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一、前言
随著(zhe)國(guó)家對(duì)水利建設投資日益增加，越來越多的水利工程開(kāi)工建設，大量的病險水庫除險加固，以提高防洪标準。普通的混凝土預制塊和現澆混凝土塊護坡易出現穩定性、整體性、耐久性差，抗風浪及抗沖刷能(néng)力低，施工受天氣等環境影響大，已不能(néng)滿足當今水利工程護坡需要。
河南省鴨河口水庫除險加固工程，由天津大學(xué)水力學(xué)所、河南省水利勘測設計研究有限公司、南陽市鴨河口水庫工程管理局，通過(guò)多次水力試驗，反複比較，優化設計，确定上遊迎水面(miàn)護坡采用開(kāi)孔垂直聯鎖塊護坡方案。
河南水利建築工程有限公司利用自身擁有多年承包大中型水利工程的優勢，通過(guò)在河南省鴨河口水庫除險加固工程中的工程實踐，探索出幹硬性混凝土擠壓成(chéng)型開(kāi)孔垂直聯鎖塊制作及施工工藝，取得了較好(hǎo)的經(jīng)濟效益和社會(huì)效益，并由此總結形成(chéng)本工法。
河南省鴨河口水庫除險加固工程,上遊迎水面(miàn)護坡采用開(kāi)孔垂直聯鎖塊方案,聯鎖塊細部結構詳圖如下：
連 鎖 塊 詳 圖
二、工法特點
1、減少因風、波浪作用産生浮托力和碎石墊層沖蝕流，以及波浪自靜水位上爬至胸牆但無湧浪。聯鎖結構提高抗波浪作用效果，較普通混凝土砌塊能(néng)減少30%-50%護砌厚度，節省工程投資。通過(guò)抗風、抗浪模型試驗，确定了滿足穩定性要求的護坡砌塊型式及厚度爲正常蓄水位以下采用500*400㎜尺寸，厚240㎜砌塊，正常蓄水位以上采用加消浪坎砌塊護坡形式。開(kāi)孔垂直聯鎖砼砌塊護坡在鴨河段大壩和白河段大壩的應用使該砌塊得到進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)和推廣。
2、開(kāi)孔垂直聯鎖塊是一種(zhǒng)新型護坡形式，具有穩定性、整體性、耐久性好(hǎo)，抗風浪及抗沖刷能(néng)力高等特點。
3、幹硬性混凝土擠壓成(chéng)型施工工藝與普通混凝土施工工藝相比較，優點有：
1）由于砌塊在豎直方向(xiàng)存在聯鎖面(miàn)，需要改變傳統的豎直脫模方式，改爲“定制定型模具，上模提升，再下模推頂定後(hòu)水平傳出”的過(guò)程，生産線需要添加專門的下模頂推脫模設備。工藝上需要控制頂推、脫模前進(jìn)的配合和設備調整。
2）施工工效高，能(néng)大規模大批量施工。
3）節能(néng)減排。用水量小，水灰比小，對(duì)節約水泥，減少鋼材使用量效果顯著。
4）質量能(néng)保證，密實性好(hǎo)、外觀質量好(hǎo)等特點能(néng)滿足大壩護坡的要求。
5）降低成(chéng)本，材料、人工投入少，成(chéng)本低。
6）施工簡易，工序少，易操作，易推廣。
7）運輸方便，施工設備投入少、施工工藝簡單、施工速度快、受天氣影響少、便于野外施工和質量控制。
8）施工時(shí)基本不需要現場拌制混凝土、砂漿，污染少、減少運輸浪費。
三、适用範圍
大壩坡面(miàn)防護，河道(dào)堤防工程坡面(miàn)防護等水利工程。特别是對(duì)工期緊，現場混凝土澆築困難，有景觀要求的坡面(miàn)防護工程。
四、工藝原理
通過(guò)試驗确定符合C20強度要求的低用水量，合理水灰比的幹硬性配合比，拌制出的混凝土，采用改造定制的液壓、氣動系統的聯鎖塊擠壓機，并對(duì)其預震和主震時(shí)間及震動頻率和輔震時(shí)間确定，利用震動、擠壓原理，達到擠壓密實混凝土的目的。使幹硬性混凝土在模具内快速成(chéng)型，快速出模，且出模後(hòu)不變形無缺陷，外觀平整，楞角完整，達到生産量滿足養護和施工強度需求，模具定型和脫模達到聯鎖外形設計标準和批量生産需要，可連續生産的聯鎖塊生産設備。
聯鎖塊運輸采用翻鬥車運輸裝卸時(shí)鋪設滑竿，制作廠與施工場地盡量接近，運輸道(dào)路短和安全行走裝卸。基礎墊層施工按設計石料粒徑和厚度，嚴格把關，平整度滿足鋪設聯鎖塊要求，施工完成(chéng)面(miàn)要避免撓動。施工砌塊時(shí)以錨固梁内空間爲施工單元，使用專用輔助工具耙鈎、撬杠等合理安排班組，人力分配，連續施工。
五、施工工藝流程及操作要點
幹硬性混凝土拌制成(chéng)型及鋪設圖：
聯鎖塊制作流程圖
聯鎖塊鋪設程序圖
注：縱向(xiàng)錨固梁兩(liǎng)道(dào)，最底處和變坡處各一道(dào)，橫向(xiàng)錨固梁均50m一道(dào)。
1、幹硬性混凝土原材料選用
幹硬性混凝土所用水泥應優先選用普通矽酸鹽水泥；粗骨料宜選用碎石，碎石粒徑應控制在5-10mm之間，應連續級配。細骨料應采用中砂、粉煤灰不低于II級，
2、混凝土配合比配制
維勃稠度爲15-30s，水灰比：0.40-0.45，砂率：35-40%，水泥PO42.5,砂：中砂（細度模數在2.4-2.7之間），碎石：5-10mm. II級粉煤灰。
3、幹硬性混凝土的拌制
1）、混凝土的各種(zhǒng)原材料、摻合料、外加劑的質量應通過(guò)抽樣檢确認達到配合比要求。
2）、應根據氣候、原材料的變化及時(shí)調整施工配合比；
3)、定期、不定期檢查、校驗計量設備，開(kāi)始拌制前按照操作規程檢查機械設備、輸送料口的運轉情況。
4)、混凝土的投料次序按操作規程進(jìn)行。
5)、對(duì)摻加外加劑的混凝土拌制時(shí)間要延長(cháng)30-60s。
4、存放場地
場地要平整，要10000㎡,每天生産的分别存放，中間留有運輸通道(dào)。設有産品标識牌，内容有班組名稱、當班生産量、生産日期、外觀檢查和取芯檢驗情況等.
5、混凝土聯鎖塊鋪設方案
1）、測量放樣
鋪築前應首先測放出坡腳起(qǐ)坡線及起(qǐ)坡線高程，然後(hòu)确定坡頂線高程，每一縱坡線、橫坡線均應挂線鋪設。
2）、錨固梁施工：
a、縱向(xiàng)錨固梁截面(miàn)尺寸400*400mm，分底處一道(dào)河靜水面(miàn)正常蓄水位處一道(dào)，如間距大于20m加設一道(dào)縱向(xiàng)錨固梁，延長(cháng)度方向(xiàng)每20m一道(dào)泡沫闆伸縮縫。基礎在墊層碎石上，強度與砌塊相同，施工時(shí)上部高程和縱向(xiàng)順直應嚴格控制以保證與鋪設石砌塊一緻，并提前施工，強度達到設計強度50%後(hòu)再進(jìn)行砌塊施工。
b、橫向(xiàng)錨固梁截面(miàn)尺寸及基礎強度與縱向(xiàng)錨固梁同，無伸縮縫。兩(liǎng)邊單元砌塊驗收後(hòu)施工，馬牙槎退出部分澆築後(hòu)按砌塊中間垂直縫位置用專用工具做縫，以保證外觀，縱向(xiàng)轉彎，變向(xiàng)部分，根據變向(xiàng)弧面(miàn)角度情況，橫向(xiàng)錨固梁加密至5~10m間距。
聯鎖塊與橫向(xiàng)錨固梁布置示意圖
3）、鋪設
a、坡面(miàn)上的聯鎖塊鋪設前，應根據測量人員放的坡腳線及坡頂線，進(jìn)行加密控制，使鋪設部位形成(chéng)縱橫斜控制線，便于質量控制。
b、從施工便道(dào)向(xiàng)下運送預制塊時(shí)采用特制鋼管梯的方式，在鋼管梯上往工作面(miàn)下滑，功效可以比人工搬運提高，也避免了擾動反濾層。
c、聯鎖塊鋪設時(shí)，以一層與一層錯縫鎖結方式鋪砌，同時(shí)應注意不得擾動反濾層，自下而上進(jìn)行鋪築，做到表面(miàn)平整，砌縫緊密，整齊有序，預制塊底部應墊平填實，嚴禁架空。
d、搬動砌塊用專用耙鈎。耙鈎杆長(cháng)50~70cm，頂焊砌塊縫等長(cháng)垂直扁鋼用雙鈎即可提起(qǐ)。撬動砌塊鋪助工具用撬杠，長(cháng)100m，頭扁，直徑14~16cm用以調整闆縫寬度，使闆縫均勻。
e、反濾層按設計厚度鋪設，壓實後(hòu)進(jìn)行壓實度檢測，合格後(hòu)再進(jìn)行下道(dào)工序施工。
f、聯鎖塊鋪設成(chéng)型後(hòu)，按單元進(jìn)行外觀質量、平整度以及縫寬檢查，滿足設計和施工規範要求。
g、正式鋪設前應試鋪一單元樣闆。
4)、質量控制措施
a、向(xiàng)各施工班組做好(hǎo)預制塊鋪設技術交底，明确施工質量标準。
b、在正式鋪設前加強基層驗收，反濾層厚度和壓實度以及坡度符合設計要求，經(jīng)監理工程師驗收合格後(hòu)，并做出一段樣闆，便于各施工班組心中有數，有利于保證施工質量，加快施工進(jìn)度。
c、每兩(liǎng)道(dào)橫向(xiàng)混凝土錨固梁之間（50米）爲一工作面(miàn)，便于現場協調和管理。同時(shí)明确獎懲，加強各施工隊評比、展開(kāi)内部競賽，以利于提高鋪設質量和加快施工進(jìn)度。
d、混凝土聯鎖塊鋪設重點是控制好(hǎo)兩(liǎng)條線和一個面(miàn)，兩(liǎng)條線是坡頂線和底腳線，一個面(miàn)是鋪設面(miàn)。保證兩(liǎng)條線的順暢和鋪設面(miàn)的平整，對(duì)整個護坡的外觀質量至關重要。
e、反濾層驗收是保證大壩聯鎖塊穩定的重要條件，反濾層的壓實質量至關重要，必須保證壓實度合格，否則遭受波浪沖擊時(shí)，容易造成(chéng)反濾層流失，導緻聯鎖塊垮塌。
f、聯鎖塊鋪設後(hòu)的質量标準是
（1）、反濾層驗收情況合格
（2）、聯鎖塊外觀尺寸準确、整齊統一、表面(miàn)清潔平整
（3）、護坡坡度符合設計值
（4）、表面(miàn)平整度不大于10mm，（2m靠尺水平、垂直方向(xiàng)檢測）
（5）、砌築縫寬不大于5 mm
g、鋪設單元劃分是以50m爲一個單元，即兩(liǎng)個橫向(xiàng)錨固梁之間的長(cháng)度，鋪設時(shí)，留出橫向(xiàng)錨固梁的位置，本單元的聯鎖塊鋪設完畢驗收合格後(hòu)，再進(jìn)行橫向(xiàng)錨固梁混凝土澆築，即形成(chéng)現澆的聯鎖塊尺寸形式。錨固梁混凝土施工時(shí)嚴格按混凝土施工規範進(jìn)行操作施工。
5）勞動組織
六、材料與設備
1、材料
混凝土材料按設計配合比計算，現場測定實際砂石含水率後(hòu)，确定現場施工配合比，模具采用定型模具，按設計尺寸500×400×240mm加工，養護時(shí)間不宜少于14d,以再生棉覆蓋，在開(kāi)始養護的7d内，晝夜派專人灑水并時(shí)刻保持再生棉濕潤，以後(hòu)養護時(shí)間裡(lǐ)每天灑水4次左右，并保持再生棉濕潤。覆蓋氈布，灑水養護。
2、機具設備
七、質量控制
本工法除執行施工設計圖紙等文件的有關技術要求，執行《水工混凝土施工規範DL∕T5144-2001》外，還(hái)應注意以下質量要求:
1、原材料必須經(jīng)過(guò)試驗複檢，合格後(hòu)方可使用，嚴格按照配合比生産。
2、施工前對(duì)所有鋼模的外形尺寸予以檢查，合格後(hòu)方準使用。同時(shí)在混凝土預制塊的生産過(guò)程中，定期檢查模具外形尺寸及形狀有無變化，并及時(shí)校正或更換，避免出現不合格的産品，造成(chéng)浪費。
3、混凝土預制塊外觀質量平整，光滑、拆模後(hòu)外露面(miàn)不允許有蜂窩等缺陷，外形尺寸應符合設計要求，尺寸偏差在容許偏差範圍以内，禁止用砂漿刮抹預制塊表面(miàn)。
4、在擠壓設備一次振搗後(hòu)，采用二次布料撒布面(miàn)料，這(zhè)樣進(jìn)行二次振搗後(hòu)，擠壓出來的預制塊表面(miàn)整潔美觀，能(néng)滿足設計要求，
5、成(chéng)品出口有專人拿有毛刷和抹灰刀，及時(shí)修整清理表面(miàn)，确保産品外觀質量合格。
6、擠壓模具每生産10000塊左右就(jiù)需要更換，要備有足夠的模具和其他易損件，便于及時(shí)更換，以免影響質量和生産。
7、混凝土聯鎖塊成(chéng)型後(hòu)要及時(shí)養護，要求在混凝土聯鎖塊生産過(guò)程中，一般情況下采用自然養護。當夏季氣溫高、濕度低、混凝 土預制塊澆築初凝後(hòu)立即養護。養護時(shí)間不宜少于14d,以再生棉覆蓋，在開(kāi)始養護的7d内，晝夜派專人灑水并時(shí)刻保持再生棉濕潤，以後(hòu)養護時(shí)間裡(lǐ)每天灑水4次左右，并保持再生棉濕潤。當冬季日最低氣溫低于3℃時(shí)，除加入防凍劑外，在混凝土預制塊初凝後(hòu)，用塑料薄膜和再生棉覆蓋于預制塊上，利用地溫進(jìn)行養護，或者采用在現場搭設溫棚進(jìn)行養護，養護時(shí)間不宜少于14d.
八、安全、環保措施
1、認真貫徹“安全第一，預防爲主”的方針，建立健全安全管理體系，設專職安全員和班組兼職安全員，安全責任落實到人，做到人人懂安全，人人抓安全。
2、機械設備加強維護保養工作，嚴格執行操作規程，非專職操作人員不得操作機械設備。
3、施工人員必須把安全防護用品佩戴齊全。
4、所有機械操作之前，應先進(jìn)行空載試驗，檢查運轉中安全防護措施、機具件是否牢固、正常。操作人員應做好(hǎo)自我勞動保護。
5、施工現場用電必須有電工作業，嚴禁無證人員作業。
6、安全員經(jīng)常巡視現場安全狀況，尤其是陰雨天施工，應巡視施工現場，檢查施工設備有無漏電現象。
7、混凝土攪拌站在上料、攪拌要有防塵措施。
8、錨固梁施工現場設置沉澱池，現場産生的廢水要經(jīng)過(guò)沉澱後(hòu)再排放至指定地點。
9、砌塊運輸要安全行駛，堤頂車速不宜超過(guò)20m/h，裝卸要用專用工具，不能(néng)直接傾倒。
九、環保節能(néng)措施
1、沙石料場堆放整齊，取用要盡量避免揚塵。
2、壓制操作要有防塵措施，操作人員應佩戴口罩，戴好(hǎo)手套。
3、材料堆放要按生産批次，分類堆放、養護，方便取用。
4、運輸道(dào)路應經(jīng)常灑水，避免揚塵。
5、施工現場應提前計劃每單元場地堆放數量，盡量卸至堤頂最近處，避免二次搬運。
6、廢棄材料集中堆放，定期棄置指定地點。
十、效益分析
1、質量
幹硬性砼擠壓成(chéng)型工藝，簡化傳統砼施工工藝，從砼拌制到聯鎖塊成(chéng)型全部機械化，避免了傳統人工生産的過(guò)程中，因人爲原因的質量隐患發(fā)生，例如因人工操作不當産生的表面(miàn)氣泡、混凝土振搗不密實等現象得到了杜絕。
2、工期
利用振動擠壓成(chéng)型工藝，機械化施工減少了傳統工藝生産因工序複雜、銜接不到位造成(chéng)的時(shí)間浪費，同時(shí)可以大批量生産，在相同的人力物力條件下，施工面(miàn)積比傳統工藝成(chéng)倍提高。
幹硬性砼初凝強度高，在同條件養護下能(néng)夠提前數天達到設計強度要求。
3、成(chéng)本
擠壓成(chéng)型工藝相比普通工藝減少了模具使用量，減少了人工使用。幹硬性混土凝擠壓成(chéng)型工藝與普通混凝土工藝相比每立方米節省約80元。
4、社會(huì)效益：
幹硬性砼聯鎖塊改變了傳統幹砌石護坡，減少了對(duì)石材的需求，保護了生态環境，避免了資源浪費。
幹硬性砼聯鎖塊從生産、運輸到鋪設的施工周期短，加快了工程施工進(jìn)度，對(duì)重要水利工程的防汛度能(néng)起(qǐ)到重要的保證。
幹硬性砼聯鎖塊鋪設外觀效果好(hǎo)，對(duì)美化環境、對(duì)旅遊資源開(kāi)發(fā)項目有著(zhe)良好(hǎo)前景。
5、經(jīng)濟效益：
1) 該工法的成(chéng)功運用，保證了既有水庫的結構安全和運營安全，在施工期間，水庫可以正常運營，創造經(jīng)濟效益。
2) 該工法施工設備簡單，使用維護較容易。
3) 該工法施工進(jìn)度快，輔助設施很少，節約了工期和大量的輔助技術措施的投入。
十一、工程實例
河南省鴨河口水庫除險加固工程大壩施工由河南水利建築工程有限公司承建。該工程位于長(cháng)江流域漢江支流白河的上遊，河南省南陽市南召縣境内，是白河上唯一防洪控制性工程。
河南省鴨河口水庫除險加固工程，由天津大學(xué)水力學(xué)所、河南省水利勘測設計研究有限公司、南陽市鴨河口水庫工程管理局，通過(guò)多次水力試驗，反複比較，優化設計，确定上遊迎水面(miàn)護坡采用開(kāi)孔垂直聯鎖塊護坡方案。
河南水利建築工程有限公司利用自身擁有多年承包大中型水利工程的優勢，通過(guò)在河南省鴨河口水庫除險加固工程中的工程實踐，探索出幹硬性混凝土擠壓成(chéng)型開(kāi)孔垂直聯鎖塊制作及施工工藝，該工程聯鎖塊約有50萬塊，混凝土有24457m3。經(jīng)過(guò)實踐證明，内在質量和外觀質量都(dōu)能(néng)滿足設計要求 。
該施工工藝制作出的聯鎖塊混凝土強度及外觀尺寸符合要求，美觀無瑕疵；鋪築表面(miàn)平整度，縫寬，砌塊之間穩定緊密，沒(méi)有松動現象；穩定性、整體性、耐久性，抗風浪及抗沖刷能(néng)力等符合要求。經(jīng)多方檢查驗收，該分部質量等級評定爲優良。
利用該施工工藝從2009年11月至2010年5月，大批量規模化生産及鋪築，提前完成(chéng)了汛期前的施工任務，大大縮短了工期，确保了工程安全度汛，使下遊三千萬人民生命及财産安全得到了保證。
該工藝施工因用水量小，水灰比小，節約水泥，減少鋼材使用量，有效降低了成(chéng)本，對(duì)節能(néng)減排及環境保護有積極作用。聯鎖塊鋪設外觀效果好(hǎo)，對(duì)美化環境、對(duì)旅遊資源開(kāi)發(fā)有顯著效果。
