随着国家建设的需要, 海上修建公路的工程将越来越多, 传统的海上填筑路堤的施工方法为抛石护坡-填土-潮位以上的浆砌片石防护。由于海上恶劣的自然环境的影响, 修建好的道路在2至3年的时间内均不同程度的受到了破坏, 影响了交通的正常运转, 延误了经济发展的速度。鉴于此情况, 急需一种经济可行的施工工艺来解决这一难题。下面介绍钦州港大榄坪至三墩公路工程中膜袋混凝土的施工工艺情况, 为滨海路堤的设计和施工提供一些依据。
1 工程概况
钦州港大榄坪至三墩公路起于已建滨海公路, 路线全长13.1192km。其中K0+000~K0+670为陆地, K0+670~K13+119.092为海域。设计主要工程量为抛石护坡183万m3吹填海砂328万m3, 填土246万m3, C20级膜袋混凝土10.6万m3, 浆砌片石护坡6.6万m3, 工程总造价为6.6亿元人民币。
该工程所处海区潮流为不正规全日潮潮流运动形式基本呈往复流形态, 湾内落潮流速大于涨潮流速:涨潮流0.9~1.0m/s, 落潮流1.0~1.1m/s。本海区波浪以风浪为主, 最大波高3.4m, 波向ESE向, 实测最大周期为6.8s, 本海区除台风影响外, 波级一般在3级以下。
2 膜袋混凝土施工工艺
2.1 材料、设备、人员准备
2.1.1 膜袋的准备和要求
根据设计坡长、坡面情况定制混凝土膜袋, 混凝土膜袋的技术标准如表1所示。
2.1.2 每一处膜袋混凝土浇筑点的施工机械人员配备
混凝土输送泵车1台、混凝土运输罐车5部、6m长钢管8根、2t链葫芦4个、8号铁线1扎、Φ125软管2条。工人6~8人。
2.2 工序安排
2.2.1 整平平台及坡面
首先采用挖掘机将抛石坡面大致修理平整, 测量放样坡面线, 采用编制袋装入砂砾将抛石坡面找平, 并将坡度调至设计坡度。
2.2.2 定位膜袋布
将已按设计缝制好的膜袋布展开平放在岸上, 然后采用钢管穿入膜袋布上端预先缝制好的穿管布内, 用松紧器或者链葫芦拉住钢管, 固定在堤岸上预先打好的钢管桩上, 在膜袋的下端同样穿好钢管, 并在钢管上系上绳子, 把绳子的另一端延伸到水上的工作平台上, 由操作人员在工作平台上慢慢拉入水中, 直至拉到设计的位置, 方可进行混凝土冲灌。
2.2.3 砼充灌
(1) 混凝土材料。
本工程采用的是C20普通混凝土, 但是在施工的过程中, 由于普通的C20混凝土的坍落度最大只能达到18cm, 混凝土灌入膜袋中流速较慢。由于流速慢的原因, 在海水的浸透下, 混凝土出现了离析, 无法流动, 经过现场的多次试验, 摸索到了有利于施工的混凝土的骨料成分及坍落度要求。具体如下。
水泥型号:PO42.5;河沙型号:中砂;石子粒径:0.5cm~3cm, 如果能够控制好混凝土强度, 混凝土的坍落度越大对现场的施工越有利, 但同时也提高了混凝土的成本, 因此在实际施工的时候, 要进行多次的试验, 筛选出经济可行的施工配合比。以下是我工程项目施工现场混凝土坍落度比选的情况:
如表2所示。
根据表格中的数据反映的情况, 我方采用了坍落度为22cm的混凝土配合比。
(2) 施工事宜。
(1) 由操作人员将软管插入膜袋贯口, 采用8号铁线将软管和膜袋口扎紧。
(2) 将拌制好的混凝土输送至混凝土泵车中, 采用低压挡将混凝土泵入膜袋内, 在泵送的过程中, 贯口有专人负责检查并帮助混凝土流动。
(3) 冲灌顺序自上而下, 从已经冲灌的相邻块开始, 为了避免膜袋布断线、胀裂, 冲灌速度应该控制在每小时8m3~12m3的范围内, 冲灌应连续进行, 灌满撤管后将袋口多余的混凝土清除, 将袋口用铁线扎紧。
(4) 膜袋将接近饱满时, 应暂停5min, 待膜袋水分析出, 再冲灌至饱满。
(5) 相邻膜袋的链接采用粗线在现场将两块膜袋布连接在一起, 该项工作一定要做细, 如果连接的不牢固, 在冲灌的过程中相邻两块膜袋混凝土会出现开裂, 影响实体质量和外观质量。
2.4 安全注意事项
2.4.1 海上作业的安全防护措施
现场施工人员要熟悉每天的潮位、天气情况, 合理安排混凝土的浇筑时间, 海上及深水区岸边的施工作业人员必须穿上救生衣, 现场配备有绳索和救生圈等救生设备。
2.4.2 砂砾垫层施工中的防护措施
工作人员必须穿上防滑鞋, 严禁穿拖鞋、硬底皮鞋进入施工现场, 以避免施工人员滑倒。
2.4.3 混凝土浇筑过程中的安全防护措施
在混凝土浇筑的过程中, 施工人员要时刻关注混凝土泵送的情况, 遇到混凝土输送不畅或者堵管现象, 通知工人远离输送管尤其是与膜袋口接触软管的位置, 避免输送管爆管伤人。
2.4.4 汛期施工的安全防护措施
有台风、暴雨等天气禁止施工。
3 工艺的可靠性
填海路堤的使用寿命的长短关键是由路基的稳定性所决定的, 填海路堤的的稳定性受到了以下几个因素的影响。
(1) 路基填土的土质。
(2) 路基填土的压实度。
(3) 过往车辆的载重。
(4) 潮汐的作用。
(5) 台风等引起海浪的拍打冲刷。其中前3项现在施工和公路的运营的过程中都可以解决, 而且对路基的影响程度不是很大, 而潮汐和台风的影响对路基的破坏程度就相当大, 于2009年11月28日, 我项目在填筑K9+500~K10+800段的过程中, 由于没有来得及护坡, 一场台风过后, 海浪直接将路基冲刷掏空600来米, 土方量损失6万立方米, 砂方量损失15万立方米, 经济损失达到300万元, 而施工完膜袋混凝土的的路段由于路基的整体性良好, 经受住了台风的严峻考验。通过实例进行分析, 膜袋混凝土护坡具有很好的抵御台风的作用。
以上是由于台风等恶劣自然条件对已施工膜袋混凝土路段与未施工膜袋混凝土路段的影响实例。下面我们通过在同一时间内两个相邻路段测量数据观测来探讨由于每天日常潮汐的作用, 路基受到的影响。
3.1 已经施工好膜袋混凝土的路段观测桩1个月的沉降量数据
如表3所示。
该段路基平均下降:0.78cm。
3.2 路基两侧尚未施工膜袋混凝土的路段观测桩1个月的沉降量数据
如表4所示。
该段路基平均下降:2.78cm。
通过两组数据反映出来的情况我们可知, 在没有进行膜袋混凝土施工的路段, 由于日常潮汐的作用, 路基范围内的砂砾和泥土被掏出路基外造成路基下沉, 观测期间的沉降量达到2.78cm。而已经施工好膜袋混凝土的路基段, 在同一自然条件下, 观测期间的沉降量仅为0.78cm。对比可知, 在日常潮汐的作用下, 膜袋混凝土对路堤的防护起到很好的效果, 对路基的沉降有很好的控制作用。
4 工艺的经济型
根据目前水下护坡的施工工艺如下。
(1) 水下立模、浇筑水下混凝土。
(2) 采用膜袋混凝土。根据目前市场行情, 后者的单价仅为前者单价的1/2。采用膜袋混凝土可以极大的为工程节约成本, 而且采用膜袋混凝土的施工速度远远大于立模浇筑水下混凝土的速度, 大大提高经济效益。
5 工艺的改进建议
(1) 袋口的处理:对膜袋口处应进行特殊加固处理, 防止袋口在施工中扯裂。
(2) 膜袋底部的袋内连线应进行特殊加固, 防止混凝土冲灌时膜袋断线胀鼓, 爆裂。
(3) 根据施工现场情况, 多增设膜袋浇筑口。
6 结语
由于膜袋混凝土所占工程造价的比例仅有9%, 但是它极大的发挥了保护道路成品的功能, 大幅度延续了道路的使用寿命, 很好的维护了交通运转的连续性。尤其是近几年国家经济的发展沿海一带经济的大开发, 沿海公路修建、围海造地等项目均涉及的水下路基的填筑, 膜袋混凝土这一项施工工艺恰恰符合了工程建设发展“快、好、省”的大方向、大原则, 理应大力推广。
摘要：填海路堤由于长期受到海水的浸泡、海浪的冲刷、台风等恶劣的自然因素的影响, 路基于高潮水位以下部分如果不加以防护, 则会出现边坡崩塌、路基下沉、路面大面积开裂等质量问题。因此, 填海路堤的边坡防护工作至关重要。本文根据工程实例系统的阐述了膜袋混凝土的施工工艺, 论证了膜袋混凝土在填海路堤施工的可靠性和经济实用性, 具有广泛推广的价值。
关键词：填海路堤,膜袋混凝土,价值
参考文献
[1] 刘秉京.混凝土上技术 (第2版) [M].北京:人民交通出版社.
[2] 张林洪, 吴华金.人民交通出版社.
[3] JTJ E30-2005, 公路工程水泥和水泥混凝土试验规程[S].