第二松花江松原城区段护岸工程混凝土企口板的应用.pdf

第 6期 ( 总第 3 6 1 期 ) 吉林水利 2 0 1 2年 6月 【 文章编 号】1 0 0 9 - 2 8 4 6 ( 2 0 1 2 )0 6 - 0 0 5 1 -．- 0 3 第二松花江松原城区段护岸工程 混凝土企口板的应用 苏洪武 ． 刘海波 ( 1 ． 吉林省水利水 电工程局第五工程处， 吉林长春1 3 0 0 1 2； 2 ． 吉林省河务局 ， 吉林长春1 3 0 0 2 2 ) 【 摘要 】 混凝土企 口板是一项技术先进 、 使用方便 、 成本合理的工程预制材料 。本文通过混凝土企 口板在 护岸 工程 的应用 。 与传统 土石 方、 混凝 土构件护岸姑构型式的对比 。 突 出了混凝土企 口板 具有稳定性 好、 抗渗性 强、 减 少 占 地、 施 工进度快等优 点。 【 关键词 ] 护岸 工程 ； 软基 ； 混凝土企 口板 【 中田分类号】1 v 8 6 1 【 文献标识码】B 1 概述 在我国大多数江河堤防软基处理时多采用传 统的土石方、 混凝土构件等处理方法。该方法由于 稳定性差 ， 运行 中极易变形。目前 ， 一种形式为平 板 ， 双面双向配筋 ， 内部预埋纵向钢管与开有喷水 口的横管相联 ． 板侧预埋滑板 、 滑槽 ， 最外侧主筋 用薄壁钢管代替用来联结各板的混凝 土企 口板 。 该混凝土企 口板材料技术 已被工程界如公路 、 铁 路、 土建及水利等在基础加固和防护等方面应用 。 混凝土企 口板是一项技术先进 、 使用方便 、 成本合 理的工程预制材料。施工时 ． 由于企 口板是由横管 上开有的喷水 口射 出的高压水流切开地层形成的 空槽 ， 使企 口板在 自重作用下 。 沿空槽 自然下沉并 达到预定深度。企 口板的这一带水施工特点 ， 省掉 了打 围堰、 降水 、 清淤泥( 流砂 ) 等工作。已有工程 实践证明 ， 混凝土企 口板整体连接性能好 ， 防渗效 果 突出 ， 抗冲击、 抗 冰推和抗水毁 能力强 ， 较适 于 水利工程基础加固和防渗等。 2 混凝土企 口板 的应用 2 ． 1 工 程概 况 第二松花江发源于长白山天池 ．上游 的头道 松花江、 二道松花江在 白山水库上游 1 3 k in处两江 口汇合 ， 总的流域面积 7 3 8 3 4 k m~ ， 河道长度 8 2 5 ． 4 k m， 河道平均比降 0 ． 4 ％ o ， 流域平均宽度 9 7 ． 8 k in。 松 原市右岸善友林场到龙华大桥护岸工程位于第二 松花江下游 ， 松嫩平原的北部 ， 现 为滩地 ， 风积砂 丘 、 砂 岗等地貌呈条带状不连续分布于江河两岸 ， 多处 已被洪水淹没。工程设计等级为 2级 ， 设计洪 水位 为 1 3 5 ． 1 2 m， 最大水深可达 4 m。岸坡基础为软 基 ， 岩性为级配不 良细砂 ， 抗 冲能力 弱 ， 常年平均 流速为 1 ． 5 m ／ s 。 允许不 冲刷流速仅为 0 ． 3 5 — 0 ． 6 O re ／ s ， 江水 的侧蚀 能力较强 ， 使岸坡坍岸 ， 大部分岸坡 坡 比大于 1 ： 1 ， 威胁新建堤 防 ， 急需采取护岸 固脚 进行 防护 。考虑 了护岸工程建设和景观要求 的结 合 。使城 区江堤护岸工程在充分发挥防洪效益的 同时 。 又充 分体现 了社会效益 、 环境效益 、 生态效 益和人文景观效应 。 2 ． 2处理方案选择 水利 工程护 岸工程 通 常采用模 袋混凝 土 护 坡 、混凝土脚槽 固脚结合水 下软体沉排 的结构等 型式 。虽然上述结构方法施工简单， 容易进行质量 控制 ， 但在工程进度及安全 、 造价等方 面受很多因 素影 响。如水下软体沉排技术其采用 的抛石换基 过程 ， 工序繁琐 ， 而且受材 料采购和运输条件的限 制对工程造价产生影响。软体沉排由于是在水上 作业 。需用浮船结合人工 和小型运输机械进行作 【 收稿 日期 】2 0 1 2 - 0 4 - 1 8 【 作者简介] 苏洪武( 3 6 -- ) ， 男。 本科， 工程师。 现从事水利工程施工管理工作。 一 5 1— 吉林水利 第二松花江松原城区段护岸工程混凝土企 口板的应用 苏洪武等 2 0 1 2年 5月 业 ， 由于浮船稳定性差 ， 沉排位置很难满足规范要 求， 且施工也很不安全。如发生连续降雨历时 3天 以上时 ， 就会影响模袋混凝土护坡、 脚槽 固脚的施 工进度。 混凝土企 口板是近年来水利工程基础处理 中 新的材料结构型式 ， 它采用双面双 向配筋 ， 内部预 埋纵向钢管与开有喷水 口的横管相联 ，板侧预埋 滑板、 滑槽 ， 最外侧主筋用薄壁钢管代替用来联结 各板 ， 每块板上均有喷射管 ， 形成 了内冲外排的结 构特征 ， 其预设滑槽、 滑板更易于连缀成大规模 的 工程结构，也使单板施工后的多板联结变得极易 操作 ， 极易保证结构物的强度和施工质量 。同时， 滑槽 的导向作用 。可保证下一混凝土企 口板不发 生前倾或后倾现象 ， 减少人工定位工作量 ， 提高 了 施工效率。这种护岸技术型式 ，很适用于软基施 工 ， 并具有节省永久占地 ， 施工工序少 、 进度快 ， 可 在陆地 、 沼泽地 、 雨 中作业 ， 避免了开槽和 降水所 引起的工期长、 土方量大的缺点。 混凝土企 口板在护岸工程基础防护时采用直 立式施工 ， 基础土方开挖量小 ， 占地面积少 。 较通 常采用的方案节省约 2 ／ 3的方量 。省去 了土方开 挖 、 削坡和外运等工序 ， 节约了成本 。混凝土企 口 板预制生产快 ， 组装及插入地层速度快 。 在下插 中 不存在深度增加减缓速度和砼板损伤等问题 ， 可 以带水作业。混凝土企 口板技术还可制作水下砼 防渗连续墙 ， 施工方便快捷 ． 防渗效果好。混凝土 企口板预制采用固定模具进行，造价相对于通常 混凝土板块略高 ， 安装时需要机械的二次倒运 、 吊 车及高压水泵的配合施工。 综上所述 ． 混凝土企 口板具备了稳定性好 、 抗 渗性强、 减少 占地 、 施工进度快等优点 ， 该 护岸工 程选择采用混凝 土企 口板技术方案。 4 2 0 0 5 2 0 0 4 I啪 5 2 0 O 照 一- 2 _ 2 圈 l 混凝土企口板 ( 顺板 ) 剖面图 2 ． 3 混凝土企 口板结构设计 该工程混凝土企 口板设计采用五顺一丁连接 方式 。 顺板顶高程要求高于原地面高程 ， 丁板顶高 程与多年平均枯水位齐平 。丁板 的作用除起到对 顺板支撑作用外 ，主要为防止 当遇到超标准洪水 时 。 洪水对河床的反淘冲刷下切。因此 ， 在对混凝 土企 口板设计 时。 根据工程区水文、 地质条件对顺 板进行冲刷稳定计算，并确定混凝土企口板的具 体尺寸。 ( 1 ) 冲刷稳定计算 一 52一 本工程江水平行 于岸坡产生 冲刷 ，因此按平 顺护岸设计。 计算公式为 ： h B = h P [ ( V C P I V允 ) ^ _ _ 1 ] 式中： h B为局部冲刷深度 ( m) ， 从水面算起 ； h P 为冲刷处的水深( m) ， 以近似设计水位最大深度代 替 ； V C P为平均流速 ( m ／ s ) ； V允 为河床面上允许不 冲流速 ( m ／ s ) ； ， l 为与防护岸在平面上的形状有关 的参数 ， 取 n = O ． 2 5 。 根 据本 工程河 床 面上 允许 不 冲流 速 0 ． 3 5 — 吉林水利 第二松花江松原城区段护岸工程混凝土企 口板的应用 苏洪武等 2 0 1 2年 6月 0 ． 6 0 1 ~S实 际勘 测 数 据 ，其 计 算 结 果 为 1 ． O 2 一 1 ．7 5 m。 ( 2 ) 墙体人土深度 t 的确定 由于混凝土企 口板稳定计算没有 自己的设计 规范 ， 本设计参照《 板桩码头设计与施工规范 I s 1 6 7 — 3 — 2 0 0 9“ 踢脚”稳定和 《 挡土墙设计规范》 S L 3 7 9 — 2 0 0 7 ( 弹性线法) 进行对比计算， 试算出墙后 主动土压力系数 K a和墙前被动土压力系数 来 确定墙体人土深度 t 。 计算公式为 ： t = t d + △￡ 式 中： t 为墙体入土深度( m) ； t o 为墙体入土点 至理论转动点 N的深度 ( m) ； 为 Ⅳ点以下墙体 一 深度( m) 。 _ J 毫 、 墨 1 昌 m l 珊 I ‘ 、 ．凸 ， —L 、 I 图 2计算简图 墙后主动土压力 1 21 吃 = 咖 1K~c o s 8 = ——— —— c o s V 函 c o s 8 】 墙前被动土压力 1 2 = ( 争 + g K ~ ) c o s 8 Kp = k 一— — — — 塑 L — — 1 cos 2 跚s [- 一 、 ／ 】 墙体入土深度 △ 拉 E p t 本工程墙体人土深度计算采用的基本参数[ 】 ： y为土 的重度 2 0 ． 5 k N ／ m ； 妒为墙后 回填 土的 内摩 擦 角 2 0 。 ； 6为墙后 回填土的外摩擦角 1 4 o ； 占板墙 与铅 直面的夹角 o o ； 犀板墙后填土表面坡 角 0 。 ； g 作用在墙后填土面上的均布荷载 ( k N ／ m ~ ) ； 日 墙背 填土高度 ( m) ； E p主动与被动土压力作用下对 Ⅳ 点以上墙体求矩至 J 『 v 点合力矩为零时的合力( k N ／ m) 。 对于应用不同的规范 ， 计算结果有所不 同， 主 要原 因在于。 板桩两侧土体与墙体间的摩擦角 取 值不同， 有的规范对被动土压力进行了折减 ， 从 而 导致 了土压力系数的不 同。 进而影响了计算结果 。 由于缺少实测 资料 。 6的接近真实 的取 值很难 得 到 。 因此 ， 还是推荐采用计算结果大的规范。 通过稳定经验试算公式来求 出企 口板插入河 床土下为板长 2 ／ 3左右方可满足稳定要求 ， 通过入 土深度确定混凝土企 IZ l 板顺板深度 ，按照河床冲 涮下切程度 ， 通常顺板深取 5 —7 m， 既经济又满足 稳定要求 ， 根据以往的施工 ， 最大可取 9 m深 ， 超过 9 m， 稳定性差 ， 安装难度大。 宽度可以根据使用 吊装 设备大小及安装的稳定性考虑 。 可取 1 ． 5 ~2 ． 5 m。 按 相关工程实例混凝土企 口板厚度取板长露 出地面 高度 的 1 ／ 8 —1 ， 1 0 ， 建议 2 O 一3 0 e ra之间为宜。丁板 深度小 于顺板深度 O ． 5 —1 ． O m为宜 。 根据护岸条件 可取 3顺一丁或 5顺一丁( 3 顺一丁即 3块顺板 、 一 块丁板 ， 5顺一丁即五块顺板一块丁板) ， 从经济 和安全考虑五顺一丁连接方式最好 。 混凝 土企 13板 内竖( 主) 筋在板顶露 出适 当长 度 ， 一般 1 0 0— 3 0 0 ram， 以备作为盖梁的预埋筋 ； 同时在底部预埋 吊件 ， 并低于预埋筋高度 ， 浇筑盖 梁时可以埋入板 中。 2 ， 4混 凝土 企 口板施 工 混凝 土企 口板施工工艺流程为： 混凝土企 口 板预制_ + 混凝土企 口板安装_ + 板缝灌浆- + 盖梁浇 筑。 1 ) 预制： 现场采用 1 ． O re 3 拌和机拌制混凝土 ， 集 中预制 。 采用二台 2 o t 汽车 吊一装一卸配合三 台平 板车拉运 的方式 。 程序 ： 场地平整 支底模 绑扎 钢筋笼子_ 支模板 预埋喷射管、 滑板 、 滑槽- 浇 捣混凝土- 拆模_ 养护。工艺重点为预埋喷射管 、 滑板 、 滑槽 ， 按 照设计要求采用固定模具 ， 需要尺 寸精确， 否则会影响高压水流的喷射及板缝灌浆。 2 ) 安装： 插板运至施工现场 ， 将高压水泵与竖 向输水管联结好插板吊起呈 自由垂直状态 ．调整 好插板的位置 ， 开动高压水泵， 随着水力切割造槽 ( 下转第 5 8页) 一 5 3— 吉林水利 南城子水库副坝坝基防渗效果分析 范志远等2 0 1 2年 6月 颗粒等异常情况。 4 ． 2剐坝渗流中客水 对于测量副坝 渗水 的量水 堰的来水构成 ， 一 直以来认为有客水。从地形地质上看 ， 南城子水库 量水堰 中存在客水是可能 的：量水堰 以上至副坝 头集水面积约 1 2 0亩 ( 不计 山坡 ) ， 坝头的山体植 被完好。 整个副坝地表高程在 1 3 5 ~1 5 0 m之间 ， 该 范围内上部为粘性土 ， 厚度在 1 ． 3 — 1 8 m， 下部为强 风化岩 ，高程在 1 2 9 ~1 3 1 m， 1 3 1 -- 1 3 4 m为砂卵石 层。从地下水走向看也吻合。 4 ． 3 2 0 0 9年春季副坝 l 0眼观测井观测情况 从表 3可以看 出． 在 1 0眼观测井 中越靠近坝 脚管水位越高 ， 同时越靠近副坝头管水位也越高。 通过地下水位势可以推断 ，来水方 向并非是单一 的坝轴 向方 向， 约平行坝轴向有外来水 ， 既可以认 定副坝渗水中存在客水。 表 3 2 0 0 9年 6 - - 7月初副坝测情况表 4 ． 4 目前水库渗水状态分析 在正常高水位下， 渗流量为 8 ． 2 5 L ／ S， 计算全年 渗 出水 总量为 2 6万 m 3 ． 占多年平均径流量 1 ． 1 2 m3 的 2 ． 3 ％ o ．这一数值 比常规数千分之一至万分之一 的上限大了一些。但是每座水库地形、 地质各不相 同。副坝总长度 6 2 6 m，正常高水位下渗流量 8 ． 2 5 【 ／ S ． 平均单宽渗流量为 0 ． O 1 3 L ／ S m。 作为均质土坝 有少量的渗流 ， 土坝可以安全运行。 5 结语 南 城子水 库 土坝 防渗处 理后 。渗流量 降 低 1 7 ％， 且灌浆后新堰( 三角堰) 较灌浆前老堰( 矩形 堰) 所测得数值 ， 如前述 因衬砌与否 ， 存在一定 的 差异 ． 即加固前所测的渗流量数值偏小。测压管水 位也不同程度有所下降( O ． 0 6 — 1 ． 7 4 m之间) 。水库 防渗处理后经过八年多时间低水位和高水位的运 行 ( 1 3 9 ． 0 —1 4 9 ． 3 8 m) ， 坝脚及下游地貌正常， 未见下 沉 、 隆起 、 湿润 、 沼泽化等 现象 ， 冬季再 未 出现 冰 湖 。量水堰未 出现水流浑浊、携带颗粒等异常情 况。从 以上情况可以看 出灌浆工程起到了一定的 效果 。 正常高水位下全年渗 出水 总量 占多年平均径 流量 2 ． 3 ％ o ， 这一数值较 常规值 略高 ， 但 因大坝地 形 、 地质等原因 ， 且所测得渗流中含有一定客水成 份的因素 ， 不宜一概而论。从水库运用角度看 ， 可 以接受。口 ( 上接 第 5 3页 ) 深度的增大 ， 缓慢下放插板 ， 插至预定深度停泵 ， 拆卸进水管 ， 重复前工序继续施工。 3 ) 板缝灌浆： 用高压水将联结插板的滑槽、 滑 板间的泥土置换 出来 ，在滑槽注浆孔 内 自下而上 注射水泥浆 ， 至水泥浆由滑板、 滑槽上端 间隙内溢 出为止 ． 使板与板联结成一个整体。把握好施工的 连续性 ， 避免人为因素使灌浆设备 中断 ， 导致浆液 凝固返工。 4 1 盖梁浇筑： 插板安插后 ， 将板顶预 留钢筋绑 扎 ， 焊接横 向钢筋 ， 支模板、 浇筑混凝土 ， 使所有插 入的插板从顶端联结成一个整体 。 一 5 8— 3 结语 混凝土企 口板技术特点是水力切割 ( 内冲外 排) 、 导 向定位和整体联结 ， 预制强度高 ， 连接后整 体坚 固性好 ； 施工 方法简单 ， 施 工周期短 ， 护岸 的 基础土方量小 。 安装面积小。如果混凝土企 口板内 设 的横 、 纵钢管可 以用造价低 、 抗腐蚀性强 、 满 足 高压水流作业的材料替代 ， 就更加优越。口 参考文献 ： [ 1 ] ‘ 吉棒省 第二松花 江流域( 松原段) 综合 治理工程 右岸善友林场 至龙牟大桥段初 步设计报告) 4 9 - 5 2 ．