浅谈现浇混凝土护坡在沂河河道防护中的应用

一、工程概况

沂河为临沂境内最大的山洪河道，水流暴涨暴落非常湍急，河槽弯曲多变，流势不稳，因此河岸两侧水土流失严重。沂河总长333km，流域面积为11820km2，其中沂河流经山东境内的河道长287.5km，占总河长的86.3%，在山东境内流域面积为10772 km2。沂河自北向南流经10个县、市（区）。沂河左岸沂南县苏村镇贾家庄护险位于沂河东汶河口以上，沂南县贾家庄至夏孟寺村北，工程总长度600m。20年一遇洪峰流量5500m3/s，相应水位119.27m。

二、护坡设计方案选取

护坡有不同的结构型式，并且在不同的地质条件是可选择相应的护坡形式。根据险工段地形、地质和水流条件等，再结合工程经验以及施工的实际情况，可选择现浇混凝土板、浆砌块石、干砌块石和混凝土砌块四种方案进行护坡。如表1所示。

沂河属山洪性河道，河道内险工较多，通过方案Ⅰ与方案Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ相比较可知，现浇混凝土板护坡投资较少，且耐冲刷、整体性好，相比较而言施工比较方便、快捷。因此沂河贾家庄护坡工程采用现浇混凝土护坡。

表1 不同护坡结构型式方案对比表

三、混凝土护坡设计

1.护坡混凝土板厚度确定

在浮力作用下稳定的面板厚度可按式（1）计算：

式中：η—系数，取1.0；

hp—累积频率为5%的波高，m；

b—沿岸坡向板长，m；

ρc—板的密度，1000kg/m3；

ρW—水的密度，1000kg/m3；

Lm—平均波长，为15.38m；

m—护坡坡比。

其中：累积频率为5%的波高hp为1.84m，沿岸坡向板长为3m，混凝土板的密度取2.4×1000kg/m3，平均波长为15.38m，护坡坡比为1.5。经计算，护坡混凝土板厚t=22cm 就可以满足浮力作用下的稳定要求，根据已建工程经验及《水工建筑物抗冰冻设计规范》（GB/T50662-2011）要求的最小板厚，混凝土护坡厚度采用25cm。

护坡采用现浇混凝土板，混凝土标号为 C25、F250，板厚25cm，板长3m，板宽3m，错缝布置。板间缝采用高压闭孔板填塞，沥青砂浆封口。护坡下设40cm 砂砾石级配垫层。为防止混凝土护坡板间变形而使垫层料细颗粒顺板缝流失，在板缝下铺设0.6m 宽无纺布，无纺布规格400g/m2。

2.混凝土面板抗冰冻复核

工程区出现最低气温约为-10.3℃，据调查当地最大岸边冰厚度为0.08m，故需复核现浇混凝土护坡在冰推破坏作用下的安全性，依据公式（2）（3）复核现浇混凝土护坡面板在冰推破坏作用下的安全系数。具体冰推过程如图1所示。

式中：K—冰推安全系数；

W—计入冰层重量的护坡单宽重量，kN；

T—冰推力，kN/m2；

α—护坡面与水平线的交角，°；

f—护坡与垫层间的摩擦系数，取0.50；

γk—混凝土容重，1000kg/m3；

γk′—混凝土浮容重，1000kg/m3；

γb—冰容重，0.9×1000kg/m3；

t—护坡厚度，0.25m；

z—冰层厚；取0.08m；

H、H1—冰上、下护坡高度 (m)。

一般情况下，冰盖长度小于50m时，冰的膨胀推力为P=150～200kN/m2，当冰盖长度为50～100m时，为0.6～0.9P，当冰盖长度大于100m时，为0.6P。该工程冰推力取90kN/m2。护坡面与水平线的交角为56.3°，混凝土容重取2.4×1000kg/m3，则对应浮容重为1.4×1000kg/m3，冰上、下护坡高度分别为0.7m、0.8m。经复核冰推安全系数为30.58，说明在冰推作用下，25cm 厚混凝土护坡面板满足稳定要求。

四、现浇混凝土护坡工程施工控制要点

1.坡面控制

经过初步测量后，将治理导线放出，同时运用自卸汽车和挖掘机开挖，与此同时工作人员要全程跟踪机械开挖施工全过程，并且要做到对每一个进度进行校核。将坡面整理完成后，要留出0.4m左右的保护层。

2.工序控制

图1 混凝土护坡受力示意图

传统护坡（如浆砌石、干砌石）的施工顺序一般是从基础、坡面最后封顶，而现浇混凝土护坡则采用了先基础接着封顶最后坡面砌筑的顺序。采用先封顶后坡面的顺序能够保证坡面边线顺直，使工程的坡度、尺寸等更加准确，避免边缘部位重复施工。

3.垫层控制

垫层采用直径为1～2cm和2～4cm的石子并且按1∶1的级配比例，这样能确保垫层密实，然后在坡面上保持均匀的厚度铺设，垫层厚度为40cm，铺设时可采用下料槽法或吊车吊入法进行。

4.立模控制

现浇混凝土最重要的一个环节就是立模。通常的立模方法是“支立模板法”，在模板的一侧填充材料，然后进行现浇筑混凝土，然而传统的立模方法常常产生局部吸水以及扭曲变形等现象，并且对混凝土的强度要求很高，混凝土的强度足够高才能拆模，因此支立模板对工期不好把控。该工程采取“模板代替法”，直接将沥青衫木板当做模板进行固定浇筑，无需拆模同样达到设计要求，但此方法护坡长度一般小于10m，当护坡长度较大时可将沥青衫木板按“田”字形支立，从而可以缩短混凝土浇筑的坡长，这样支护可以阻止反滤料下滑，同时还可以保持滤层厚度均匀，满足设计要求。

5.入仓控制

为了防止漏浆，在入仓前一般会在反滤层铺一层水泥砂浆，然而在进行人工平仓时，由于人为的影响会使得反滤料和水泥砂浆部分混合，导致滤层厚度不均匀，无法满足设计要求。因此，在刚铺设完水泥砂浆时不建议立刻入仓，确保一定的时间间隔，一般在8～12h，此时施工人员能在反滤层上行走，从而避免了在铺设反滤料时与水泥砂浆混合，同时也满足混凝土浇筑层设计要求。

6.振捣方法控制

此次护坡施工中采用的振捣机械为平板振捣器。混凝土浇筑层厚度为12cm，通过1kW的平板振捣器同时振捣两边，每台振捣器3 人控制进行上下振捣，其中1 人在坡下控制振捣方向，剩余2 人在坡上进行拉动，来进一步控制振捣器移动速度。在振捣过程中速度不宜过快，最好保持在0.4m/s 以内，在施工过程中边缘部分最容易忽略，因此一般从浇筑层边缘开始振捣。

7.养护控制

在混凝土浇筑完成后12～18h 以内应及时安排相关工作人员负责混凝土的养护。混凝土养护主要向其表面洒水，或者在上面辅上草帘。目的是保持混凝土的表面湿润，养护时间最好在3 周以上。

五、结语

现浇混凝土护坡是一种比较好的河道险工、堤防护坡治理方式。突破了传统的工程治理形式，经过多年不断推广改进，现浇混凝土护坡技术发展日趋成熟，优点是施工造价相对较低、整体坚固美观、工艺流程简单容易控制、制作周期短、效果好，值得推广应用■