新建内河航道现浇重力式生态护岸施工工艺

刘宇飞

（中交水利水电建设有限公司，浙江 宁波 315200）

0 引言

重力式生态护岸是将重力式挡墙与生态护坡进行有机结合的新型生态护岸，发挥安全稳定与生态环保的优势，在内河航道的岸坡防洪中具有广泛的应用前景[1-5]。众多学者开展了相关研究，金罗斌等设计提出了一种开孔圆筒+T形插板的新型预制航道重力式生态护岸[6]；苏福等对模袋混凝土、透水空箱等几种航道生态护岸的优点进行了归纳[7]；黄鑫磊等总结出混凝土外观质量的影响规律[8]，但对于现浇重力式生态护岸在新建内河航道中，尤其是粉质粘土和淤泥质粉质粘土等软弱层地质上的施工技术研究尚少。因此，下文结合具体工程项目，对新建内河航道现浇重力式生态护岸施工技术进行研究探讨。

1 工程概况

京杭运河浙江段三级航道整治工程杭州段（新开挖航道）工程采用限制性Ⅲ级航道标准，总长23.4 km。其中，HDSG-7，HDSG-8标段工程位于浙江海宁，地处浙北平原区，地势低平开阔，地质以粉质粘土和淤泥质粉质粘土为主，新开挖航道建设采用现浇重力式生态护岸，双头水泥搅拌桩进行软弱层地基处理，护岸墙身采用浆砌面石进行护面，岸坡采用生态袋防护，结构型式见图1。

图1 现浇重力式生态护岸典型断面（单位：m）

2 关键工艺原理

2.1 水泥搅拌桩试桩

水泥搅拌桩施工前进行拟建基础软弱土的室内配比试验，验证其有效性。针对现场拟处理的最弱层软土的性质，选择合适的固化剂、外掺剂及掺量，根据初步选定的掺灰量（10%，15%，18%）及水灰比（0.4，0.5）进行强度试验。

2.2 新型混凝土造型模板

模板主体1上安装一张橡胶垫片3，形成模板组合体，在模板主体1上面均匀布置若干数量的模板贯穿孔2，橡胶垫片3上均匀布置若干个十字型的切口4，该切口4与模板孔2对应，见图2。切口4在自然状态下能够紧密闭合，具有韧性、弹性，不会造成混凝土泄露。

图2 模板组合体示意图

在模板组合体上灵活布置若干个凸起的装饰单元，见图3，4。装饰单元5一端与螺杆6连接，螺杆6上螺纹连接有螺帽7。装饰单元为锥体，表面为麻面、粗糙结构，可在模板组合体上组合成不同平面样式。

图3 装饰单元示意图

图4 模板侧视图

将模板进行安装固定，浇筑混凝土时，凸出的锥体将在护岸墙身混凝土表面留下凹槽，不同凹槽会按照锥体的布置形式形成不同造型麻面，避免护岸墙面进行浆砌面石装饰时的人工拉毛操作。此新型混凝土造型模板具体信息，详见文献［9］。

2.3 生态袋堆叠方式

将标准扣（图5）放置在2个生态袋接缝的上方位置，使标准扣横跨两个生态袋，并使标准扣穿透生态袋叠加层中部，保证标准扣和生态袋之间的良好接触。通过在生态袋上行走或压实来达到互锁（图6），以提高生态袋护坡整体性。该生态袋堆叠方式有效避免了传统生态袋直接堆叠，导致易发生滑移的问题。

图5 标准扣实物

图6 生态袋互锁示意图

3 施工工艺及操作要点

3.1 施工准备

1）现场踏勘，熟悉场地条件和周围环境，清除地表下障碍物。

2）在水泥搅拌桩施工区内合理布置机械设备、水泥仓库。

3）对施工机具进行维修、调配。进场水泥须具备出厂合格证，并经现场取样送检。

3.2 水泥搅拌桩施工

1）钻机就位。将钻机安置在施工的桩位上，调整桩机的平整度及竖直度，符合要求后搅拌下沉。

2）搅拌下沉、制浆。沿导向架边旋转、边切土，下沉至加固深度。选择水灰比为0.4和0.5，水泥掺入量为10%，15%，18%等不同情况进行试桩，每种配合比试桩数量不小于3根。

3）搅拌提升。预搅下沉至设计深度后，开动灰浆泵把水泥浆压入软土层中，边提升、边搅拌、边喷浆，使水泥浆与土体充分拌和。

4）重复上下搅拌、喷浆。进行二次搅拌下沉、提升喷浆，施工的要求同第一次。

5）搅拌过程中下沉钻进速度不大于1 m/min，提升搅拌速度不大于0.8 m/min，桩底喷浆30 s，搅拌转数不小于70 r/min，下沉喷浆压力为0.40～0.60 MPa。

6）质量检验。水泥土加固完成后采用钻孔取芯法进行无侧限抗压强度试验。检测结果显示水灰比为0.5、水泥掺量为15%和18%的水泥搅拌桩均满足要求。经比对，正式施工最终按确定的水泥搅拌桩施工参数（表1）进行。

表1 水泥搅拌桩施工参数

3.3 井点降水

1）井点管埋设。沿测量放线确定的井点位置挖水沟，将小坑与集水坑连接，以便排泄多余水。轻型井点降水示意见图7。

图7 轻型井点降水示意图

2）冲洗井管。将φ15～30 mm的胶管插入井点管底部进行注水清洗，直至流出清水。

3）管路安装。沿井点管线外侧铺设集水毛管，主干管连接水箱水泵。

4）检查管路。检查连接胶管的各个接头是否有漏气现象。

5）抽水。开机7 d后将形成地下降水漏斗，井趋向稳定，土方工程可在降水10～15 d后开挖。

3.4 基坑开挖

在护岸水泥搅拌桩施工结束，且取芯（达到28 d龄期）检测合格后，进行护岸基槽开挖。当土方开挖接近设计标高位置时，留置200 mm厚采用人工辅助土方开挖，防止扰动地基。

3.5 高强度塑钢联锁组合板桩施工

1）测量放样。在主轴线的延长线上距边桩20 m以外设控制桩。

2）基槽开挖。打桩施工前应先开挖基槽，开挖深度为设计桩顶标高以下50 cm。

3）导架安装。导架的位置不能与塑钢板桩相碰，不能随着塑钢板桩的打设而下沉或变形。

4）接口连接。确保板桩的施工位置及C，T接头紧密连接，及时纠正塑钢板桩的偏移情况。

5）振动入桩。机械手（ZX-450）沉桩时，用挖机臂提升振动锤，使之竖直插入土中，将桩振入至要求标高。

3.6 碎石垫层施工

护岸采用20 cm厚碎石垫层，碎石运抵铺设部位后分层铺设，人工摊平。

3.7 钢筋混凝土基础施工

1）基础定位测量。对基础的几何尺寸进行测量放样。

2）钢筋绑扎。钢筋施工前必须准确放设轴线和控制边线，弹线后绑扎钢筋。

3）模板安装。模板外侧用钢管作围囹，用拉螺丝和斜撑等固定。伸缩缝的聚乙烯泡沫硬塑料板紧贴封头板内侧。

4）混凝土浇筑。混凝土振捣采用2台φ50 mm振动棒，底板四周及桩顶位置的钢筋密集区要加强振捣。

5）养护。土工布覆盖和洒水养护7 d。

3.8 块石混凝土施工

1）模板定位。当底板C25混凝土基础浇筑完毕且强度达到1.2 MPa后，开始轴线投测。

2）模板安装。组合钢模板就位后安装插销，连杆安装好后将螺栓紧固，并架设支撑以保证模板整体稳定。

3）硬塑泄水管安装。按1∶10坡度埋放直径100 mm硬塑泄水管，泄水管水平平均间距为2 m，上下2排交错布置。

4）块石摆放。块石形状应大体方正，最长边和最短边比不大于2，粒径在20～120 cm之间，且20～50 cm的块石和50～120 cm的块石应分开适时埋入混凝土中；人工埋放块石，保证埋放的块石距混凝土构件表面不小于100 mm，块石与块石之间的距离不小于100 mm，块石不得直接接触。

5）混凝土浇筑。石料摆放好后，即时进行混凝土浇筑。每层的仓块交错搭接控制，避免出现贯穿横缝。

3.9 护岸墙身浇筑

1）模板组合。采用自主研制的新型混凝土造型模板。首先将钢模板主体与橡胶垫片重叠，然后在橡胶垫片上安装凸起椎体单元。

2）模板安装。模板按控制线支立，临时加固；测量钢模板整体垂直度，通过钢丝绳和手拉葫芦进行调整，并最终加固。

3）混凝土浇筑。浇筑工艺与C25混凝土基础类似。

4）拆模。拆模后，模板凸出的锥体将在混凝土表面留下凹槽，护岸墙身形成不同造型麻面。

3.10 浆砌面石及细石混凝土灌缝施工

1）拌制砂浆。使用强度等级不低于42.5级的普通硅酸盐水泥进行水泥浆拌制。

2）浆砌面石砌筑。先用木桩每10 m一处钉好砌石位置，挂好断面线，按线砌筑。

3）C25细石混凝土灌缝。每砌好1层面石，在面石与护岸毛面墙身之间填充1层C25细石混凝土，采用小型手持式振捣机振捣密实。

3.11 混凝土压顶施工

护岸沉降基本稳定后浇筑压顶，每隔10 m设沉降缝1道（缝宽10 mm），内嵌油浸软木板。

3.12 土工布、抛石棱体及碎石铺设施工

1）土工布铺设。在护岸墙身后方铺设U400 g机织土工布，土工布在垂直方向通长布置，水平方向搭接宽度为50 cm，用麻线缝合。

2）抛石棱体回填。抛石棱体块石重量控制在10～100 kg，大小搭配良好。棱体抛填时，应提前对护岸墙后的排水管进行保护。

3）碎石垫层施工。碎石倒滤层施工时，先铺土工布，再按断面铺碎石，然后将土工布卷起，最后用回填土覆盖。

3.13 生态袋护面施工

1）土方边坡回填后，清理边坡，保证坡面平整，无尖锐硬物，无坑、无凹处。

2）种植土运至现场后，人工装袋。采用压实后尺寸为200 mm×500 mm×800 mm的生态袋，材料采用丙纶针刺无纺布。

3）生态袋按照1∶1.5坡面分层错缝叠放；将生态袋水平放置，摆放标准扣骑缝，砌筑上层生态袋，最后将结构压实。

4 效益分析

采用该技术建设的现浇重力式航道护岸，不仅可维持航道岸坡安全稳定、防止河岸坍方及船只碰撞，还产生一定景观效果，集航运、防洪、景观效应于一体。

通过采用新型造型模板，省去了人工混凝土面凿毛及清理费用；通过确定水泥搅拌桩在软弱层上的最佳配比及施工参数，有效避免材料浪费，每延米护岸可以节约成本157.64元。

5 结语

京杭运河浙江段三级航道整治工程杭州段（新开挖航道）第HDSG-7，HDSG-8标段工程通过采用现浇重力式生态护岸施工技术，达到了预期效果，这表明现浇重力式生态护岸在粉质粘土和淤泥质粉质粘土地质中具有较大优势，稳定性高、生态效果好、工艺简单方便，具有良好的经济、社会和生态效益。

目前，新建航道、河、湖等多会留下边坡，对边坡生态防护是生态文明建设的重要内容。现浇重力式生态护岸可适用包括软弱层地质在内的多种地质工况，值得在生态护坡中推广应用。

建议后续研究中，将现浇重力式生态护岸和预制箱型重力式生态护岸施工工艺进行对比研究，比较两种工艺施工质量、效率和成本。