混凝土施工及植生袋护坡技术在水利堤防工程中的应用

黄逸龄

(惠州市惠州大堤东堤管理中心，广东 惠州 516001)

0 引 言

水资源在社会建设发展中发挥着重要作用，为了实现水资源的保护和科学利用，水利工程建设数量增多，在蓄水、灌溉、水运等方面起到了关键性作用。在当前，水利工程在建设和运行上将会面临一些问题，特别是堤防冲刷、风蚀等，容易发生水土流失、堤防失稳等，影响水利工程运作和发展。在这种情况下，合理使用混凝土施工技术及植生袋护坡技术，已经成为一种必然趋势。

1 工程概况

惠州市文头岭片区防洪排涝整治工程一期续建工程及二期工程位于惠城区东江支流西枝江及新开河右岸。其中一期续建工程包括：新建临江排涝站和临江排水闸(临江泵站总装机容量3200kW，设计排水流量为44.21m3/s；临江排水闸设计流量为118.85m3/s)，整治围内文头岭河涌432.21m、临江内河涌336.41m，续建文头岭排涝站管理用房3680m2及配套设施，续建堤顶景观工程3.76km等；二期工程包括：加固建设堤防及堤顶景观工程1.15km。

文头岭二期堤线段基础区浅层可分为3个堤基类型。Ⅰ类堤基由连续分布第四系冲积沉积的粉质黏土层所组成。该土层土质黏性好，整体防渗性能较好，渗透系数K值可取1.04×10-4cm/s。整体基础的防渗性能较好，可不作特别措施的防渗处理。Ⅱ类堤基存在淤泥质软弱土层，该层土质压缩性大，灵敏度高，堤基在设计时应进行稳定性验算，并采取相应的措施。Ⅲ类堤基下卧分布有淤泥质土及中粗砂层，由于黏土、粉质黏土覆盖层起到铺盖防渗效果，渗透变形的可能性较小，但设计时也应作必要的抗渗透变形计算。

本工程中的堤防混凝土施工及植生袋护坡施工位于G205国道西枝江大桥段，堤顶路面现为G205国道混凝土路面，路面沿堤线上游是文头岭二期堤防，下游是文头岭一期堤防。根据地质情况揭露G205国道路基填筑料均为中细砂，不满足防渗要求，必须对该路段路基作防渗处理。原设计处理方案对桥底堤防路基采用深层搅拌桩防渗墙，经综合分析现场的地形、桥梁底部空间等施工条件，不能满足桩机施工，故取消搅拌桩防渗墙的处理方案，修改设计方案为采用现浇C20混凝土护脚、防渗土工膜、植生袋护坡的处理方案。文头岭二期堤防工程设计图见图1。

图1 文头岭二期堤防工程设计图

2 水利堤防工程混凝土施工及植生袋护坡技术

2.1 总体施工部署

结合工程现场实际情况，为了保证顺利施工，需要提前接通施工现场的用水与用电，根据施工设计图纸铺设临时道路，完善施工安全设施和围挡设施，建设单位审批以后才能实施桥下作业。本堤段施工之前，G205国道两侧与一期堤防及二期堤防连接处、内坡坡脚等位置需要设置安全围挡，采用封闭式施工方式。防护围挡采用彩钢瓦等材料，围挡高度设置在2m左右，围挡长度可以结合施工现场实际情况来设置。当前堤防填筑高度为16.40m，西枝江桥梁底高程为20.60m，净高度为4.20m，西枝江桥下游施工作业面施工道路可沿临江布置，由上游穿过桥底通过。对原浆砌石护坡进行修整，待表面清理、修整后，对凹缝进行重新勾缝[1]。堤防表面清理干净后，铺设防渗土工膜，植生袋填筑前，先完成C20混凝土护脚和C20混凝土压顶。

2.2 混凝土工程施工

2.2.1 混凝土施工程序

混凝土施工施工程序见图2。

图2 混凝土施工施工程序

2.2.2 模板安装

在C20混凝土护脚、防浪墙、混凝土挡墙模板安装过程中，模板采用的木模板，背楞竖向与横向采用的是φ48×3.5钢管，之间距离设置为500mm；螺杆横向与竖向之间的距离为500mm，第一层距地面200mm。墙身模板安装见图3、图4。

图3 墙身模板安装简图

图4 墙身模板侧面图

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2.2.3 钢筋制作安装

原材料检测严格执行施工单位自检、监理平行检测、建设单位对比检测。钢筋材料根据等级、型号等进行分类堆存，立牌以资识别，在运输和材料保存中防止出现锈蚀或者污染问题。

钢筋加工流程见图5。

图5 钢筋加工流程

在钢筋制作过程中，需要根据设计图纸标注的规格、型号、尺寸等计算配料单，经过审核无误以后准确下料。

在钢筋使用之前，需要经过全面调直、不会出现局部弯折现象。钢筋的调直应该按照以下要求进行：通过采取冷拉方式调直钢筋，在实际操作中，Ⅰ级钢筋的冷拉率不超过4%，Ⅱ、Ⅲ级钢筋的冷拉率不超过1%；冷拔低碳钢丝经过调直机调直以后，其表面不得有明显的擦伤，抗拉强度应符合设计图纸标准；钢筋加工尺寸应满足设计要求，加工以后的钢筋允许偏差不得超过表1、表2参数值[3]。

表1 圆钢筋制成箍筋、其末端弯钩长度

表2 加工后钢筋的允许偏差

2.2.4 混凝土浇筑分块分层

混凝土分层、分块主要是根据工程结构特点、施工要求和混凝土生产能力来确定。根据混凝土缝类型，主要分为结构缝与施工缝两种，其中，施工缝中又包含水平缝、垂直缝，结构缝则是根据设计进行划分，在分缝原则上，需要保证结构质量，减少材料消耗，加快施工效率[4]。

结构设计有防水要求的，在施工缝内预埋止水铜片；浇筑混凝土时，应特别注意预埋件的埋设。

在垂直施工缝施工过程中，需要综合考虑混凝土浇筑能力和结构特点，合理分缝，在混凝土先浇一侧预埋连接锚筋，同时预留键槽，从而实现混凝土的良好结合。

在混凝土施工中，包含护脚、挡墙、防浪墙、压顶混凝土、路面混凝土等，护脚、挡墙、防浪墙混凝土的分段需要根据设计结构缝分仓浇筑，路面混凝土则需要根据伸缩缝交叉情况分段浇筑。

2.3 防渗土工膜施工

2.3.1 地基处理与垫层施工

按照设计高程，使用挖掘机进行土方开挖。清理土工膜铺设面，要求地基平整，夯实土体，不能出现高低不平、裂纹等情况，不能出现尖锐物体，要彻底清除防渗范围内的草皮、树根，喷洒灭草剂清除杂草。在与土工膜的接触面，防护层铺设黏土层或小粒径的沙土。

2.3.2 复合土工膜铺设工艺

2.3.2.1 复合土工膜铺设

复合土工膜从堤顶至坡脚铺设，沿水平方向由坡脚向外端铺设。铺膜时要注意张弛适度，避免出现人为损伤或应力集中。要求地基垫层与复合土工膜结合面务必贴合平整，上下游方向切不可出现凸出褶皱。

2.3.2.2 复合土工膜拼接

工程采用两布一膜的复合土工膜。其拼接程序为：下、上层无纺织土工布的缝接和中层PE膜的焊接。采用手提缝纫机、尼龙线对无纺织土工布进行双道缝接,搭接宽度50cm；PE膜采用焊接工艺连接。

复合土工膜焊接质量是复合土工膜防渗性能的关键,务必要做好复合土工膜焊接工作。焊接的土工膜保证表面干燥洁净，并在焊接部位下方垫长木板,以保证焊接质量。为了施工方便,复合土工膜需在晴天、无风的施工现场拼接，第一幅复合土工膜铺好后,将需焊接的边翻叠(约60cm宽),第二幅复合土工膜反向铺在第一幅膜上,调整两幅复合土工膜焊接的边缘走向,使之搭接10cm。焊缝应顺直、平整、连续、透明。拼接焊缝两条,每条宽10mm,两条焊缝间留有10mm的空腔,利用空腔检查焊缝质量。

2.3.2.3 土工膜锚固

复合土工膜的锚固分为上下部，上部用压顶混凝土锚固,下部与混凝土护脚锚固。复合土工膜上部锚固采取在堤顶混凝土压顶基础底部嵌固足够长的复合土工膜，再浇筑混凝土压顶固定。复合土工膜下部与混凝土护脚锚固,护坡脚沿轴线方向挖一条宽0.8m、深2.0m的沟槽。铺设时，将其紧贴在沟内侧,在沟槽内浇筑混凝土护脚。

2.3.3 控制缝接质量

根据施工进度，及时检查复合土工膜。要求每道焊缝完成后进行质量检查。发现问题，及时完成整改后重新检查，直到合格。

2.4 植生袋护坡施工

在植生袋护坡施工过程中，对于基质制备及搅拌，需要按照重量百分比的方式充分搅拌基质材料，基质材料有种植土、草炭土10%、复合肥500g/m，植物种子与基质材料充分搅拌。在填充基质时，把含有植物种子的基质放入袋中，当饱满度达到75%-85%时，紧固袋口。清理平整坡面，清除坡面上的杂物。把植生袋均匀铺设在坡面上并锚固处理，逐层堆放，植生袋与植生袋之间、层与层之间、植生袋与坡面之间的缝隙利用填土夯实。通过浇水的方式进行养护，保证土壤湿润(详见图6)。

图6 植生袋护坡现场施工图

植生袋无毒、抗紫外线、抗老化、具有高度透水性等特点，可实现生态零污染，且能替代水泥砂石等材料，降低工程成本。植生袋护坡可在山体滑坡后的裸露位置或无土的岩石部位施工，让边坡更加稳定。植生袋护坡的码放与加固方式达到了牢固护坡的作用，也使护坡表面形成了适宜绿植生长的环境[7]。

3 结 语

总而言之，水利工程在我国社会经济发展中发挥着重要意义，而堤防稳定性和安全性将会给水利工程运行发展带来一定影响。关于堤防建设的一系列问题，相关部门需要给予高度重视，合理使用混凝土施工技术和植生袋护坡施工技术，顺利完成堤防施工工作，保证堤防的稳定性和安全性，将其效能全面发挥，带动我国水利工程的更好发展。