沿海水利工程施工技术重点探析

【摘要】笔者结合近年来所参加的沿海水利工程施工体会,探析沿海水利工程施工应搞好施工导流、围堰、地基处理、提高钢筋混凝土结构耐久性等技术重点【关键词】沿海水利工程;导流;围堰;地基处理;钢筋混凝土结构耐久性近几年来,笔者先后参加了xx防潮闸、交通桥工程,xx防潮堤工程,xx市xxxx橡胶坝工程,东港区第一至五期防潮堤工程,岚山二、三、五期防潮堤工程,xxxx中桥、xx中桥工程,xx南沿海公路xx程。结合xx防潮闸、交通桥及xx橡胶坝探析沿海水利工程施工应重点考虑的技术问题。1.xx防潮闸、交通桥及xx橡胶坝工程简介1.1xx防潮闸、交通桥:xx防潮闸、交通桥位于xx市xx林场东临海侧,xx河入海口处。该防潮闸按20年一遇防洪标准设计,主建筑物为2级。闸室总净宽40m,共分10孔,闸室顺水流向长11.5m,垂直水流向长50.44m,底板厚1.0m。闸门高2.5m,宽4.28m,为C25钢筋砼梁板式平面闸门。防潮闸上设机架桥,机房净高3.3m,宽3.16m,砖混结构。闸室两端各设桥头堡一座,布置楼梯、配电设施,共三层,总建筑面积564.04m2;闸室上游铺盖、浆砌石护坦长均为10.5m;闸室下游消力池、海漫和防冲槽分别为10.0m、10.0m、3.5m;铺盖、消力池两侧为C25钢筋砼挡土墙。交通桥三跨T型梁装置于南北边墩和中缝墩上,全长50.04m,桥面净宽8.5m,荷载标准按汽-20、挂-100校核。该工程于99年8月26日开工,2000年4月20日完工,并于9月6日由省水利厅主持验收,被评为优良工程。xx防潮闸、交通桥良好运行至今已10年多,对当地水产养殖、国家森林公园保护及促进旅游开发等发挥了极大的经济效益、生态效益和社会效益。1.2xx橡胶坝:xx橡胶坝地处东港区xx以南,xx村北,属滨海水系,位于xx下游分洪支流xx上。xx总流域面积262.7Km2,干流长30.8Km,为东港区第三条较大河流。该河道在xxxx村西由xx分流入海。新建橡胶坝总长168m,包括坝体3跨,挡水高度2.5m;调节闸2孔,闸室长8.4m;配套沉盘井1眼,充排水泵站1处,管理房5间。01年12月25日开工,02年7月20日竣工。至2010年7月20日,xx橡胶坝已安全运行8年,运行良好。近日笔者通过参入项目后评价进行橡胶坝实际测量,发现橡胶坝无沉降变形现象;橡胶坝蓄水位4.6m,兴利蓄水量392.8万m3,橡胶坝防洪、蓄水均满足设计要求。据统计自橡胶坝投入运行以来,共发展淡水养殖达4500亩,恢复改善灌溉面积5500亩,防止海潮侵袭15Km2,经济效益、生态效益、社会效益显著。2.施工导流、围堰问题2.1施工导流、围堰高度:沿海水利工程,无论是防潮闸、橡胶坝还是交通桥,一般都设在河流入海口处,受海潮影响特别严重,还得防范上游河水及汛期洪水。导流、围堰方案不但影响施工工程的施工部署和造价,还与施工工期密切相关,选择合理可行的施工导流、围堰方案非常重要。以xx河入海口防潮闸、交通桥施工为例说明。该工程开工,首先进行轮廓放样,根据总平面布置结合xx河流(设计泄洪量37.8m3/s,明渠内水深1.6m,入海口河床高程1.5m,平常水位3.1m)现状,施工导流明渠改设在左堤,明渠南侧采用围堰结构。围堰高度:按泄洪要求考虑,堰前水位3.1m,计算河道波浪爬高0.9m,取安全超高0.3m,则堰顶高程4.3m,需堰高2.8m;按挡潮要求考虑,堰前潮位2.8m,计算非汛期海潮波浪爬高1.37m,取安全超高0.3m,则堰顶高程4.47m,需堰高2.97m;按挡潮要求确定围堰高度3.1m。2.2围堰结构:xx河入海口防潮闸、交通桥在施工准备的同时,一方面先进行围堰搭设,另一方面在右岸填筑施工料场、修建临时办公场所及临时施工道路。围堰结构形式的选择至关重要,围堰成功与否直接关系着主体工程施工的成败。经过反复论证,制定以下围堰结构。围堰施工中,临海侧先用挖掘机挖深1.5m、宽4m的沟槽,然后用柴油喷灌机下6m长钢架管,间距0.5m,里外对称两排,保持架管上口宽2.0m,下口宽4.0m,高4.0m;把(6.0m宽,厚2mm)塑料纸用装砂麻袋压在沟槽底部,塑料纸两边各放装砂编织袋2排,编织袋外侧磊填装砂麻袋,层层叠磊,到围堰2.0m高时用短架管内外拉结,到3.5m时第二层内外拉结,围堰临海侧用普通钢模板围护装砂麻袋(现场海砂质细,易从麻袋眼中被海水冲击流出),钢模板光面紧靠麻袋。围堰采用此结构,从围堰搭成到拆除,经受了6个多月4m左右海浪冲击和两次洪水冲刷,为主体工程施工提供了坚实的保障。3.地基处理问题3.1xx防潮闸、交通桥地基处理3.1.1砂基:xx河入海口防潮闸、交通桥地质情况:地表覆盖为浅黄色含贝壳细砂层,砂砾成份主要由石英、长石组成,层厚7.0～11.0m,呈半饱和～饱和状态,为密实结构,属河口冲、海积堆积相。由于砂基均匀,因而在通过基坑四周排水降至符合规范要求情况下用插入式振动器振密实。3.2xx橡胶坝地基处理3.2.1淤泥地质:xx橡胶坝坝址区域为河流相冲淤积地貌,河床地层上部以淤泥为主,3.5m左右深,下部为淤泥质中细砂(灰褐色,松散,含有海蛎子碎皮,底板埋深11.7-17.6m,渗透系数4.6*10-4cm/s,相对密度0.64,摩擦系数0.3,容许承载力6t/m2)。淤泥质中细砂物理性质:含有很多细颗粒及大量有机腐植质;孔隙比>1.0,天然容量在15～18kN/m3之间。力学性质:强度极低,压缩性大,地基承载力低,强度增长缓慢,加荷后易变形且不均匀,变形速率大且稳定时间长,具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。3.2.2地质处理:坝底板、消力池基础底设计高程以上3.5米全为稀泥,挖掘机开挖时,泥浆上反,根本无法开挖,经实际勘测及本村老年人回忆此入海口为老船道,多年淤积,地基复杂。后来经过方案比较,基坑开挖用吸泥船。吸泥船结构:由船体、进水系统、出水输送系统、移动系统等组成。进水系统包括高压水泵、抽真空装置、水笼头等。出水输送系统包括动力(电机或柴油机)、离合器、抽砂泵、输送管道、浮筒等。其工作原理是利用高压水泵产生压力水,通过高压水冲击泥砂,经过水的湿化崩解流动作用,将沉积的泥砂形成泥浆,泥砂浆经抽砂泵吸出,高压水枪拼射之处流砂覆盖在未挠动淤泥层上面0.3m厚左右砂层,泥砂浆则通过抽砂泵及管道输送至作业区。经过10昼夜连续施工,底板地基设计高程0.7米以下,底板轮廓、断面、高程均达到设计变更要求(深0.7米设计变更为换填中粗河砂)。用轻型触探仪做轻便触探实验,第一击N10计算地基承载力满足,以下地基承载力达不到设计要求,因为底板地基下部5.7-17.6m为淤泥质中细砂。鉴于淤泥地基承载力低,压缩性大,达不到橡胶坝地基承载力设计要求,故提出换填中粗河砂的技术处理方案。换砂深度及平面尺寸严格按照设计要求,换入中粗河砂(含泥量<3%),浸水后用插入式振捣器分两层(每层35cm)振密实。4.钢筋混凝土结构施工提高耐久性问题混凝土耐久性是指混凝土抵抗环境介质作用,并长期保持其良好的使用性能和外观完整性的能力。它是一个综合性概念,包括抗渗、抗冻、抗侵蚀、碳化、碱骨料反应及钢筋混凝土中的钢筋锈蚀等性能,这些性能均决定着混凝土经久耐用的程度,故称耐久性。4.1抗渗性:混凝土的抗渗性直接影响到混凝土的抗冻性、抗侵蚀性。抗渗性用抗渗等级表示,分P4、P6、P8、P10、P12,共五个等级。混凝土的抗渗性主要与其密实度及内部空隙的大小和构造有关。4.2抗冻性:混凝土的抗冻性用抗冻等级表示,分F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300,共九个等级。抗冻等级F50以上的混凝土简称抗冻混凝土。劲缠断4.3油拉抗侵蚀坐性锁:遣当混凝土所处取环境中含有侵伐蚀性介质蛛时侮,杰要求混凝土具意有抗侵蚀能力菌。侵蚀性介质课包括软水、硫艺酸盐、镁盐、详碳酸盐、一般疏盐、强碱、海密水等。仆茧得4.4氏涂混凝土的碳慨化奴(架中性逆化怪)凑:应混凝土的碳化艳是环境中的二比氧化碳与水泥芝石中的氢氧化恶钙作直用晴,侨生成碳酸钙和等水。碳化使混梁凝土的碱度降辞低哨,份削弱混凝土对值钢筋的保护作花用沟,骗可能导致钢筋晶锈当蚀社;糟碳化显著增加渐混凝土的收具缩幼,斩使混凝土抗压董强度增沉大旱,填但可能产生细姻微裂览缝痰,驶而使混凝土抗夫拉、抗折强度遭降低。城捞损4.5革商碱骨料反连应值:键碱骨料反应是每指水泥中的碱面性氧化物含量辈较高叨时抗,孙会与骨料中所踪含的活性二氧挪化硅发生化学虹反淋应船,个并在骨料表面道生成献碱迟-甲硅酸凝倍胶腿,积吸水后产生较充大的体积膨颠胀焦,百导致混凝土胀镜裂的现象。贱忍通4.6鞠芬钢筋锈链蚀拿:弊混凝土在水化刊作用樱时杀,堵水泥中氯化钙详生成氢氧化痒钙胆,肌使混凝土中含竹有大量的氢氧例根离泰子代,骄使谈P灯H影值一般可达杆到叛12.5-1斥3.5驰,呢钢筋在这样的委高碱环境温中迹,桃表面容易生成鉴一层钝化辩膜哪,泼这种钝化膜能丽阻止钢筋的锈慰蚀则,释只有这层钝化柔膜遭到破理坏搁,裤钢筋开始锈蚀回。祥可接疮帐混凝土碳化引疤起钢筋锈甘蚀早:趣因为混凝土硬辫化慌后休,良表面混凝土遇脑到空气考中寨C猴O蛮患2钻的作陷用倾,江使氢氯化钙慢雁慢经过化学反烘应变成碳酸队钙美,悼使碱性降饲低漂,来碳化到钢筋表茂面贯时慎,狸使钝化膜遭到抓破意坏蝇,火钢筋就开始腐帜蚀辛,续对于普通硅酸叙盐体,迈水化产生的氢田氧化钙可达到裂整个水化产物颜的残10%-15赏%旨,并一方嗓面冷,足它是混凝土高译碱度的提供源沈和保证荷者政,忍对保护钢筋起矮着十分重要的非作群用带;吨另一方邀面坚,电它又是混凝土桌中最不稳定的哥成分之毫一籍,勺很容易与环境速中的酸性介质傻发生中和反需应榴,星使混凝土碳牧化禾,钓并逐步延伸钢沾筋冬,译使钢筋开始锈朋蚀。忍蜘挂内回氯离子引起的园钢筋锈菠蚀火:振海水浸泡下混鹿凝土构件被中赞,馆氯离子进行混建凝土通常有两木种途碎径店:心其一引是榜“罚浇筑混凝土时盘掺入如含有氯耗盐的外加剂、宇使用海砂、施法工用水含氯盐宣、在含盐环境栗中搅锯拌份”维,抬其二飘是孕“兰渗入环境中的机氯盐通常通过锈混凝土的宏观大、微观缺域陷员,蹦渗入到混凝土吼中并达到钢筋科表冻面特,于直接或间接破印坏混凝土的包影裹作用及钢筋外钝化的高碱度芬两种屏浴障娱,生使之发生锈蚀像继而锈蚀产物左体积膨虎胀春,猫使混凝土保护赵层开裂与脱敏落刻”丽,撕在沿海钢筋锈诵蚀引起耐久性疏降低的情况大奇都如此。欧秒摔4.7婶漆钢筋混凝土提蝶高耐久性技术听措施姻从等菌怪加强原材料的狭质量控制讽轿弟4.7.1.迈1供蛇防潮闸水泥采植用轨42沙5农号抗侵蚀性水端泥。见析表亿1规誓堵4.7.1.侦2响君细骨料采用质考地坚硬、颗粒稻洁净、级配良束好的天然河砂定。砂的细度模站数惯为秆2.3-3.兔0厕。见宅表训2蜂晒贞4.7.1.层3惊墨粗骨料采用质纷地坚明硬介,之粒形、级配良黄好的碎石。见携表弟3燃免路灶晴严格控制钢筋膝混凝土钢筋保穷护层的厚度、液使用环氧涂层差钢筋。针对溶燥解氧腐蚀和氯绵盐腐百蚀省,师增加钢筋的保昂护层厚度。一傍般情况俗下荒,倡碳化的深度、织氯离子渗透的切深度和时间的湿平方根成正幻比刘,殿故增加钢筋的组保护层厚度将搬延长钢筋脱钝忆和氯离子渗透景至钢筋表面的立时间。环氧涂堪层钢筋是采用铸静电粉末喷涂韵的方法对钢筋策表面加工制作迫的揉,轨能保证涂层与浅基体钢筋的良予好粘者结云,行从而使钢筋具伟备较好耐碱性贫、耐化学腐蚀停性。防潮闸采向用增加保护层涉厚度、除锈等焦措施。你辅租妇调使用改善混凝坟土耐久性的外盟加听剂次:济改善混凝土耐已久性的外加剂树包括引气剂、酷防水剂和阻锈陶剂等