新型装配式护岸对中小河流的应用

1、新型装配式护岸对中小河流的应用1引言中小河流的水利工程治理不到位，导致生态破坏和水污染问题始 终存在，而人们往往过于重视防洪与平安，忽略了对河流两岸生态环 境的保护。装配化技术在河流中的应用，给传统护岸工程建设带来了 技术上的革新。2工程概况该河流属淮河流域，位于郸城县南侧，是当地主要防汛抗旱河道 之一，总长度为37.35km, 2018年按照3年一遇排涝标准，对河流进 行清淤疏浚。该流域属黄河冲积平原，为华北平原新沉降盆地的一部 分，为第四系沉积物所覆盖。全县地形西南高，东北低，高程在47.5 38.5m,高差9m,地面坡降1/50001/10000。流域属温带季风性大 陆气候，有着十清楚显

2、的季风气候特征，年平均温度在13.5左右, 1月份气温最低可达-1.8C,全年日照总时数为2401h,相对湿度普遍 保持在60%。流域范围内降雨年纪变化比拟大，年分配不均匀，年 降水量为594.3mm,最大年降雨量和最小年降雨量分别为1272.7mm 和304.5mm。工程水文地质方面，地下水属于第四系孔隙潜水，含水 层主要包含砂壤土和粉砂，补给来源气氛大气降水与地表水径流两部 分，排泄方式为垂直蒸发、地下径流以及农业开采，本次施工勘察发 现孔内水位标高在41.44m左右。经过对水质的分析，得知地表水会 对混凝土材料具有较强的腐蚀性，对钢筋和钢结构有着中等腐蚀性。 地下水对混凝土有着强腐蚀性，

3、对钢筋和钢结构有着中等腐蚀性。工 程充分考虑装配式护岸施工工艺的经济性、平安性以及生态性等影响 因素，采取整体箱式装配护岸，每段长度为12.04m,其中包含4个 标准节段连续布置，单个箱体的长度为3m、宽度为2.5m、高为3.5m, 质量达 12.45tlo3新型装配式护岸在中小河流中的应用分析材料选择本工程中，装配式植草混凝土的构成主要包含水泥材料、粗细骨 料、矿物掺合料、水等局部，此外还包含适当的化学添加剂。选择水 泥材料时，首选普通硅酸盐水泥，材料密度3.09g/cm3,初凝时间为 195min,终凝时间为235min, 28d抗压强度可以到达49.9MPa。选择 粗骨料时，建议选择粒径

4、在15mm左右的连续级配碎石骨料，粒径最 大应不超过30mm,要求骨料堆积密度保持在1500kg/m3,含沙量应 不超过0.8%。选择细骨料时，骨料来源主要是天然河砂，堆积密度 为1525kg/m3,含泥量需要控制在2.8%左右。为了更好地抑制植草 混凝土内发生碱反响，防止材料的酸碱度过大，建议使用一局部硅粉 来代替硅酸盐水泥，并在混凝土材料内加入以碳酸钙为主要成分的 SR-4添加剂，以此适当降低混凝土 pH,为河流两岸植物的生长营造 更好的环境2。配合比设计配合比设计方面，参考以往工作经验，生态植草混凝土配合比大致如下：液固比为0.25,碎石在1480kg/m3,水泥220kg/m3,砂20

5、0kg/m3,水100L/m3,虽然这样的配合设计方式可以满足中小规模 河流工程治理的强度、孔隙率以及抗冲刷等性能要求，但用到的骨料 粒径比拟大，局部骨料粒径已经接近40mm,这对本工程使用到的装 配式护岸结构产生不利。装配式结构有着许多边角，容易导致接触点 较少，影响预制箱体整体强度，进而引发装配式箱体断裂。所以，有 必要对以往的配合比进行调整，具体情况如表1所示，在这样的配合 比设计方式下，河流治理工程装配式混凝土 28d时的抗压强度可以达 到8.8MPa,孔隙率到达25%以上，能够满足装配式护岸的结构设计 与性能要求，可用于中小河流中3。结构设计依据上文提到的材料配合比设计，可设计出不同

6、结构的预制块， 如图1和图2所示，图1为嵌固式通孔正六边形的护岸形状，边长可 以到达16cm,厚度10cm/8cm, 10cm厚度的预制块可预留7.5cm四 边形通孔，以此到达种植香根草的作用；8cm厚度的预制块不会预留 通孔，将两个厚度的预制块相互间隔拼接之后，就会形成2cm左右 高差的消浪坎，从而到达消能减速的效果。图2结构中，嵌固式凹槽 六边形的边长是16cm,厚度和图1 一样，有10cm与8cm两种，其 中8cm厚度的预制块预留通孔，10cm预制块在中间位置预留8cmX 3cm凹槽，将两种不同厚度的预制块拼接起来即可。不同结构的装配 式护岸会对河道流速产生一定的影响，河道流速会存在差值

7、，这与装 配式护岸的设计结构与形式有关。外表凹凸不平会使水流的流程增加, 并对水流产生阻力作用，通过造成水力沿程与局部损失，降低近岸水 流流速。当水位相同的情况下，水流的流速越大，流速差也会越大，这说明高速水流在装配式护岸结构下消耗的能量更多，预制块抗冲刷 性能下降。流速相同的情况下，水位越高，流速差也会越大，水位在 较高的时候，装配式护坡结构对水流有着较强的消能效果。水位与流 速相同的情况下，图1中的嵌固式通孔正六边形流速差比拟大，消能 效果最正确。关键工序空箱预制使用C60混凝土进行空箱预制，明确模板尺寸精 度和平整度等方面的数据，做好空箱在施工现场内的养护工作。使用 厚度为6mm的船用钢

8、板，组合拼接为预制模板平台，再使用红外测 距仪进行现场测量，屡次应用之后，模板的尺寸偏差只有2mm,可 保障模板强度与刚度需求，提升箱体尺寸精度。对模板材料进行验收, 合格之后可以进行混凝土的浇筑，再使用高压蒸汽进行箱体养护。 底板施工预制箱体的同时还要进行底板局部的施工，中小河流 水利工程装配式护岸对于空箱的安装位置有着较高的要求，特别是底 板顶面的平整度，这将直接对护岸的安装效果产生影响。采用大刚度 特制槽钢为底板空箱安装处的顶模和趾坎侧模，以此提升底板的平整 度，保证趾坎的线性，尽可能提高装配式护岸的精度。安装空箱之前， 依据底部尺寸1 ： 1比例进行样架的制作，检验空箱安装处的平整情

9、况，解决以往平整度控制难度大的问题。箱体吊装依据工程具 体施工特点，采取加装3根定位桩的40t全回转浮吊船展开吊装作业。 首先，箱体试吊装。在正式吊装之前需要提前试吊装，其中包含两部 分工作：（1）空载试吊，将起重吊钩3次起落，查看限位器的灵敏 度，再将吊臂在最大与最小工作幅度上运动3次以上，检测限位器的 精密度，然后向左和向右的方向回转吊臂，根据实际情况判断回转机 构各部件是否运转良好。（2）载荷试吊，将预制空箱作为试吊的构 件，使用4根钢丝绳，将其与预制空箱四角吊环连接，收紧钢丝绳吊 起空箱，经过吊钩起升、变幅以及回转运动后，查看设备制动性能, 是否出现松动的情况，试验完成后需要对力矩限制

10、器进行恢复。天气 晴朗且风力低于5级的情况下可以试吊，提前安排人员分工，一旦出 现异常应立即停止吊装，同时做好工作记录。其次，正式吊装，大致 需要经历以下工作流程：（1）了解吊装期间的考前须知。吊装之前 要求现场所有人员必须做好平安技术交底，安排专业人员负责指挥, 做好浮吊船倾斜角度的有效观测，保证其稳定性。（2）回转吊臂到 拟吊装的空箱上方，放下吊钩到可操作的高度。（3）使用卡环将钢 丝绳扣在箱体吊环，另一端与吊钩相连，将钢丝绳的水平夹角控制在 60左右。（4）将箱体吊起20cm查看各项装置，吊至预计高度， 确认其可以通过围堰，缓慢回转吊臂至底板上方制动，让箱体与安装 位置保持垂直，缓慢下降

11、吊钩，空箱在底板高程上方10cm左右的位 置即可，调整回转角度，让箱体四角和底板安装位置线可以保持一致, 到达要求之后放下空箱。（5）装配式护岸箱体经过预埋吊环与设备 连接位置后，在人工配合下完成箱体落位的调整，使用千斤顶精细调 节，预制箱体安装到3段时可对其封底处理，再完成灌浆和土方回填 等操作。最后，掌握预制构件连接技术的应用要点，以受力明确和传 力可靠作为装配式护岸结构稳定的关键控制点。常见的构件连接方法主要有湿法和干法连接两种。其中，湿法连接就是将构件在现场浇筑 混凝土进行连接，其结构性能类似于现浇混凝土。干法连接方式就是 构件通过焊接或螺栓等方法，将节点和接缝进行有效连接。装配式护 岸结构在中小河流中一般采取干法连接方式，构件之间可以通过凹槽 连接，如图3所示。4结语总而言之，为了实现工厂化生产与机械化施工，常见的装配式护 岸在结构形式方面主要有预制L形和扶壁式等几种，采用干法连接方 法，将立板和底板进行构件水平连接，再经过试吊装和正式吊