連鎖混凝土板在高寒區(qū)渠堤防護(hù)工程中的應(yīng)用

張會(huì)玉 徐政華

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.133

摘 要：連鎖混凝土板是一種新型的渠堤護(hù)坡型式，既具有傳統(tǒng)護(hù)坡的功用又兼顧自然環(huán)境生態(tài)平衡，在水利工程防護(hù)工程中得到廣泛應(yīng)用。高寒區(qū)堤防防護(hù)工程存在基礎(chǔ)融沉問題，筆者結(jié)合連鎖混凝土板的結(jié)構(gòu)特性和高寒區(qū)基礎(chǔ)處理的措施，提出渠堤新型護(hù)砌設(shè)計(jì)方案，并將該方案推廣應(yīng)用于吉林省月亮泡蓄滯洪區(qū)防洪工程，取得良好效果。

關(guān)鍵詞：連鎖混凝土板 高寒 堤防防護(hù)

中圖分類號(hào)：TV64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）12（c）-0133-02

傳統(tǒng)渠堤防護(hù)工程主要強(qiáng)調(diào)滿足防洪、排澇、航運(yùn)等基本功用，側(cè)重防洪固岸，防護(hù)材料多選用糙率系數(shù)較小的漿砌石或混凝土等剛性硬質(zhì)材料，以減小沿程水頭損失；其結(jié)構(gòu)型式片面追求最經(jīng)濟(jì)斷面而忽略生態(tài)景觀適應(yīng)性，對(duì)河道原有自然功能造成一定程度破壞。生態(tài)護(hù)坡是在滿足傳統(tǒng)護(hù)坡功能的基礎(chǔ)上，結(jié)合植物和工程技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)與河道自身生態(tài)系統(tǒng)相平衡的一種新型護(hù)坡型式，除滿足傳統(tǒng)護(hù)坡功能外，還具有增強(qiáng)河流生態(tài)景觀、滯洪補(bǔ)枯、調(diào)節(jié)水位和增強(qiáng)水體自凈等作用，生態(tài)護(hù)坡主要包括草皮護(hù)坡、格賓石籠護(hù)坡、生態(tài)預(yù)制塊護(hù)坡和土工合成材料護(hù)坡4種類型，其中生態(tài)預(yù)制塊護(hù)坡包括連鎖混凝土板，鉸接式混凝土砌塊等；連鎖混凝土板護(hù)坡是采用一種柔性結(jié)構(gòu)，不會(huì)因坡面基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降而發(fā)生斷裂，適應(yīng)基礎(chǔ)變形后能保持其原有強(qiáng)度不變，具有整體性好、適應(yīng)基礎(chǔ)變形能力和抗沖刷能力強(qiáng)、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，在護(hù)坡防護(hù)工程中得到廣泛運(yùn)用。

近年來，連鎖混凝土板在我國水利防洪工程應(yīng)用實(shí)例逐漸增多，如：福建木蘭溪防洪工程、北京永定河盧溝橋以下立垡II段河道綜合險(xiǎn)工治理工程等，但在我國東北高寒地區(qū)因存在基礎(chǔ)凍脹問題，連鎖混凝土板在渠堤防護(hù)工程中應(yīng)用偏少，因此，開展連鎖混凝土板在高寒區(qū)堤防防護(hù)工程中應(yīng)用研究，對(duì)工程實(shí)際具有重要指導(dǎo)意義。

1 連鎖混凝土板

我國運(yùn)用連鎖混凝土板護(hù)坡技術(shù)始于20世紀(jì)90年代，而當(dāng)時(shí)國外如丹麥、加拿大等國家這種技術(shù)已經(jīng)在河渠、水庫、海岸和港口的防護(hù)中得到了成功的應(yīng)用。連鎖混凝土防護(hù)系統(tǒng)主要基層土、反濾層、面層三部分組成，基層土即渠堤坡岸，是整個(gè)防護(hù)工程的基礎(chǔ)，坡度可根據(jù)水文地質(zhì)及工程地質(zhì)條件計(jì)算優(yōu)化選擇，保證岸坡穩(wěn)定；反濾層多選用透水性土工布，主要作用是防止土顆粒受水流侵蝕，發(fā)生管涌破壞；面層是由一系列連鎖板采用獨(dú)特的鎖扣相互機(jī)械咬合連接，使每一個(gè)連鎖塊被相鄰的6個(gè)連鎖塊的齒槽相互機(jī)械咬合，能夠?qū)崿F(xiàn)每塊連鎖板的準(zhǔn)確定位不發(fā)生側(cè)向滑移，形成整體穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)柔韌性強(qiáng)、透水性好的坡面防護(hù)層。當(dāng)坡面發(fā)生凍脹、融沉變形時(shí)，護(hù)面仍能正常工作。

護(hù)坡整體穩(wěn)定性能夠抵抗水流掏刷沖蝕；坡面高開孔率能夠降低水流流速和水壓力，提高坡面排水能力，正常水位以上部分的孔口部分可用一定厚度的腐質(zhì)土覆蓋，其上種植綠色植物起到美化環(huán)境作用；連鎖混凝土板在預(yù)制過程中可添加醋酸纖維等高分子聚合材料，使護(hù)坡在強(qiáng)度不變且有益于水生植物生根，維護(hù)河道自然生態(tài)平衡。

2 高寒區(qū)基礎(chǔ)處理措施

我國東北部地區(qū)多為季節(jié)性凍土，水位以上的基礎(chǔ)易發(fā)生融沉破壞，融沉是指自然或人為因素改變地面溫度，使土體中的冰發(fā)生局部融化，融化水從土體中排除以及土體在融化固結(jié)過程中局部地面的向下運(yùn)動(dòng)。主要處理措施有：（1）置換法：用粗砂、砂礫石等非（弱）凍脹性材料置換凍脹性土；（2）物理化學(xué)法：采用人工材料處理地基土中土、水電荷離子之間的相互作用，使土體中的水分遷移；（3）保溫法：構(gòu)筑物底部設(shè)置隔熱層，延緩?fù)馏w凍結(jié)以提高土中溫度，使凍結(jié)深度減小，減小凍脹破壞；（4）排、隔水法：降低季節(jié)性凍土含水量，阻斷外水補(bǔ)給。

渠堤融沉破壞防護(hù)措施多選用置換法或保溫法。保溫法多使用聚苯板保溫材料，高寒區(qū)防護(hù)工程一般使用量大，材料造價(jià)高，增加工程總投資；置換法一般使用造價(jià)低、運(yùn)輸方便的粗砂或砂礫石，但高寒區(qū)傳統(tǒng)防護(hù)措施多使用混凝土板或漿砌石硬質(zhì)材料，因柔韌性差，對(duì)換填料壓實(shí)度及顆粒級(jí)配要就較高，施工質(zhì)量控制難度大。

3 技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

月亮泡蓄滯洪區(qū)位于吉林省的西北部，主要由月亮泡水庫庫區(qū)片、新荒泡片、六號(hào)壩片以及四號(hào)壩以西片組成，區(qū)域日平均氣溫低于零度時(shí)間一般從每年的11月上旬到翌年的3月下旬，長達(dá)5個(gè)月之久，多年平均氣溫4.4 ℃，1月份最冷，月平均氣溫-18.1℃，屬于我國高緯度寒冷區(qū)域。

蓄滯洪區(qū)堤防設(shè)計(jì)采取雙孔型生態(tài)連鎖混凝土板塊，因基層土多為滲透系數(shù)較低的粘性土，為防止冬季護(hù)坡發(fā)生融沉破壞，生態(tài)連鎖混凝土板下鋪設(shè)10 cm厚砂礫石墊層，砂礫石墊層下鋪設(shè)無紡布反濾層，以防止水位突降時(shí)護(hù)坡發(fā)生管涌滲透破壞。堤肩處采用素混凝土壓頂，堤腳處采用格賓石籠腳槽護(hù)腳（見圖1）。迎水側(cè)護(hù)坡設(shè)計(jì)洪水位以上連鎖混凝土板空內(nèi)采用腐殖土填充，為美化生態(tài)環(huán)境的綠色植物提供營養(yǎng)補(bǔ)給。

4 結(jié)語

生態(tài)連鎖型混凝土護(hù)坡結(jié)合了傳統(tǒng)護(hù)坡防沖刷、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，形成了改善生態(tài)環(huán)境新型護(hù)坡。筆者以吉林省月亮破蓄滯洪區(qū)堤防設(shè)計(jì)為背景，結(jié)合高寒區(qū)渠堤基層土特點(diǎn)，在原有生態(tài)護(hù)坡型式的基礎(chǔ)上，提出防止生態(tài)連鎖混凝土護(hù)坡基層土發(fā)生融沉措施和適應(yīng)高寒區(qū)堤防設(shè)計(jì)斷面，并在高寒區(qū)推廣應(yīng)用。工程運(yùn)行后，護(hù)坡運(yùn)行良好并達(dá)到了美化環(huán)境的功用。

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