陳 權(quán)，王克國，翟小麗

（黑龍江省三江工程建設(shè)管理局，黑龍江 哈爾濱150086）

1 工程概況

嫩江是松花江北源，發(fā)源于大興安嶺伊勒呼里山，流域地理坐標(biāo)為東經(jīng)120°—126．5°，北緯45．5°—51．5°。從河源至三岔河口全長1370km，流域面積29．85萬km2，河流自北向南匯入松花江。嫩江干流黑龍江省境內(nèi)現(xiàn)有堤防長647．903km，其中干堤602．939km，回水堤長44．964km。

嫩江干流堤防達(dá)標(biāo)工程工作范圍包括嫩江縣、訥河市、甘南縣、富?？h、齊齊哈爾市、泰來縣、杜蒙縣、肇源縣以及大山種羊場等所轄的市縣。工程的主要任務(wù)是在現(xiàn)有防洪工程的基礎(chǔ)上，通過加固加培堤防、岸坡防護(hù)、護(hù)岸等工程措施，提高沿江兩岸的防洪能力。防洪標(biāo)準(zhǔn)為堤防與尼爾基水庫聯(lián)合50a一遇。工程施工主要內(nèi)容包括：堤防加高培厚、混凝土護(hù)坡、塊石護(hù)坡、垂直防滲、穿堤建筑物及壩頂防汛通道等。

2 方案背景

三江堤防達(dá)標(biāo)工程建設(shè)，以土方加培、混凝土及塊石護(hù)坡、建筑物、壩頂防洪通道、垂直防滲等建設(shè)任務(wù)為主。其中，混凝土護(hù)坡工程量達(dá)500萬m3，黑龍江省氣候特點決定了水利施工期短，特別是混凝土工程有效工期只有150～170d。三江工程建設(shè)任務(wù)繁重，工期緊迫，特別是嫩干2015年開工較晚（9月20日）。在這樣工期緊、任務(wù)重的前提下，結(jié)合工程實際，對工程進(jìn)行了前期施工組織計劃和測算，其中混凝土護(hù)坡面板一項施工內(nèi)容工程量就達(dá)30余萬m3（750mm×500mm×150mm約530萬塊），如果不在2015年末完成80%以上，整體工程施工任務(wù)很難完成。為了確保工程能夠按照計劃要求如期完工，針對這一課題，調(diào)查嫩江流域所轄市、縣預(yù)制塊廠家規(guī)模和生產(chǎn)能力，以及產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)是否能滿足設(shè)計要求，并結(jié)合2014年應(yīng)急度汛工程立陡山堤防1＋000—1＋500段做的混凝土預(yù)制塊工廠化規(guī)模性生產(chǎn)、機(jī)械化鋪裝試驗段的成果，最終確定混凝土預(yù)制塊工廠化生產(chǎn)、機(jī)械化鋪裝的可行性。

根據(jù)試驗段施工成果，結(jié)合達(dá)標(biāo)工程的任務(wù)量做了三個具體的可行性調(diào)查，一個是技術(shù)保障，通過試驗數(shù)據(jù)確保滿足設(shè)計要求的各種技術(shù)指標(biāo)；二是工廠化生產(chǎn)保障，通過規(guī)模性工廠化生產(chǎn)，確保供應(yīng)能力，蒸汽養(yǎng)護(hù)，保證冬季生產(chǎn)、冬季施工，克服季節(jié)對混凝土施工的干擾，增加了有效工期；三是機(jī)械鋪裝保障，通過挖掘機(jī)配合空氣壓縮吸盤把預(yù)制塊吸起，直接運輸?shù)戒佋O(shè)點，配合人工整平墊層，直接鋪設(shè)安裝完成，既增加了鋪裝效率，又破解了大尺寸預(yù)制板塊人工鋪設(shè)不了的制約。

3 主要措施

3．1 技術(shù)保障

立陡山堤防混凝土預(yù)制塊技術(shù)指標(biāo)為強(qiáng)度C25，抗凍F200。預(yù)制塊混凝土采用的是干硬性混凝土，干硬性混凝土特點是水灰比變化較小，脹縮率小，這樣在保證混凝土強(qiáng)度的同時又增強(qiáng)了混凝土抗凍性能。在廠家隨機(jī)取樣，做成試驗?zāi)K，委托黑龍江省水利科學(xué)研究院進(jìn)行試驗分析，試驗成果抗凍等級達(dá)到F200，滿足設(shè)計要求。在指標(biāo)滿足的條件下，進(jìn)行批量生產(chǎn)，在混凝土預(yù)制塊達(dá)到齡期后，進(jìn)入施工現(xiàn)場，施工單位自檢和監(jiān)理單位的平行檢測按照檢測計劃要求按批次進(jìn)行檢測，其中自檢13個批次，合格率100%，平行檢2個批次，合格率100%，檢測均滿足設(shè)計要求。又委托抽檢單位進(jìn)行現(xiàn)場機(jī)械取芯試驗和回彈儀現(xiàn)場測取強(qiáng)度值，檢測值均達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。通過上述試驗、檢測在技術(shù)上滿足了設(shè)計要求，表1為自檢成果表。

表1 自檢成果表

3．2 工廠化生產(chǎn)保障

工廠化生產(chǎn)打破了傳統(tǒng)的現(xiàn)場人工預(yù)制的做法，具有4個優(yōu)勢，一是生產(chǎn)效率提高，工廠生產(chǎn)線流水作業(yè)，尺寸750mm×500mm×150mm，單塊混凝土體積為0．056m3，一個工廠平均每天生產(chǎn)5000塊，產(chǎn)品可滿足供應(yīng)需求；而人工預(yù)制生產(chǎn)需要現(xiàn)場有足夠大流轉(zhuǎn)場地，100套模具，2．5倍的底模，一模十塊，15個工人需要一天的時間才能澆出1000塊，而且需要拆模、倒運置放，常規(guī)人工養(yǎng)護(hù)至少得15d以上，才能到達(dá)鋪設(shè)強(qiáng)度。二是產(chǎn)品質(zhì)量可控，工廠預(yù)制的混凝土預(yù)制塊為干硬性混凝土一次性壓制成型，蒸汽養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度有保證，外觀尺寸標(biāo)準(zhǔn)；而人工預(yù)制模具在使用過程中會很容易變形，導(dǎo)致混凝土塊尺寸不規(guī)整，在預(yù)制倒運過程中，損耗大，外觀破損率高，人工養(yǎng)護(hù)不及時直接導(dǎo)致強(qiáng)度降低。三是便于控制管理，一個預(yù)制塊廠家只需要配置一個監(jiān)管人員即可，便于業(yè)主和監(jiān)理單位控制管理，緩解了管理人員不足的壓力。四是緩解用工壓力，黑龍江省有效施工期約7至8個月，其中春秋兩個忙季約2個月，都會鬧民工荒，技術(shù)工人更是缺少。此方案可以減少大量的用工，大大緩解用工壓力。

通過考察嫩江流域沿線的訥河市、齊齊哈爾市、大慶市及毗鄰的吉林省德惠市等混凝土預(yù)制塊廠家，大型的有2家，中型的10幾家，能夠滿足供應(yīng)施工的要求。齊市、吉林德惠兩家大型廠家全是規(guī)?；a(chǎn)線生產(chǎn)，不受天氣和季節(jié)性影響，生產(chǎn)過程采取室內(nèi)蒸汽養(yǎng)護(hù)，冬季也可以大規(guī)模生產(chǎn)。德惠市距離肇源縣480km，肇源工地就近有新肇火車站，可通過火車運到肇源縣新肇火車站，然后再短途運輸至工地，大大減少了運輸成本。嫩江上游沿線可選擇齊齊哈爾市就近汽運。這樣即降低了運輸成本，又在工期上克服了傳統(tǒng)的冬季不能進(jìn)行大規(guī)?；炷潦┕さ木窒?，從當(dāng)年11月到次年4月同樣可以生產(chǎn)，在工期上增加了4～5個月，由季節(jié)性施工變成了全年施工，為下一步工序安排爭得了時間。

3．3 機(jī)械化鋪裝保障

3．3．1 機(jī)械鋪裝的前因

目前在水利護(hù)坡工程中，混凝土預(yù)制塊一直為人工鋪設(shè)，這樣就局限了預(yù)制塊的設(shè)計尺寸。立陡山堤防段設(shè)計尺寸為750mm×500mm×150mm，質(zhì)量為135kg，這個重量人工鋪設(shè)就已經(jīng)到達(dá)了極限。隨著水利工程技術(shù)不斷的發(fā)展，大尺寸預(yù)制塊將被應(yīng)用到工程實際中。大尺寸混凝土預(yù)制塊具有穩(wěn)定性好、外觀美、成本低、施工效率高等優(yōu)點，但要用傳統(tǒng)的人工鋪設(shè)施工，很難進(jìn)行搬運，還難以達(dá)到鋪設(shè)要求。工廠生產(chǎn)的預(yù)制塊最大尺寸達(dá)1200mm×1000mm×150mm，設(shè)計不配鋼筋情況下重量達(dá)432kg，鋪設(shè)人工不可能實現(xiàn)，必須研制現(xiàn)代化的混凝土預(yù)制塊運輸及鋪設(shè)裝置。

3．3．2 鋪裝設(shè)備研制與性能特點

根據(jù)護(hù)坡工程中混凝土預(yù)制塊的施工特點，經(jīng)過大量的文獻(xiàn)檢索和市場調(diào)研，與真空設(shè)備廠商進(jìn)行溝通，研制了混凝土預(yù)制塊的智能吸取設(shè)備（如圖1所示），設(shè)備性能指標(biāo)如表2所示，工作原理如圖2所示。

圖1 混凝土預(yù)制塊的智能吸取設(shè)備

表2 智能吸取設(shè)備性能指標(biāo)

3．3．3 設(shè)備的使用及環(huán)境

（1）設(shè)備組成和使用環(huán)境

設(shè)備主要由汽油發(fā)電機(jī)、無油空氣壓縮機(jī)和真空管等組成。汽油發(fā)電機(jī)不受溫度的影響，由于本設(shè)備采用無油式空氣壓縮機(jī)，也不受空氣的影響，抽氣過程中采用的塑料管路可以外套加熱層使其易移動，即使在嚴(yán)寒也可以使用，保證冬季期間施工?？諝鈮嚎s機(jī)、汽油發(fā)電機(jī)、壓縮吸盤安裝在挖掘機(jī)上，由挖掘機(jī)手同時操作吸盤開關(guān)裝置，完成移動、起吊等動作。

圖2 工作原理圖

（2）設(shè)備的啟動及起吊方法

發(fā)動機(jī)給電，按下遙控按鈕開關(guān)，直至真空蓄能器中蓄有足夠的真空，報警裝置會發(fā)出信號，直至達(dá)到所需的真空等級后，紅燈變成綠燈，聲音報警裝置停止蜂鳴，真空提升機(jī)處于待操作狀態(tài)。調(diào)節(jié)設(shè)備主梁長度到最佳位置，準(zhǔn)備起吊。將智能吸取設(shè)備置于預(yù)制板塊的重心，以避免搬運過程中負(fù)載傾斜不利于控制。按下關(guān)閉按鈕，使各吸盤與大氣相通，則吸盤與板材表面間真空壓力消失，板材與吸盤分離。操控挖掘機(jī)運動使智能吸取設(shè)備與下一待搬運板材接合，關(guān)閉手拉閥后即可重復(fù)板材搬運工作。

4 鋪裝對比試驗

4．1 試驗?zāi)康?/h3>

為了確保機(jī)械鋪裝的可行性，在嫩江工程立陡山堤防1＋000—1＋500段做了試驗性鋪裝，來確定鋪裝設(shè)備型號，人員配置、鋪裝效率和經(jīng)濟(jì)成本。

4．2 場地選擇

在立陡山堤防1＋000—1＋500段選擇兩塊50m×14m（700m2）的斷面（A區(qū)、B區(qū)），堤防迎水坡削坡完成狀況一樣，達(dá)到鋪裝標(biāo)準(zhǔn)，按照設(shè)計要求鋪設(shè)土工膜，然后鋪設(shè)10cm砂礫墊層（冬季鋪設(shè)預(yù)制塊施工，要在上凍前完成削坡，并按設(shè)計要求鋪設(shè)好土工膜及砂礫墊層。）達(dá)到鋪設(shè)預(yù)制塊要求。

4．3 人員和機(jī)械配備

A區(qū)：傳統(tǒng)人工鋪裝，5名技工，5名力工、常規(guī)鋪裝工具。

B區(qū)：2．0挖掘機(jī)1臺，空氣壓縮機(jī)1臺，汽油發(fā)電機(jī)1臺，壓縮機(jī)操作手1名，力工1名。

4．4 試驗準(zhǔn)備

兩個試驗區(qū)技術(shù)人員調(diào)試好水準(zhǔn)儀，把鋪裝標(biāo)示樁設(shè)置好，并掛好鋪裝線，全程跟蹤放線、校正。施工人員、鋪裝機(jī)械全部準(zhǔn)備就緒，達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)。計時人員就位，確保兩區(qū)同時開工，時間一致。

4．5 試驗過程

4．5．1 人工鋪裝試驗

A區(qū)傳統(tǒng)鋪設(shè)，力工負(fù)責(zé)找平墊層，運送預(yù)制板，技工負(fù)責(zé)安裝、整平、穩(wěn)固預(yù)制板。兩個人搭配平均每天（10工時）鋪設(shè)預(yù)制塊150塊，5組每天完成750塊，完成A區(qū)需要2．5d的時間。

4．5．2 機(jī)械鋪裝試驗

B區(qū)1名力工負(fù)責(zé)找平墊層和指揮挖掘機(jī)，挖掘機(jī)手負(fù)責(zé)吊運預(yù)制塊，并安裝至指定點，找平、穩(wěn)定，每天鋪設(shè)（10工時）1800塊，完成B區(qū)需要1d時間。

4．6 經(jīng)濟(jì)效益對比

經(jīng)過表3的設(shè)備鋪設(shè)與人工鋪設(shè)混凝土預(yù)制塊對比分析，可以看出廠家生產(chǎn)至運輸工地成本比人工現(xiàn)場預(yù)制節(jié)?。ú豢紤]設(shè)備投入成本及折舊），設(shè)備鋪設(shè)的生產(chǎn)效率是傳統(tǒng)人工方式的2．5倍，設(shè)備鋪設(shè)僅為傳統(tǒng)人工鋪設(shè)的費用2／3。

表3 機(jī)械鋪設(shè)與人工鋪設(shè)混凝土預(yù)制塊對比

5 結(jié) 論

綜上所述，在三江治理工程任務(wù)重、工期緊前提下，把混凝土護(hù)坡調(diào)整成1200mm×1000mm×150mm大尺寸混凝土預(yù)制塊護(hù)坡是必要的，通過工廠定制產(chǎn)品，規(guī)模性生產(chǎn)，通過火車或者汽車運輸，吉林省德惠市廠家可采用火車運至肇源縣新肇火車站，二次倒運至工地，保證肇源縣沿線堤防施工；齊齊哈爾市廠家可采用汽運至嫩江流域上游工地保證齊齊哈爾市周邊堤防施工；運輸過程中采用托盤包裝，吸盤機(jī)械吊運，保證了運輸過程中預(yù)制塊不受損壞；利用冬季機(jī)械化鋪設(shè)安裝施工，可把有效工期延長4～5個月，在黑龍江高寒地區(qū)堤防施工過程中既保證了混凝土本身的強(qiáng)度和抗凍性能，又增加了施工工期和提高了施工質(zhì)量、速度，這樣才能確保三江治理工程如期、保質(zhì)地完成全部任務(wù)。

［1］戴春勝．黑龍江省嫩江干流堤防應(yīng)急度汛工程可研報告［R］．哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，2015．

［2］中華人民共和國水利部．SL 260－2014堤防工程施工規(guī)范［S］．北京：中國水利水電出版社，2015．

［3］中華人民共和國水利部．SL 352－2006水工混凝土試驗規(guī)程［S］．北京：中國水利水電出版社，2006．