周旭東，岳彬彬，陸美凝

（1.江蘇省江都水利工程管理處，江蘇 揚(yáng)州 225200；2.江蘇省淮沭新河管理處，江蘇 淮安 223005；3.江蘇省洪澤湖水利工程管理處，江蘇 淮安 223100）

水利工程是我國(guó)基礎(chǔ)的民生工程，河道護(hù)坡有別于其他工程，長(zhǎng)期處于水環(huán)境中，長(zhǎng)期受到水力沖刷，從而就會(huì)形成岸坡被淘刷，情況嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致整體失穩(wěn)坍塌的地質(zhì)問題。護(hù)坡預(yù)制聯(lián)鎖塊被廣泛應(yīng)用于河道護(hù)坡防護(hù)中，傳統(tǒng)工藝采用人工鋪砌，但由于預(yù)制塊單體較重，人工搬運(yùn)效率低，且工人在鋪放有土工布和碎石墊層的斜坡上抬放100 kg 左右的預(yù)制件容易發(fā)生滑腳傷害危險(xiǎn)［1］，所以急需利用機(jī)械作業(yè)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工搬運(yùn)。

1 工程概況

淮河入海水道二期2022 年度工程（鹽城市境內(nèi)），河道工程施工3 標(biāo)施工范圍樁號(hào)為120+300～126+500 段，本標(biāo)段北堤加固5.505 km，南堤加固6.2 km。設(shè)計(jì)南堤堤防等級(jí)為1 級(jí)，北堤為2 級(jí)。南、北堤堤防迎水坡堤坡，采用混凝土預(yù)制塊硬質(zhì)防護(hù)，南堤灘地▽4.0 m～河底▽-3.0 m 河坡采用實(shí)心混凝土預(yù)制聯(lián)鎖塊護(hù)坡，▽4.0 m 平臺(tái)～▽8.0 平臺(tái)堤坡護(hù)砌采用空心；北堤灘地▽2.5 m～河底▽-3.0 m 河坡采用實(shí)心混凝土預(yù)制聯(lián)鎖塊護(hù)坡，▽2.5 m 平臺(tái)～▽8.0 平臺(tái)堤坡護(hù)砌采用空心混凝土預(yù)制聯(lián)鎖塊。

2 施工材料及鋪砌工藝選擇

2.1 材料要求

河坡聯(lián)鎖混凝土預(yù)制塊防護(hù)采用實(shí)心預(yù)制混凝土聯(lián)鎖塊，材料選用C25F50混凝土［2］。護(hù)坡堤防施工長(zhǎng)度6.2 km，預(yù)計(jì)需要鋪筑44.64萬塊。實(shí)心預(yù)制混凝土聯(lián)鎖塊設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 實(shí)心預(yù)制混凝土聯(lián)鎖塊設(shè)計(jì)（單位：mm）

2.2 材料生產(chǎn)

護(hù)坡預(yù)制塊生產(chǎn)根據(jù)場(chǎng)地因素分為工地現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制和工廠化預(yù)制兩種方案實(shí)施。本工程受施工場(chǎng)地限制，預(yù)制塊需求量巨大、質(zhì)量要求高，且工期緊急，本項(xiàng)目?jī)?yōu)先選擇工廠化預(yù)制方案。根據(jù)混凝土預(yù)制塊成型工藝不同，可分為半干硬性混凝土機(jī)壓成型、普通混凝土模具澆筑成型兩種［3］。

（1）半干硬性混凝土機(jī)壓成型主要體現(xiàn)在機(jī)械化程度高，人工少，成型周期短，生產(chǎn)效率高。壓制出模后，利用高強(qiáng)度塑板做托板，沒有附帶模板，可立即分多層（一般可14層）碼放進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段，故節(jié)省堆放場(chǎng)地。

外觀質(zhì)量方面：生產(chǎn)全程機(jī)械自控，材料分布均勻，面層通過二次壓振，整塊是高壓成型，養(yǎng)護(hù)流程標(biāo)準(zhǔn)化，早期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快且均勻，幾乎不會(huì)產(chǎn)生裂縫，產(chǎn)品合格率極高；外型尺寸精準(zhǔn)，利用高強(qiáng)合金模具、高壓成型，干性混凝土出模，出品尺寸誤差在1 mm 以內(nèi)，平整度0.1 mm 以內(nèi)。脫模后立即進(jìn)入濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)狀態(tài)，混凝土正常水化反應(yīng)，壓制、脫模、養(yǎng)護(hù)全流程機(jī)械數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)化，不受人為因素影響。

經(jīng)濟(jì)性方面：前期設(shè)備與廠房場(chǎng)地投資較大，但是由于功效較快，長(zhǎng)期生產(chǎn)成本攤銷小，經(jīng)濟(jì)可行。

（2）普通混凝土模具澆筑成型具有用工多，成型脫模周期長(zhǎng)，效率較低的特點(diǎn)。普通濕性混凝土入模后初始強(qiáng)度一般48 h 之內(nèi)的前期強(qiáng)度在同等養(yǎng)護(hù)條件下無法滿足脫模轉(zhuǎn)運(yùn)要求，還因?yàn)橛心＞咝枰鼓２鹉?，不能立即疊放，占用場(chǎng)地很大。如果疊放則碰撞損壞掉角無法避免。在外觀質(zhì)量方面塑模濕潤(rùn)混凝土澆筑構(gòu)件因?yàn)橛谢炷翝{液外包，成品塊體上表面光潔度較好。但因人工操作一般不作混凝土頂面收光，毛面很容易產(chǎn)生裂縫，上下翻轉(zhuǎn)脫模后毛面朝下難以發(fā)現(xiàn)，但起運(yùn)使用時(shí)往往才能發(fā)覺，生產(chǎn)過程中人為因素多會(huì)降低產(chǎn)品合格率。

外觀質(zhì)量方面：塑料模具強(qiáng)度低易老化變形壽命短。一般塑料模具變形導(dǎo)致，以及濕性混凝土較大的收縮率，可造成成品混凝土澆筑構(gòu)件外型尺寸誤差達(dá)5 mm；由于表面刮平多采用人工，厚度誤差甚至可達(dá)20 mm 以上，厚度誤差大小取決于布料找平工人的技術(shù)和責(zé)任心，受人的因素影響較大。

經(jīng)濟(jì)性方面：前期設(shè)備投資較小，場(chǎng)地投資因面積需要而較大，但長(zhǎng)期運(yùn)行、大量生產(chǎn)，模具損耗較大，人工費(fèi)較高，攤銷成本較大。

根據(jù)以上比較，預(yù)制聯(lián)鎖塊生產(chǎn)采用機(jī)壓成型工藝比塑模成型工藝在外觀尺寸、內(nèi)在質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性等方面具有一定優(yōu)勢(shì)，特別是全程機(jī)械化拌和、注料、壓制、養(yǎng)護(hù)，關(guān)鍵工序由數(shù)控伺服系統(tǒng)自動(dòng)控制，基本消除了塑模工藝常見的人工操作中人為惰性與疲勞產(chǎn)生的誤差缺陷，質(zhì)量穩(wěn)定可控；且在工程量大時(shí)比塑模工藝經(jīng)濟(jì)，所以淮河入海水道二期工程護(hù)坡聯(lián)鎖塊生產(chǎn)采用工廠化機(jī)壓工藝。

2.3 鋪砌工藝選擇

河道護(hù)坡砌塊常規(guī)采用人力抬運(yùn)鋪砌、小型履帶式挖掘機(jī)與人工相配合等鋪砌方式［4］，比較適合小型塊體和河坡較緩環(huán)境。本工程設(shè)計(jì)的河坡坡比1∶3，實(shí)心聯(lián)鎖塊單塊重量接近100 kg，體積600 mm×540 mm×150 mm，體積較大；聯(lián)鎖塊下設(shè)計(jì)有土工布和瓜子片墊層。堤防等級(jí)為I 級(jí)，質(zhì)量要求高。本項(xiàng)目受度汛要求，工期緊，施工強(qiáng)度大，需采取更高效及實(shí)用施工工藝才能滿足質(zhì)量和進(jìn)度需求。

人力抬運(yùn)鋪砌是指用汽車吊將打包過的數(shù)層疊放砌塊吊放在河坡上，然后工人打開包裝挨個(gè)抬運(yùn)下放在碎石墊層經(jīng)找平好的坡面位置上，按照次序?qū)⒒ユi塊鋪砌。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，3～4人1組，熟練工每日可完成120～150 m2，鋪砌互鎖塊時(shí)需要人工隨時(shí)調(diào)整墊層碎石的厚度以保障砌塊的平整度，而工人在坡面上來回抬運(yùn)互鎖塊造成碎石墊層蹉動(dòng)和土工布損壞；聯(lián)鎖塊鋪砌質(zhì)量受人的因素影響較大，聯(lián)鎖塊經(jīng)常發(fā)生損壞，鋪砌質(zhì)量依賴于工人的技術(shù)水平和責(zé)任心，人工耗費(fèi)較高，鋪砌成本較高。因坡面有土工布和墊層碎石易滑，工人抬放100 kg 左右的塊體時(shí)，容易失去穩(wěn)定，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

小型履帶式挖掘機(jī)與人工相配合方式是指用小型履帶式挖掘機(jī)在河坡上行走，將砌塊吊裝到位，人工安放。1臺(tái)挖掘機(jī)配合3～4人，每臺(tái)班可完成180 m2，挖機(jī)吊裝只是解決起重聯(lián)鎖塊問題，塊體鋪砌安裝由工人挨個(gè)抬起安放，吊機(jī)走動(dòng)與工人走動(dòng)也會(huì)容易破壞坡面墊層土工布，且聯(lián)鎖塊鋪砌的平整度由于墊層碎石經(jīng)常受擾動(dòng)而得不到保障。本工藝適合在坡長(zhǎng)較小河坡鋪砌比較經(jīng)濟(jì)。挖機(jī)吊在河坡上吊裝作業(yè)時(shí)，如河坡較陡或者行走不當(dāng)較容易失穩(wěn)，安全性不太可控，同時(shí)塊體較重需要人力二次搬運(yùn)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度很大，持續(xù)施工容易疲勞、分心，健康安全隱患較大［5］。

吊車配合人工鋪砌方式是指大型汽吊在坡頂固定好后，將專用夾具放置到砌塊碼堆，由工人將并排的4 塊連鎖塊夾具挨個(gè)放置穩(wěn)定，汽吊拎起夾具，利用重力摩擦力的作用力與反作用力，一次性將4 塊互鎖塊吊放在坡面上位置上方數(shù)十公分高處，3～4 名工人借助軟式吊帶的可擺動(dòng)性調(diào)整好互鎖塊的長(zhǎng)寬鎖扣方向，放下砌塊，用撬棍稍微調(diào)整一下，即可鋪砌到位。1臺(tái)吊機(jī)配合5～6人，每臺(tái)班可完成280 m2。機(jī)械化程度高，在大型工程和大批量聯(lián)鎖塊安裝時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。吊機(jī)在河坡頂部平臺(tái)作業(yè)，一個(gè)作業(yè)區(qū)內(nèi)只是吊臂移動(dòng)，大型吊機(jī)起重4 塊總重不到500 kg 的聯(lián)鎖塊沒有安全之虞，工人無需吃重，且站立在已經(jīng)鋪砌好的護(hù)坡砌塊上即可作業(yè)，十分安全可靠。在吊裝過程中設(shè)置好警戒線，安全性可控。

3 措施成效分析

通過對(duì)方案整體優(yōu)化，本工程采用25 t 吊車配合大型預(yù)制塊專用起吊裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，1次吊裝4塊混凝土預(yù)制聯(lián)鎖塊。專用起吊裝置由吊索、鋼梁橫擔(dān)、吊帶、夾具組成。夾具根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制聯(lián)鎖塊的尺寸特制，由高強(qiáng)鉸鏈與鋼板、角鋼焊接，夾具內(nèi)口有增強(qiáng)摩擦力的微型焊點(diǎn)。正常狀況下每次轉(zhuǎn)運(yùn)4 塊聯(lián)鎖塊需要時(shí)間100 s，在吊機(jī)空中轉(zhuǎn)向吊運(yùn)時(shí)間段內(nèi)，坡面上3～4 名專業(yè)工人可以及時(shí)用專用工具將4 塊前置的塊體安置到位、陰陽互鎖，效率高。每班組配備10 人，吊機(jī)操作手1 人，起吊夾具工2 人，安放砌塊4人，護(hù)坡基面土工布整理及瓜子片墊層整平3 人；每班組配25 t 吊機(jī)1 臺(tái)，正常作業(yè)時(shí)吊放4塊用時(shí)100 s，1h可以安裝144塊左右，1臺(tái)班可以安裝約280 m2。

機(jī)械吊裝施工在鋪砌質(zhì)量、鋪砌效率、墊層厚度控制較傳統(tǒng)的人工搬運(yùn)鋪砌都有顯著提高，可以幫助施工單位提高效率，減小成本，保證工程質(zhì)量安全，保證按時(shí)間節(jié)點(diǎn)完工。主要有以下幾點(diǎn)表現(xiàn)：

（1）效率高：充分利用機(jī)械作業(yè)，比傳統(tǒng)人力抬放鋪砌工藝抬放安裝效率高出數(shù)倍。

（2）安全性好：由于都是機(jī)械起重吊運(yùn)連鎖塊，大大減輕了工人體力勞動(dòng)強(qiáng)度；傳統(tǒng)人力抬放鋪砌工藝工人在1∶3 坡度、鋪放有土工布和碎石墊層的坡面上抬放100 kg 左右的預(yù)制件容易發(fā)生滑腳傷害危險(xiǎn)，且高強(qiáng)度施工工人容易疲勞，而本工藝對(duì)工人體力要求不高，坡面安裝人員僅僅就是對(duì)吊索下的聯(lián)鎖塊進(jìn)行方向調(diào)整和擺放到坡后的靠緊調(diào)整，十分省力，大大降低了事故傷害風(fēng)險(xiǎn)。

（3）施工質(zhì)量好：傳統(tǒng)人力抬放鋪砌工藝工人會(huì)腳踩坡面已經(jīng)找平的碎石墊層，造成墊層不平整，且來回不斷的運(yùn)動(dòng)往往會(huì)導(dǎo)致石子磨損下層土工布形成破壞性損壞，而本工藝坡面護(hù)砌安裝工人全部站在已經(jīng)安放的連鎖塊上，不需要踩到碎石墊層，保持了已經(jīng)鋪砌好的瓜子片土工布?jí)|層不受擾動(dòng)，從而保持了砌塊下墊層的平整度和厚度均勻完好，也保障了坡面方格內(nèi)整體砌塊的表面平整度和砌縫的順直美觀。預(yù)制塊全部由吊機(jī)成排起重、人力輔助安放，由于重力作用和設(shè)置好的間隔距離聯(lián)排聯(lián)鎖塊在空中狀態(tài)穩(wěn)定塊體不會(huì)碰撞損壞，極大提高了預(yù)制塊護(hù)坡的外觀質(zhì)量。