灌砌混凝土石护坡在天津市海堤工程中的应用.pdf

l 3 2 内 蒙 古 水 利 2 0 1 0年第 3期 ( 总第 1 2 7期 ) 【 河道整治 】 灌砌混凝土石护坡在天津市海堤工程中的应用 程德 强， 王元 乐 ， 杨 丽美 ( 天津市水利勘测设计院， 天津 3 0 0 2 0 4 ) ( 摘要 通过对海堤 中常用护坡结构的特点分析， 选用了适合天津市海堤特点的混凝土灌砌石做为护坡形式。 关键词 海堤 ； 护坡； 混凝土灌砌石 中图分类号： T V 8 2 文章标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 1 3 2- 0 1 0 前言 天津市海堤 ( 俗称海挡 ) 北起 天津市与河 北省交界 处的涧 河 口， 南至天津市大 港 区j E 排 河人 海 口北 堤。天 津 市海 堤 自 1 9 4 1年修建以来， 由于规划、 设计标准不统一 ， 虽常年维修加 固， 但标准仍然很低 ， 特别是经过 1 9 8 7年、 1 9 9 2年、 1 9 9 6年、 1 9 9 7 2 0 0 3年和 2 0 0 4年几次潮灾后海堤破损严 重。为 了保护 滨海地区人民生命财产安全， 保障该地 区经济迅速发展， 天津 市委、 市政府在 1 9 9 7 2 0 0 9年间根据海堤破损情况及轻重缓 急陆续安排并实施 了应 急加 固工程 治理 。 低海潮影响； 返修率低， 外表美观 ， 管理方便并且造价合理。模 袋混凝土及异型人工块体在天津海堤建设中曾经采用， 模袋混 凝土护坡具有水下施工的优点， 异型人工块体适合于堤前水深 较大并且是浪大冲刷型海堤 ， 但该两种方案由于造价较高而且 坡脚容易成为薄弱环节， 根据天津市海堤平面设计位置， 大部 分堤段退潮时堤脚滩地外露， 可以在退潮时安排施工。因此， 从经济技术比较来看， 不宜采用模袋混凝土和异型块体护砌材 料 。 综述所述 ， 通过经济技术 比较结合天津海堤的特点， 对在 旧堤加固段采用混凝土灌砌石护坡是安全适用的和经济的。 1 护坡方案 比选 2 结构计算 现有海堤结构型式大体上有 3种， 即斜坡式堤、 直立式堤 和斜坡式与直立式结合的混合式堤。3种结构型式海堤中， 以 斜坡式堤较为优越： ( 1 ) 能较好地适应滩涂的软土地基条件， 整体稳定性较好。 ( 2 ) 能有效的吸收波能， 消浪效果好 ， 对强风浪区有较强的 适 应性。 ( 3 ) 筑堤土料和堤内填土抬高地面， 一般可以就地取材。 ( 4 ) 施工工艺不复杂 。 ( 5 ) 维修养护较容易。 根据天津地区软土地质的特性和分析计算， 从风浪特性、 施工条件、 运用和管理、 环境景观和工程造价等综合比较， 采用 斜坡堤的断面形式是比较合适的。海堤护坡应选用整体性好、 抗冲刷能力强和消浪效果佳的结构。 斜坡堤的护坡结构常用有干砌条石 、 浆砌石、 混凝土灌砌 石、 预制混凝土板、 模袋混凝土、 钢筋混凝土栅栏板以及异型人 工块体等。由于天津地区大型条石缺乏， 目前天津地区海堤设 计基本没有采用干砌条石型式。浆砌石因砂浆强度较低， 易造 成勾缝脱落进而砌体破坏， 近年来在海堤建设上也较少使用。 预制混凝士板由于单块重量轻故而整体性差 ， 混凝土面较光滑 而消浪效果差， 故很少采用。钢筋混凝 土栅栏板消浪效果较 好， 适应沉降变形， 故在软弱地基上新筑堤中使用较广泛。混 凝土灌砌石护坡是近年来发展较快的一种护面做法 ， 尤其适用 于在旧堤上进行加 固。混凝土灌砌石护坡其是 以细石混凝土 为胶结材料( 一般采用 C 2 5 ) ， 故强度较高； 施工时分块( 一般 2 In 2 m) ， 具有适应变形的特点； 施工速度快， 通过采取适当措 施， 如在砌筑混凝土灌砌石后来潮之前表面铺膜压紧就可以降 根据 防波堤设计与施工规范 ( J T J 2 9 8 9 8 ) ， 用 以下公式 进行结构计算。 ( 1 ) 护面块体稳定重量计算采用公式 ： w ：o 1 ： KD ( S b 一1 ) e t g o t s = 号 式中w一护面单个块体稳定重量( t ) ； 一 块体材料的重度( k N m ) ； H 一设计波高( m) ； K 。 一块体稳定系数， 取 5 5 ； 一 水的重度( k N m ) ； d 一斜坡与水平面的夹角( 。 ) 。 ( 2 ) 护面厚度按以下公式计算： h-1 3 H( K m d + K ) m 一 y b一 一 y 。 m =c t g c t 式中h 一块石厚度( m) ； H 一计算波高( m) ， 当 d L t0 1 2 5时， 取 H 5 ； 当d L 0 1 2 5时取 H 1 3 ； L 波长( m) ； K 一与斜坡的m值和 d H值有关的系数， d为堤前水 深 ( m) ； K 一波坦系数； m一坡度系数 ； d 一斜坡角度 ( 。 ) 。 海河堤岸改造工程 中各种护岸结构 的应用蔡侠等 1 3 3 【 河 道 整 治 】 海河堤 岸改造工程 中各种 护岸结构 的应用 蔡侠 ， 杨丽美， 田 华 ( 天津市水利勘测设计院， 天津 3 0 0 2 0 4 ) 摘要 简要叙述了板桩、 钻孔灌注桩、 地下连续墙作为护岸结构的优缺点、 计算方法及在天津市海河堤岸改造中的 应 用 。 关键词 海河堤岸改造； 板桩； 钻孔灌注桩 ； 地下连续墙； 结构计算 中图分类号 ： T V 5 1 2 文章标 识码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 0 ) 0 2 0 1 3 3 0 2 0 概 述 海河西起天津中心城区的三岔河口， 向东汇人渤海， 全长7 2 k m。海河综合开发改造 的 目的是将海河 建成独具 特色 、 国 际一 流的服务型经济 带 、 景观带 、 文化 带 ， 使其 不仅 具有 防洪 、 排涝 、 供水、 航运等功能， 更具备旅游、 休闲和发展三产服务业的功能。 海河穿流于天津市中心城区， 实施改造受道路及地下管线 限制。而且要满足减少拆迁征地， 方便施工， 节约投资的要求。 同时海河堤岸设计方案要求满足河道的行洪过流要求 ， 不能缩 窄过流断面， 按照天津市防洪规划， 海河应满足 2 0 0 m s流量 的百年一遇行洪要求 。为保证沿岸的景观及建筑物的安全， 堤 岸结构必须稳定 。考 虑现场施工场地 、 道路 交叉施 工的影 响不 便于大开挖施工 。 针对以上特点 ， 海河堤岸改造设计大多选用护岸桩结合土 层锚杆作为受力结构。整体结构是一种抗滑与挡土合一的结 构型式， 体系相对合理， 受力 明确 ， 因地制宜， 施工简单、 灵活。 根据景观设计结合现状结构 ， 既解决了施工场地窄的难处 ， 又 避免施工机械占压道路或损坏 已建道路， 而且施工交叉影响 少。海河堤岸改造工程设计是分期实施的， 各段根据 自身的地 质条件， 周围环境结合景观设计采用了不同的护岸结构。 1 各种桩型的特点及计算 1 1 各种护 岸结构的特点 各种护岸结 构的特点见表 1 。 表 1 各种护岸 结构 的特点 板桩 灌注桩 地下连续墙 预制结构质量有保 挤土及噪音对周围 于 城市施工； 墙体刚度大， 整体 方案优点 证； 的影响； 施工速度 性好 ， 对相邻建筑物和地下设 结构尺寸小。 快； 需要的施工场 施影响小； 防渗性能好， 几乎不 地较小。透水。 点 羹 囊 差 盛 萋 嚣 根据典型断面计算天津市海堤混凝土灌砌石护坡厚度一 般为0 4 m， 护面块体2 X2 m， 灌砌石下设计 0 1 m厚碎石垫层 以及 3 0 0 g m 土工布 1 层 。 3 试 验与 实践 南京水利科学研究院的海挡断面模型试验表明， 在百年一 遇潮位、 风浪作用下混凝土灌砌石护坡由于其强度高、 单块重 量和单块厚度较大， 能承受上雍波浪的冲击、 掀动和浮动 ， 承受 回落水流托拽及渗流水压力的顶托， 具有 良好的稳定性。从近 几年大潮情况来看， 选用混凝土灌砌石护坡结构的堤段几乎未 有毁坏现象 ， 证 明这 种结 构设计是 合理的和安全 的。据调 查 ， 天 津市已建设海堤中大量采用这种设计型式 ， 防潮效果非常显著。 4 施工技术要求 ( 1 ) 石料选用新鲜、 抗风化性能好、 冻融损失率、 吸水率小 于 1 的花岗岩石块 ， 石块质量采用 3 05 0 k g ， 石料外形宜为 有砌面的长方体 ， 边长比宜小于4 。 ( 2 ) 混凝土灌砌石中水泥、 石子( 直径 0 52 c m) 、 砂料 ( 细度模数为2 43 0 ) 、 水、 外加剂的质量及混凝土的拌制均 应符合 天津市预防混凝土碱集料反应技术管理规定( 试行) ( J T G1 4 2 0 0 0 ) 及 水工混凝土施工规范 ( D L T 5 1 4 42 0 0 1 ) 中的要求。 ( 3 ) 混凝土灌砌前应在砌体外将石料上的泥垢冲洗干净 ， 砌筑时保持砌石表面湿润。 ( 4 ) 混凝 土灌 砌 石工 程 采 用人 工 砌 筑石 块 ， 留 空 隙 58 c m， 后灌注细石混凝土， 人工插捣密实， 石块应稳 固放置， 不得 有浮石。砌体上下直缝应交错排列， 避免通缝， 缝内填塞沥青 油毡 ， 做 到“ 平 、 稳 、 紧、 满 ” ， 并进行勾 缝。 天津市海堤工程所处的环境条件为 4类环境 ： 即海水浪溅 区及盐雾作用区， 潮湿并有严重侵蚀性介质作用的环境。根据 水工混凝土结构设计规范 ( S I MT 1 9 1 2 0 0 8 ) 和 防波堤设计 与施工规范 ( J T J 2 9 8 9 8 ) 综合确定混凝土灌砌石护坡中混凝 土 强度 为 C 2 5， 同时控制 混凝土最大水 灰 比不 大于 0 4 5 。为减 少海水对混凝土的腐蚀， 经 比较多种抗腐蚀方法的工程造价、 施工繁琐程度、 施工工期等方案后， 设计采用在混凝土中添加 S H FI I 型抗腐蚀9 1- n 剂的方法 ， 该方法造价合理 ， 施工简便。 5 结 论 通过方案比选， 选用混凝土灌砌石护坡作为天津旧海堤加 固的结构， 实践证明该种结构型式适应天津市海堤的特点 ， 使 其具有很好的社会效益和经济效益。 ( 编校 ： 郭宝丽 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 3 2 5