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1引言

中小河流的水利工程治理不到位，導致生態(tài)破壞和水污染問題始終存在，而人們往往過于重視防洪與安全，忽略了對河流兩岸生態(tài)環(huán)境的保護。裝配化技術在河流中的應用，給傳統(tǒng)護岸工程建設帶來了技術上的革新。

2工程概況

該河流屬淮河流域，位于鄆城縣南側，是當?shù)刂饕姥纯购岛拥乐唬傞L度為37.35km，2018年按照3年一遇排澇標準，對河流進行清淤疏浚。該流域屬黃河沖積平原，為華北平原新沉降盆地的一部分，為第四系沉積物所覆蓋。全縣地形西南高，東北低，高程在47.5～38.5m，高差9m，地面坡降1/5000～1/10000。流域屬溫帶季風性大陸氣候，有著十分明顯的季風氣候特征，年平均溫度在13.5℃左右，1月份氣溫最低可達-1.8℃，全年日照總時數(shù)為2401h，相對濕度普遍保持在60％。流域范圍內降雨年紀變化比較大，年分配不均勻，年降水量為594.3mm，最大年降雨量和最小年降雨量分別為1272.7mm和304.5mm。工程水文地質方面，地下水屬于第四系孔隙潛水，含水層主要包含砂壤土和粉砂，補給來源氛圍大氣降水與地表水徑流兩部分，排泄方式為垂直蒸發(fā)、地下徑流以及農業(yè)開采，本次施工勘察發(fā)現(xiàn)孔內水位標高在41.44m左右。經過對水質的分析，得知地表水會對混凝土材料具有較強的腐蝕性，對鋼筋和鋼結構有著中等腐蝕性。地下水對混凝土有著強腐蝕性，對鋼筋和鋼結構有著中等腐蝕性。工程充分考慮裝配式護岸施工工藝的經濟性、安全性以及生態(tài)性等影響因素，采取整體箱式裝配護岸，每段長度為12.04m，其中包含4個標準節(jié)段連續(xù)布置，單個箱體的長度為3m、寬度為2.5m、高為3.5m，質量達12.45t[1]。

3新型裝配式護岸在中小河流中的應用分析

3.1材料選擇

本項目中，裝配式植草混凝土的構成主要包含水泥材料、粗細骨料、礦物摻合料、水等部分，此外還包含適當?shù)幕瘜W添加劑。選擇水泥材料時，首選普通硅酸鹽水泥，材料密度3.09g/cm3，初凝時間為195min，終凝時間為235min，28d抗壓強度可以達到49.9MPa。選擇粗骨料時，建議選擇粒徑在15mm左右的連續(xù)級配碎石骨料，粒徑最大應不超過30mm，要求骨料堆積密度保持在1500kg/m3，含沙量應不超過0.8％。選擇細骨料時，骨料來源主要是天然河砂，堆積密度為1525kg/m3，含泥量需要控制在2.8％左右。為了更好地抑制植草混凝土內發(fā)生堿反應，避免材料的酸堿度過大，建議使用一部分硅粉來代替硅酸鹽水泥，并在混凝土材料內加入以碳酸鈣為主要成分的SR-4添加劑，以此適當降低混凝土pH，為河流兩岸植物的生長營造更好的環(huán)境[2]。

3.2配合比設計

配合比設計方面，參考以往工作經驗，生態(tài)植草混凝土配合比大致如下：液固比為0.25，碎石在1480kg/m3，水泥220kg/m3，砂200kg/m3，水100L/m3，雖然這樣的配合設計方式可以滿足中小規(guī)模河流工程治理的強度、孔隙率以及抗沖刷等性能要求，但用到的骨料粒徑比較大，部分骨料粒徑已經接近40mm，這對本工程使用到的裝配式護岸結構產生不利。裝配式結構有著許多邊角，容易導致接觸點較少，影響預制箱體整體強度，進而引發(fā)裝配式箱體斷裂。所以，有必要對以往的配合比進行調整，具體情況如表1所示，在這樣的配合比設計方式下，河流治理工程裝配式混凝土28d時的抗壓強度可以達到8.8MPa，孔隙率達到25％以上，能夠滿足裝配式護岸的結構設計與性能要求，可用于中小河流中[3]。

3.3結構設計

依據(jù)上文提到的材料配合比設計，可設計出不同結構的預制塊，如圖1和圖2所示，圖1為嵌固式通孔正六邊形的護岸形狀，邊長可以達到16cm，厚度10cm/8cm，10cm厚度的預制塊可預留7.5cm四邊形通孔，以此達到種植香根草的作用；8cm厚度的預制塊不會預留通孔，將兩個厚度的預制塊相互間隔拼接之后，就會形成2cm左右高差的消浪坎，從而達到消能減速的效果。圖2結構中，嵌固式凹槽六邊形的邊長是16cm，厚度和圖1一樣，有10cm與8cm兩種，其中8cm厚度的預制塊預留通孔，10cm預制塊在中間位置預留8cm×3cm凹槽，將兩種不同厚度的預制塊拼接起來即可。不同結構的裝配式護岸會對河道流速產生一定的影響，河道流速會存在差值，這與裝配式護岸的設計結構與形式有關。表面凹凸不平會使水流的流程增加，并對水流產生阻力作用，通過造成水力沿程與局部損失，降低近岸水流流速。當水位相同的情況下，水流的流速越大，流速差也會越大，這說明高速水流在裝配式護岸結構下消耗的能量更多，預制塊抗沖刷性能下降。流速相同的情況下，水位越高，流速差也會越大，水位在較高的時候，裝配式護坡結構對水流有著較強的消能效果。水位與流速相同的情況下，圖1中的嵌固式通孔正六邊形流速差比較大，消能效果最佳。

3.4關鍵工序

3.4.1空箱預制使用C60混凝土進行空箱預制，明確模板尺寸精度和平整度等方面的數(shù)據(jù)，做好空箱在施工現(xiàn)場內的養(yǎng)護工作。使用厚度為6mm的船用鋼板，組合拼接為預制模板平臺，再使用紅外測距儀進行現(xiàn)場測量，多次應用之后，模板的尺寸偏差只有2mm，可保障模板強度與剛度需求，提升箱體尺寸精度。對模板材料進行驗收，合格之后可以進行混凝土的澆筑，再使用高壓蒸汽進行箱體養(yǎng)護。3.4.2底板施工預制箱體的同時還要進行底板部分的施工，中小河流水利工程裝配式護岸對于空箱的安裝位置有著較高的要求，特別是底板頂面的平整度，這將直接對護岸的安裝效果產生影響。采用大剛度特制槽鋼為底板空箱安裝處的頂模和趾坎側模，以此提升底板的平整度，保證趾坎的線性，盡可能提高裝配式護岸的精度。安裝空箱之前，依據(jù)底部尺寸1∶1比例進行樣架的制作，檢驗空箱安裝處的平整情況，解決以往平整度控制難度大的問題。3.4.3箱體吊裝依據(jù)工程具體施工特點，采取加裝3根定位樁的40t全回轉浮吊船展開吊裝作業(yè)。首先，箱體試吊裝。在正式吊裝之前需要提前試吊裝，其中包含兩部分工作：（1）空載試吊，將起重吊鉤3次起落，查看限位器的靈敏度，再將吊臂在最大與最小工作幅度上運動3次以上，檢測限位器的精密度，然后向左和向右的方向回轉吊臂，根據(jù)實際情況判斷回轉機構各部件是否運轉良好。（2）載荷試吊，將預制空箱作為試吊的構件，使用4根鋼絲繩，將其與預制空箱四角吊環(huán)連接，收緊鋼絲繩吊起空箱，經過吊鉤起升、變幅以及回轉運動后，查看設備制動性能，是否出現(xiàn)松動的情況，試驗完成后需要對力矩限制器進行恢復。天氣晴朗且風力低于5級的情況下可以試吊，提前安排人員分工，一旦出現(xiàn)異常應立即停止吊裝，同時做好工作記錄。其次，正式吊裝，大致需要經歷以下工作流程：（1）了解吊裝期間的注意事項。吊裝之前要求現(xiàn)場所有人員必須做好安全技術交底，安排專業(yè)人員負責指揮，做好浮吊船傾斜角度的有效觀測，保證其穩(wěn)定性。（2）回轉吊臂到擬吊裝的空箱上方，放下吊鉤到可操作的高度。（3）使用卡環(huán)將鋼絲繩扣在箱體吊環(huán)，另一端與吊鉤相連，將鋼絲繩的水平夾角控制在60°左右。（4）將箱體吊起20cm查看各項裝置，吊至預計高度，確認其可以通過圍堰，緩慢回轉吊臂至底板上方制動，讓箱體與安裝位置保持垂直，緩慢下降吊鉤，空箱在底板高程上方10cm左右的位置即可，調整回轉角度，讓箱體四角和底板安裝位置線可以保持一致，達到要求之后放下空箱。（5）裝配式護岸箱體經過預埋吊環(huán)與設備連接位置后，在人工配合下完成箱體落位的調整，使用千斤頂精細調節(jié)，預制箱體安裝到3段時可對其封底處理，再完成灌漿和土方回填等操作。最后，掌握預制構件連接技術的應用要點，以受力明確和傳力可靠作為裝配式護岸結構穩(wěn)定的關鍵控制點。常見的構件連接方法主要有濕法和干法連接兩種。其中，濕法連接就是將構件在現(xiàn)場澆筑混凝土進行連接，其結構性能類似于現(xiàn)澆混凝土。干法連接方式就是構件通過焊接或螺栓等方法，將節(jié)點和接縫進行有效連接。裝配式護岸結構在中小河流中一般采取干法連接方式，構件之間可以通過凹槽連接，如圖3所示。

4結語

總而言之，為了實現(xiàn)工廠化生產與機械化施工，常見的裝配式護岸在結構形式方面主要有預制L形和扶壁式等幾種，采用干法連接方法，將立板和底板進行構件水平連接，再經過試吊裝和正式吊裝，使裝配式護岸可以更好地用于中小河流水利工程中。

【參考文獻】

[1]楊帆,鄭潔.淺談多層預制箱型裝配式護岸結構設計[J].中國水運(下半月),2021,21(9):97-98.

[2]王鵬.芻議內河航道工程裝配式護岸施工工藝[J].中國水運,2021(8):140-143.

[3]顧寬海,陳明陽,葉上揚.裝配重力式混凝土護岸結構的設計及施工[J].水運工程,2021(6):6-12+19.

作者：李愛民 單位：鄆城縣蘇閣引黃灌區(qū)服務中心