混凝土施工工藝在天津市海堤工程中的應用

劉金鋒，王　偉，楊志超

（天津市海堤管理處，天津　300456）

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混凝土施工工藝在天津市海堤工程中的應用

劉金鋒，王偉，楊志超

（天津市海堤管理處，天津300456）

摘 要：通過對現(xiàn)有海堤工程護砌材料的優(yōu)化，推廣混凝土施工工藝，以達到確保防潮安全、便于日常管理、降低運行養(yǎng)護成本和提升海堤整體面貌的目的。

關鍵詞：混凝土；灌砌石；護坡；海堤；天津

自1997年加大工程建設投入力度以來，天津市按照一般段20年一遇、重點段50年一遇的防潮標準對海堤進行全面治理。在治理中，多數(shù)堤段采用迎海面、背海面、頂面均加以保護的斷面結構，成功抵御了數(shù)次風暴潮，取得良好的防護效果。但是，隨著海堤工程運行時間增加和潮汐影響，現(xiàn)有結構出現(xiàn)了迎海側護坡勾縫脫落和砌石丟失、齒腳與護坡分離脫落、防浪墻混凝土壓頂破損難以修補等情況，不僅給日常管理工作帶來困難，同時也給防潮安全帶來隱患。為增加海堤工程使用壽命、提升工程整體面貌、降低日常運行管養(yǎng)成本，在不改變原有結構的基礎上對防護材料進行變更是十分必要的。

1　海堤堤坡護砌型式現(xiàn)狀

天津市海堤工程一般結構型式為：迎海坡坡比1∶2.5，背海坡坡比1∶2.0，坡面采用干砌石、漿砌石等防護；坡腳設齒腳，齒腳每10 m設1道伸縮縫；堤頂采用4 m寬、20 cm厚的混凝土路面，每4 m設1道伸縮縫；有防浪墻的采用0.5～1.2 m高的漿砌石或混凝土灌砌石防浪墻，頂部設90 cm寬、10 cm厚的C20混凝土壓頂，防浪墻每10 m設1道伸縮縫。

海堤工程現(xiàn)狀護坡共有干砌石、漿砌石、混凝土灌砌石、拋石、預制混凝土板、模袋混凝土、植被等多種型式。干砌石護坡，由于石塊小、砌護質量難以保證等，很少被采用；漿砌石護坡，由于砂漿強度低，容易造成勾縫脫落，進而砌體被破壞；拋石護坡，由于塊石、反濾層及維修工程量較大等，不被采用；模袋

近年來，混凝土灌砌石護坡被廣泛應用于海堤工程，天津市新建海堤工程和已建海堤維修加固工程均大量采用這種型式，防潮效果顯著。

2　混凝土灌砌石工藝的弊端

2.1原材料匱乏，直接影響工程施工組織

混凝土灌砌石的主要材料為石頭，需從100 km以外的薊縣或唐山購運，價格也較高，因此不適用于海堤局部修修補補的日常性維修工程。

2.2砌石工藝的質量和效率受市場及自然環(huán)境影響較大

（1）市場因素對砌石施工的影響。①原材料價格過高。當前，市場中花崗巖石材料價格在234～470元/m3，加之材料運費、混凝土、模板等其他費用，工程材料成本過高，遠遠高于政府指導價。因此，近年來用于水利工程施工的石頭一般采用普通毛石（135元/m3）。②人工因素對砌石施工的影響。首先是人工費過高，根據(jù)市場調研，當前砌石工種的市場價格為200元/d（8個工時），遠遠高于水利工程概算定額中的人工費。另外，近年來砌石工種的技術人員處于青黃不接的階段，年齡普遍偏大，導致勞動力下降，影響了施工效率和質量。

（2）自然因素對砌石施工的影響。天津地處渤海灣，潮汐為不規(guī)則半日潮，一晝夜兩次，漲潮時間5～6 h，落潮時間6～7 h。另外，區(qū)別于河道工程，為節(jié)省工程投資，海堤工程一般在設計審批環(huán)節(jié)中不安排施工圍堰費，迎海坡護砌工程必須按照潮汐規(guī)律來搶抓時間施工。按照多年來施工統(tǒng)計，在無大風、下雨或其他天氣的影響下，混凝土灌砌石工藝每日有效施工時間為5～6 h，砌筑數(shù)量約30塊（按30名施工人員統(tǒng)計），長度也就是60 m左右。因此，砌石工藝的低效率不適于沿海區(qū)域施工。

2.3日常管理過程中常出現(xiàn)的一些問題

（1）受地面沉降、外力碰撞等影響，砌石防浪墻上的混凝土壓頂不易修復，且修復后的外觀較差。海堤沿線村莊、企事業(yè)單位較多，車輛來往頻繁，且天津市海堤需提供社會交通服務，無法進行封閉式管理。因此，經(jīng)常出現(xiàn)施工車輛磕碰海堤防浪墻的情況，且修補后的海堤整體面貌較差。

（2）隨著工程的運行年久和潮汐作用力影響，砌石結構勾縫部位脫落、砌塊丟失和齒腳脫離造成上部護坡塌陷，進而形成險工隱患。

3　混凝土施工工藝的優(yōu)勢

近年來，混凝土灌砌石施工價格逐年上漲，已與混凝土施工價格相差無幾。因此，混凝土施工工藝在材料采購、施工效率、外觀形象等方面均優(yōu)于混凝土灌砌石工藝。

3.1混凝土護坡既能滿足海堤工程設計規(guī)范要求，

工程質量有保證，又可節(jié)省工程投資

混凝土護坡具有較好的整體性，外表美觀，抗波浪能力較強，管理方便，可以滿足海堤工程設計規(guī)范的要求。

按照《海堤工程設計規(guī)范》（GB/T 51015-2014）計算混凝土護坡厚度，其計算公式為：

式中：t為混凝土護面板厚度（m）；η為系數(shù)，取1.0；H為計算波高（m），取H1%；ρc為混凝土板的密度（t/ m3）；ρw為水的密度（t/m3）；L為波長（m）；B為沿坡方向（垂直于水邊線）的護面板長度（m），平均長度為6～8 m；m為斜坡坡率。

經(jīng)計算，得到：20年一遇潮位+7級風，t=0.19～0.21 m；50年一遇潮位+7級風，t=0.22～0.24 m。

根據(jù)規(guī)范要求，混凝土護坡最小厚度為30 cm。因此，天津市海堤維修加固工程可以采用30 cm厚現(xiàn)澆混凝土板防護，比現(xiàn)狀灌砌石護坡厚度（40 cm）下降25%，相應護坡工程量可大幅減少。

3.2施工材料來源廣泛，采購便捷

根據(jù)2015年統(tǒng)計，天津市內具備混凝土生產(chǎn)資質的廠家有183家。另外，從自制混凝土角度來說，水泥、砂子、石子等原材料也便于在建材市場采購。

3.3混凝土施工效率高，更適合在沿海區(qū)域施工

以30人施工為例，在同等天氣和其他客觀條件下，混凝土施工每天可完成50塊長100 m的砌筑量，其速度是混凝土灌砌石工藝的1.6倍。而且，天津市水利工程維修項目規(guī)定工程進度必須在主汛期前完成，于汛期發(fā)揮工程效益。因此，海堤工程更需要高效的施工速度。

另外，混凝土結構的防浪墻更具有美觀性，整體效果佳。

4　天津市沿海地區(qū)使用混凝土施工需要注意的問題

（1）受海洋環(huán)境和潮汐時間影響，采用混凝土工藝施工應加入防腐劑和抗分散劑，以提高混凝土防腐能力和縮短混凝土初凝時間。另外，混凝土后期保養(yǎng)必須落實到位，以確保工程質量。

（2）為確保工程質量，盡量選用商品混凝土。一般而言，天津市水利工程維修項目必須在主汛期前完成，工期緊張，不允許出現(xiàn)返工情況。因此，采用正規(guī)廠家生產(chǎn)的商品混凝土，可有效確保工程質量，避免不合格混凝土造成的工程返工問題出現(xiàn)。另外，天津市沿海區(qū)域淡水匱乏，地下水基本為堿性水和苦咸水，對自拌混凝土的質量有影響，不建議采用自拌混凝土。

綜上所述，隨著海堤工程管理水平的日益提高和市場實際情況的不斷變化，天津市海堤工程可逐漸過渡到以混凝土為主、砌石為輔的結構，以充分發(fā)揮混凝土工程堅固、持久、美觀的優(yōu)勢。

中圖分類號：TV871.1

文獻標識碼：C

文章編號：1004-7328（2016）03-0067-02

DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2016.03.021

收稿日期：2016—01—20

作者簡介：劉金鋒（1982—），男，工程師，主要從事水利工程管理工作?；炷恋茸o坡，由于造價高，使用較少；植被護坡，由于抗沖刷能力差，不被采用。當前主要廣泛采用的是C25混凝土灌砌石護坡，其優(yōu)點是以較高標號混凝土為膠結構材料解決了石塊小和漿砌石耐久性差的問題，而且施工時分塊（一般2 m×2 m一塊）又有干砌石適應堤坡變形的特點。南京水利科學研究院開展的海堤斷面模型試驗表明：灌砌石護坡在20、50年一遇潮位、風浪作用下均處于穩(wěn)定狀態(tài)。