堤坝装配式护坡结构及施工技术研究

吕 刚，卿雪林，阳 一

(四川港航建设工程有限公司，四川 成都 610041)

0 前 言

随着我国经济快速发展，堤防工程建设过程中逐步加强了对生态环境的的保护意识，装配式护坡是一种响应生态堤防建设需要而提出的新型护坡结构。传统的堤坝护坡施工工艺存在耗材较多(设备、人工)，施工周期较长，难以实现边开挖边防护、环境污染等问题。

为增强护坡结构的整体性，降低波浪和壅水对护坡体的影响，改善堤坝内部的渗流环境，一些学者和现场技术人员对堤坝护坡结构进行了有针对性的研究。张颖钧[1]、曹以灿等[2]、曹尤格等[3]针对边坡冲刷、表层溜坍问题，对装配式锚杆框架护坡进行研究。党福江等[4]提出的巢形装配式生态护坡构件，由主副巢两部分构成，主巢可控制坡面水土流失，具有护坡功能。凌继华[5]、关志娟[6]和邓海忠等[7]对护坡排水问题进行研究，提出不同的新型预制装配式生态环保护坡排水系统施工技术。徐化新[8]、张富[9]、周晓靖[10]、秦宇等[11]基于护坡技术存在的不足，提出了预制装配式生态护坡技术，并对预制装配式护坡技术的技术原理、工艺流程和操作要点进行了详细介绍。庄紫龙[12]提出利用装配式预制框式挡墙进行生态护坡施工工艺。

分析表明，现有研究成果在适宜的工况下取得了较好的工程建设效果，但研究主要针对堤坝护坡结构，从工程施工全过程角度改善堤坝护坡施工质量的研究成果较少。同时，现有工程措施和技术成果中，尚存在施工效率较低、生态平衡的调节难度大、实现人与自然和谐相处等问题亟需解决。鉴于此，为弥补现有技术的不足，文章以工程为对象、以工艺为核心，对堤坝装配式护坡结构及施工技术进行了研究。

1 工程技术问题及施工难点

1.1 护坡结构整体性弱

当预制装配式护坡结构在不同土质状况环境中施工时，其垫层密实度会存在一定的差异，而预制装配式护坡结构的整体性稍差，因此，会出现不统一的沉降。当沉降规律不一致时，会产生大小不同的应力，超过极限值时，便会严重破坏护坡结构，使其失去稳定性。

1.2 波浪和壅水对护坡体的影响大

在斜向波浪作用下，在堤坝结构衔接段会产生波能集中、壅水和漩涡等复杂的水动力情况，对该区域护坡体稳定性产生极不利的影响。

1.3 堤坝内部的渗流环境

堤坝的临水侧和背水侧存在水头差，导致堤坝产生渗流，渗流分正常渗流和有害渗流，有害渗流产生渗透破坏，由渗透破坏造成的险情约占堤坝险情总数的60%以上，是堤坝工程中最普遍且难以彻底解决的隐患。对于堤坝的渗流控制，应遵循“前堵、中截、后排”的原则。

2 施工工艺原理及特点

1)通过连接条隼和连接槽板将顶部护坡板与堤坝填筑体连接牢固，在相接的底部护坡板和中间护坡板之间设置了接缝台阶和接缝粘结层，在中间护坡板与堤坝填筑体之间设置了横向连接筋，在中间护坡板与堤坝填筑体、底部护坡板与堤坝填筑体之间设置了加筋层和填充层，该结构设计可有效提升堤坝护坡结构的整体性。

2)在堤坝填筑体内部设置了竖向集水管，并使竖向集水管与坝底土层上表面的底部集水层连通，可将堤坝填筑体内部的渗透水快速排除；在堤坝填筑体外侧的坝底土层上表面设置了隔水层，可起到延长渗透路径的作用。

3)在顶部护坡板的外侧设置了防浪体，并使防浪体可随波浪上下移动，从而起到降低波浪和壅水对堤坝的影响作用。

4)在顶部护坡板的外侧设置了作物种植槽，并在作物种植槽下部设置了蓄水槽，可满足作物吸水需求；同时在作物种植槽内设置了排气条带，可满足作物根系氧气交换的要求。

3 施工工艺流程与操作要点

3.1 施工工艺流程

堤坝装配式护坡结构施工工艺流程如图1所示。

图1 堤坝装配式护坡结构施工工艺流程图

3.2 操作要点

1)构件制备：采用钢筋混凝土材料制备顶部护坡板、中间护坡板和底部护坡板，并在顶部护坡板的上表面和下表面分别设置作物种植槽和连接条隼，在中间护坡板和底部护坡板的下表面设置板底连接筋和定位杆；根据锚固要求制作锚垫板，并使锚垫板与套筒连接杆或连接吊钩连接牢固；根据连接条隼的尺寸情况，制备连接槽板。生态护坡结构如图2所示。

图2 堤坝生态护坡结构横断面示意图

2)隔水层和底部集水层铺设：在底部护坡板位置支设模板，浇筑形成限位体；在坝底土层的上表面分别铺设隔水层和底部集水层，其中隔水层铺设于限位体的外侧，底部集水层铺设于限位体与竖向集水管之间。

3)堤坝填筑体施工：根据堤坝填筑体的尺寸要求，自下向上分层填筑堤坝填料形成堤坝填筑体。

4)竖向集水管设置：先在堤坝填筑体内部竖向引孔，再将与反滤层连接好的竖向集水管插至底部集水层下部，然后在竖向集水管内插入抽水管。

5)横向连接筋设置：在堤坝填筑体的外侧进行横向引孔，并将横向连接筋插入孔内，在横向连接筋的内侧端部注浆形成扩大端头。

6)填充层设置：在堤坝填筑体的外侧面铺设加筋层、在底部护坡板的下部安装锚固筋，根据填充层厚度要求调整定位杆上调位板的位置；先将底部护坡板插入限位体的间隙内，再自下向上安装中间护坡板，并在相接的中间护坡板之间，以及中间护坡板与底部护坡板的接缝处设置接缝台阶、接缝粘结层和防水条带。自最上面一排中间护坡板与堤坝填筑体的间隙向下灌注填充材料，形成填充层。

7)顶部护坡板布设：先在堤坝填筑体外侧安装连接槽板，再在最上面一排中间护坡板上部安装顶部护坡板(见图3)，并在顶部护坡板底面的连接条隼与连接槽板之间设置柔性防水层。待扩大端头形成强度后，在横向连接筋外侧设置锚垫板，校核锚垫板外侧的连接吊钩和套筒连接杆的位置满足要求后，对横向连接筋施加张拉力。先在套筒连接杆的外侧端部设置限位套筒，再在限位连接杆的底部设置杆底连接环。

图3 顶部护坡板与防浪体连接结构示意图

8)防浪体设置：在限位连接杆的顶部先安装限位环一，将防浪体与连接端板连接端设置连接横板，并使连接横板与连接端板通过紧固螺栓牢固；在防浪体与限位连接杆连接处设置套环，并将套环置于限位环一上部，最后安装限位环二。

9)种植土壤铺设：先在作物种植槽的连接台阶上设置种植槽底板；再将吸水管的底端插入蓄水槽内；然后在种植槽底板上铺设排气条带、反滤透气层，使排气条带伸至种植槽竖板外侧；最后在反滤透气层上部铺设种植土壤。

4 结 语

1)基于当前工程的实际需要，本文提出了一种结构整体性强、防渗性能好、施工方便，并可有效防控波浪影响的堤坝生态护坡结构及施工方法，并对该技术的施工工艺流程和控制要点进行分析论述。

2)结合工程实际，本文对研究技术的施工工艺流程和关键技术要点进行了系统研究，阐明了研究技术的工程适用性和工程应用价值。

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