0.914a，混凝土板之间预留横竖缝隙为a,高为h,板长度方向保留部分2e=L-d-2h。

图2 改进异形预制混凝土板

3 在护坡工程中的应用

佳木斯市城区防洪工程城中段护坡工程建设过程中，对于堤顶、马道全部采用了这种异形预制混凝土板进行防护。如图3所示为异形预制混凝土板护坡平面布置实例图，设计预制板长600.00 mm，板平均宽500.00 mm，板厚150.00 mm，凸出边梯形短边为240.00 mm，长边为360.00 mm,高为60.00 mm；凹进边梯形短边为244.56 mm，长边为364.56 mm，高为60.00 mm。铺装完成后预制混凝土板之间缝隙为5.00 mm。混凝土板底面铺设100.00 mm中砂垫层，中砂垫层下面铺设一层无纺布，无纺布质量密度大于400 g/m2。无纺布在储存、运输和施工等各个环节，时时注意封盖遮阳，特别是在施工过程中，应尽量缩短其外露时间，做到随铺随用土覆盖[3]。

图3 异形预制混凝土板护坡平面布置实例图 (单位mm)

混凝土板采用在预制场生产，施工现场铺设的方式。预制场设在施工现场附近，便于混凝土板的运输。混凝土板生产用的模板必须专门设计，模板设计、制作的质量直接影响到混凝土板的质量。参照建筑用定型钢模板制作方法，用3 mm厚钢板制作组合卧式预制混凝土板模具，模具内部尺寸与设计成型后的混凝土预制块尺寸相同，但是考虑到模具制作过程中加工精度的因素，将模具各边尺寸精确到0.1 mm。底面模板一块，各立面模板分别制作成一块，共五块模板。底面模板与侧面模板及各个侧面模板之间用标准钢模板U型卡扣连接在一起，各个模板块之间用海绵密封条密封。预制混凝土板时将模具平放在平整坚固的地面上，钢模具内面均匀涂刷一薄层脱模剂，也可以用机油做为脱模剂。采用混凝土脱模剂，可以减少或防止混凝土与模板表面粘着，脱模、清模容易，提高劳动生产率，保证预制件的质量[4]。用铁锹配合工程力车将混凝土拌和物放入模具内，用振捣棒振捣密实合格后，用灰抹子将混凝土表面抹平。如果混凝土浇筑振捣质量不好，混凝土在拆模后，结构表面往往会出现混凝土松酥，石子多、砂浆少,使得石子之间出现空隙，形成许多蜂窝形状的窟窿；如果混凝土的局部缺浆，出现小凹坑，甚至麻点，表面粗糙，会对工程的质量产生不良影响[5]。待混凝土终凝不会产生掉边掉角时，拆除边模板，待混凝土强度达到能够保证混凝土板整体完好性后，将底模拆掉，用工程力车把板运至养生场地。混凝土终凝后，水泥还在继续水化，混凝土强度在不断增长。如果缺少水，水泥的水化作用就会不彻底，强度降低，而且还会使混凝土表面因干燥而产生干缩裂缝，必须及时覆盖洒水[6]，连续养生14 d以上。小心用专用车运输混凝土板到工程现场，避免运输过程中造成预制混凝土板的破坏。铺装预制混凝土板时要用木锤调整板的平整度，利用与底模板接触面作为护坡板表面。工程实施过程中基本实现了预期的效果，板与板之间缝隙基本相同，没有出现系统性的板缝差异。