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【摘要】本文主要探讨了水利工程中的混凝土砌块护坡的施工技术。在我国河道整治工程的护坡形式有抛石、砌石、现浇混凝土等，其中最常运用的护坡形式为现浇混凝土护坡、砌石护坡。随着混凝土砌块制造技术水平的提高，适应机械化施工和环境保护需要，混凝土砌块护坡在我国得到了广泛应用，已成为海岸、河道、湖泊、水库、渠道等护砌工程的主要护坡形式。
【关键词】水利工程 混凝土砌块护坡 设计 质量控制 施工工艺
1前言
随着混凝土砌块制造技术水平的提高，适应机械化施工和环境保护需要，混凝土砌块护坡在欧美等发达国家得到广泛应用，已成为海岸、河道、湖泊、水库、渠道等护砌工程的主要护坡形式。混凝土砌块护坡具有抗波浪效果好，工程质量便于控制，施工快速、便捷，有一定柔性、整体美观等优点，混凝土砌块护坡推广应用对丰富我国水利工程护砌形式，提高堤岸防护水平，加快水利工程建设进度、美化环境有着重要的实际意义。
2混凝土砌块护坡
在我国，砌石护坡和现浇混凝土护坡是最常见的两种护坡形式。砌石护坡具有抗磨损性能强、便于施工、修复、加固等优点，在石料资源充足地区运用较为普遍，不足之处在于工程质量不易控制，整体性差，在实际使用过程中由于砌石块体小、砂浆砌筑不饱满等因素，砌石护坡被掏空破坏现象很普遍。现浇混凝土护坡整体性好，抗风浪能力强，在相同波要素条件下，所需护砌厚度小，可节省原材料，较为经济，其不足之处一是难以适应地基变形，特别是新建堤防，一旦出现塌陷，很难修复;二是从环保和生态角度看，整体现浇的混凝土护坡不利于水生生物的栖息生存，与目前提倡的生态河道相勃，同时施工时对下游河道水质污染严重。混凝土砌块护坡主要特点有以下几点:
(1)混凝土砌块护坡是以人工预制混凝土砌块作为护面层单元的一种铺砌式斜坡保护结构，虽然本质上属散体护坡，但规则的块型和一定的铺砌方式，同时采用水泥砂(干砂)堵缝，使相邻砌块可以相互作用共同抵御波浪和水流的作用。因此，从结构上讲，混凝土砌块护坡介于散体护坡(抛石、干砌石)和整体护坡(现浇混凝土)之间。
护坡用混凝土砌块平面尺寸较小，一般多为几十公分，厚度在左右，因而有一定的柔性。从渗透性看，也介于完全渗透性的抛石护坡和非渗透性的现浇混凝土护坡之间，属半渗透性护坡，因而在波荷载作用下，这类护坡的破坏机理也有别于其他护坡形式，波生浮力(扬压力)造成的砌块脱落是护坡结构破坏的主要形式。
常见的护坡砌块有柱形块、矩形块、异体块。从砌块间的连接方式看，有松散砌块、联锁砌块和砌块排。松散砌块彼此间无连接，一般用于波浪和水流作用较弱的护坡工程;联锁砌块是利用自身的特殊结构使相互间可以咬合的砌块，在水平方向上的咬合为水平联锁块，在垂直方向上的咬合称垂直联锁块，垂直联锁块用于波浪作用较强的护坡，联锁砌块抗御动力作用效果较好;砌块排是多个砌块之间通过缆绳连接而成的，一般施工前装配，采用机械铺设，适于水下护坡。砌块块型、几何尺寸可按需要设计生产，砌块的强度、密度、渗透性等性能指标也可选择不同的原材料来满足不同的设计要求。
(2)砌块形状规则、尺寸统一、施工效率高，工程质量易于控制，施工受天气影响小。从湖州导流港东大堤工程施工实际应用看，砌块(单块重118kg)人工护砌每人每日可达20m2，国外砌块护坡多采用机械施工，效率更高。
(3)整体美观:通过块型、铺砌方式及颜色的变化，同时结合绿化可将每一个护坡工程都建设成为一个景观工程。
(4)具有环保概念，在砌块生产过程中，应用粉煤灰、钢渣、矿渣等工业废料，可避免天然石料开采对环境带来的影响。
(5)利用先进的砌块成型设备制作护坡用混凝土砌块，产量高、质量稳定。对护砌量大、工期紧的护坡工程优势更为突出。
在相同条件下，砌块护块厚度小于砌石护坡，加之施工效率高，对施工现场的材料堆场面积需要小，具有一定的经济性。
3混凝土砌块设计
混凝土砌块护坡得以广泛应用的重要原因是人们可以根据需要设计生产不同的几何形状、尺寸、密度、开孔率和开孔方式，达到工程安全、质量、经济性和环境要求的统一。图1是用于导流东大堤工程的一种空心砌块。
目前我国的砌块护坡刚开始起步，还没有经实验和实际应用证明性能优良的砌块可供选择，也没有专业化的水利护坡用砌块专业设计生产厂商，故特提出如下原则供砌块设计时参考。
（1)经济性。当护坡工程投资不是限制因素时，可选择几何形状，非联锁的矩形块、柱状块。在相同波要素条件下，满足稳定要求的砌块厚度较联锁砌块厚，此类砌块生产效率高，必要时也可现场手工预制。
(2)安全性。对于波浪侵蚀严重的护坡工程，可采用开孔砌块、联锁砌块或开孔联锁砌块，以减小护砌厚度。开孔增加了护面层的渗透性，有利于减少浮力，模型试验表明，在相同条件下，开孔率达到10%时，可以减少约30%的砌块厚度。联锁是增加抗力措施，开孔联锁则是减少荷载和增加抗力措施并用。
(3)砌块结构。为保证砌块有一定的抗折能力，砌块最大边长与最小边长之比应控制在4：1之内;开孔(槽)砌块要考虑结构最薄处能抗御波浪冲击力，孔径和槽宽要根据垫层颗粒设计，以防止垫层碎石被波浪洗出，开孔应均匀布置;砌块边缘设计为弧状，以减少搬运过程中的碰撞损坏。
(4)生产效率。砌块形状越复杂，生产效率越低，一般砌块每个生产循环时间为
(5)砌块施工。垂直联锁砌块不利于机械施工，在欧美等国实际应用较少，而我国劳动力成本相对较低，可以推广应用。人力施工时，单块重量不宜超过75kg，以确保两人协作能顺利铺砌;一般5okg左右的砌块，一个人即可铺砌，施工效率很高;对较重的砌块，可采用简易夹具辅助施工。
4混凝土砌块生产
4. 1生产设备与生产工艺
混凝土砌块生产设备主要包括配料与搅拌系统、铺料与成型系统、传送与码垛系统、自动控制系统等。其生产过程如下:生产所用的碎石、沙等材料通过装载车装人室外集料斗，通过自动配料系统送人搅拌机。水泥罐中的水泥、粉煤灰罐中的粉煤灰通过螺旋输送器、水泥均匀送人搅拌机。水箱内的水通过自动测水、加水系统加人搅拌机拌和，搅拌机能够根据原材料的含水量实现自动加水，拌和料再通过自动成型系统均匀地铺人模具型腔，经过预压、振动成型、脱模等工序，成型后的湿产品落在特制的栈板上，经湿传送机、湿检、升板机输送到养护室进行湿养护。3648h后，再经降板机、干传送机、码垛机将干产品码垛到木托盘上。空栈板经翻转、栈板回送机、喂板机再提供给成型机，进行下一个生产循环。码垛好的干生产品经包装，再输送到养护室养护23d，然后再送到成品堆场养护1015d即可出厂。
4. 2西己方与外加剂
成型机采用振动加压密实成型的工艺，水灰比一般小于0. 3，所配混凝土为干硬性混凝土。为保证产品内部均匀，表面不产生麻面、孔洞等现象，要求混凝土有一定流动性，因此所需集料级配要合理。护坡用混凝土砌块配方一般包括水泥、碎石、沙。水泥用量一般占120015%，碎石占50%左右，为520mm连续级配，含沙率为40004500，为中粗沙。为提高产品质量，降低生产成本，进行了配合比优化设计试验，试验考察了水泥含量、碎石含量、粉煤灰参量、含沙率4个因素，每个因素分别分三个水平，通过试验，优化出最佳配比。该工艺生产的混凝土砌块一般不需其他添加剂，除改善混凝土的某些性能时才需添加，如减水剂、防冻剂等，但要在实验的基础上科学添加。对砌块颜色有特殊要求时，可在面料或整个基料中添加彩色颜料。
4. 3砌块生产质量控制
搞好砌块生产环节的质量控制对于砌块成品质量和工程安全有十分重要意义。生产质量控制主要包括:原材料质量与配合比，搅拌的质量，成型时的质量，砌块养护温度、湿度和时间，栈板的平整度等。
5混凝土砌块护坡施工
5. 1混凝土砌块砌筑工艺
在砌块护坡施工中，可按国家现行规范要求进行清基、削坡、土工布及垫层铺设。砌块护坡施工方法简便易行，对施工人员没有特别要求，结合砌块施工实践，提出了混凝土砌块护坡人力施工的具体要求:砌块砌筑从条埂一侧开始、由堤脚向堤肩方向进行，在水平和垂直方向分别挂线，确保铺砌面整齐、美观，砌块间隙按2^-5mm控制。砌块由垂直方向进人护砌位置，借助锤子(垫木块)进行水平和高度调整，层面要拍打平实，禁止将砌块從远距离水平推向护砌位置。避免对垫层影响，砌筑过程中要随时检查其平整度，必要时用碎石调整。一个作业面完成后要及时用混凝土封顶，以避免降水冲刷垫层;为增强护面层整体稳定性，方便多作业面同时施工，可每隔3050m设混凝土或浆砌石条埂。条埂厚度为50cm左右，宽度与砌块宽度相同，条埂的空隙(对联锁砌块而言)可用现浇混凝土填补。
5. 2砌块施工效率
砌块护坡施工效率较高，从工程实际铺砌看，人均日砌护面积均大于20砰，熟练工可达30m2。同时，施工效率与砌块块型关系密切，块型越复杂，效率越低。不论何种块型，施工效率均高于砌石护坡施工，且质量易于控制。
6结束语
我国护坡工程量大面广，既有新建工程，又有改造工程，随着社会发展和环境保护要求的提高，对护坡工程质量要求也会越来越高。混凝土砌块护坡作为一种新型护坡形式，优点突出，未来应有广阔的应用前景。
【关键词】水利工程 混凝土砌块护坡 设计 质量控制 施工工艺
1前言
随着混凝土砌块制造技术水平的提高，适应机械化施工和环境保护需要，混凝土砌块护坡在欧美等发达国家得到广泛应用，已成为海岸、河道、湖泊、水库、渠道等护砌工程的主要护坡形式。混凝土砌块护坡具有抗波浪效果好，工程质量便于控制，施工快速、便捷，有一定柔性、整体美观等优点，混凝土砌块护坡推广应用对丰富我国水利工程护砌形式，提高堤岸防护水平，加快水利工程建设进度、美化环境有着重要的实际意义。
2混凝土砌块护坡
在我国，砌石护坡和现浇混凝土护坡是最常见的两种护坡形式。砌石护坡具有抗磨损性能强、便于施工、修复、加固等优点，在石料资源充足地区运用较为普遍，不足之处在于工程质量不易控制，整体性差，在实际使用过程中由于砌石块体小、砂浆砌筑不饱满等因素，砌石护坡被掏空破坏现象很普遍。现浇混凝土护坡整体性好，抗风浪能力强，在相同波要素条件下，所需护砌厚度小，可节省原材料，较为经济，其不足之处一是难以适应地基变形，特别是新建堤防，一旦出现塌陷，很难修复;二是从环保和生态角度看，整体现浇的混凝土护坡不利于水生生物的栖息生存，与目前提倡的生态河道相勃，同时施工时对下游河道水质污染严重。混凝土砌块护坡主要特点有以下几点:
(1)混凝土砌块护坡是以人工预制混凝土砌块作为护面层单元的一种铺砌式斜坡保护结构，虽然本质上属散体护坡，但规则的块型和一定的铺砌方式，同时采用水泥砂(干砂)堵缝，使相邻砌块可以相互作用共同抵御波浪和水流的作用。因此，从结构上讲，混凝土砌块护坡介于散体护坡(抛石、干砌石)和整体护坡(现浇混凝土)之间。
护坡用混凝土砌块平面尺寸较小，一般多为几十公分，厚度在左右，因而有一定的柔性。从渗透性看，也介于完全渗透性的抛石护坡和非渗透性的现浇混凝土护坡之间，属半渗透性护坡，因而在波荷载作用下，这类护坡的破坏机理也有别于其他护坡形式，波生浮力(扬压力)造成的砌块脱落是护坡结构破坏的主要形式。
常见的护坡砌块有柱形块、矩形块、异体块。从砌块间的连接方式看，有松散砌块、联锁砌块和砌块排。松散砌块彼此间无连接，一般用于波浪和水流作用较弱的护坡工程;联锁砌块是利用自身的特殊结构使相互间可以咬合的砌块，在水平方向上的咬合为水平联锁块，在垂直方向上的咬合称垂直联锁块，垂直联锁块用于波浪作用较强的护坡，联锁砌块抗御动力作用效果较好;砌块排是多个砌块之间通过缆绳连接而成的，一般施工前装配，采用机械铺设，适于水下护坡。砌块块型、几何尺寸可按需要设计生产，砌块的强度、密度、渗透性等性能指标也可选择不同的原材料来满足不同的设计要求。
(2)砌块形状规则、尺寸统一、施工效率高，工程质量易于控制，施工受天气影响小。从湖州导流港东大堤工程施工实际应用看，砌块(单块重118kg)人工护砌每人每日可达20m2，国外砌块护坡多采用机械施工，效率更高。
(3)整体美观:通过块型、铺砌方式及颜色的变化，同时结合绿化可将每一个护坡工程都建设成为一个景观工程。
(4)具有环保概念，在砌块生产过程中，应用粉煤灰、钢渣、矿渣等工业废料，可避免天然石料开采对环境带来的影响。
(5)利用先进的砌块成型设备制作护坡用混凝土砌块，产量高、质量稳定。对护砌量大、工期紧的护坡工程优势更为突出。
在相同条件下，砌块护块厚度小于砌石护坡，加之施工效率高，对施工现场的材料堆场面积需要小，具有一定的经济性。
3混凝土砌块设计
混凝土砌块护坡得以广泛应用的重要原因是人们可以根据需要设计生产不同的几何形状、尺寸、密度、开孔率和开孔方式，达到工程安全、质量、经济性和环境要求的统一。图1是用于导流东大堤工程的一种空心砌块。
目前我国的砌块护坡刚开始起步，还没有经实验和实际应用证明性能优良的砌块可供选择，也没有专业化的水利护坡用砌块专业设计生产厂商，故特提出如下原则供砌块设计时参考。
（1)经济性。当护坡工程投资不是限制因素时，可选择几何形状，非联锁的矩形块、柱状块。在相同波要素条件下，满足稳定要求的砌块厚度较联锁砌块厚，此类砌块生产效率高，必要时也可现场手工预制。
(2)安全性。对于波浪侵蚀严重的护坡工程，可采用开孔砌块、联锁砌块或开孔联锁砌块，以减小护砌厚度。开孔增加了护面层的渗透性，有利于减少浮力，模型试验表明，在相同条件下，开孔率达到10%时，可以减少约30%的砌块厚度。联锁是增加抗力措施，开孔联锁则是减少荷载和增加抗力措施并用。
(3)砌块结构。为保证砌块有一定的抗折能力，砌块最大边长与最小边长之比应控制在4：1之内;开孔(槽)砌块要考虑结构最薄处能抗御波浪冲击力，孔径和槽宽要根据垫层颗粒设计，以防止垫层碎石被波浪洗出，开孔应均匀布置;砌块边缘设计为弧状，以减少搬运过程中的碰撞损坏。
(4)生产效率。砌块形状越复杂，生产效率越低，一般砌块每个生产循环时间为
(5)砌块施工。垂直联锁砌块不利于机械施工，在欧美等国实际应用较少，而我国劳动力成本相对较低，可以推广应用。人力施工时，单块重量不宜超过75kg，以确保两人协作能顺利铺砌;一般5okg左右的砌块，一个人即可铺砌，施工效率很高;对较重的砌块，可采用简易夹具辅助施工。
4混凝土砌块生产
4. 1生产设备与生产工艺
混凝土砌块生产设备主要包括配料与搅拌系统、铺料与成型系统、传送与码垛系统、自动控制系统等。其生产过程如下:生产所用的碎石、沙等材料通过装载车装人室外集料斗，通过自动配料系统送人搅拌机。水泥罐中的水泥、粉煤灰罐中的粉煤灰通过螺旋输送器、水泥均匀送人搅拌机。水箱内的水通过自动测水、加水系统加人搅拌机拌和，搅拌机能够根据原材料的含水量实现自动加水，拌和料再通过自动成型系统均匀地铺人模具型腔，经过预压、振动成型、脱模等工序，成型后的湿产品落在特制的栈板上，经湿传送机、湿检、升板机输送到养护室进行湿养护。3648h后，再经降板机、干传送机、码垛机将干产品码垛到木托盘上。空栈板经翻转、栈板回送机、喂板机再提供给成型机，进行下一个生产循环。码垛好的干生产品经包装，再输送到养护室养护23d，然后再送到成品堆场养护1015d即可出厂。
4. 2西己方与外加剂
成型机采用振动加压密实成型的工艺，水灰比一般小于0. 3，所配混凝土为干硬性混凝土。为保证产品内部均匀，表面不产生麻面、孔洞等现象，要求混凝土有一定流动性，因此所需集料级配要合理。护坡用混凝土砌块配方一般包括水泥、碎石、沙。水泥用量一般占120015%，碎石占50%左右，为520mm连续级配，含沙率为40004500，为中粗沙。为提高产品质量，降低生产成本，进行了配合比优化设计试验，试验考察了水泥含量、碎石含量、粉煤灰参量、含沙率4个因素，每个因素分别分三个水平，通过试验，优化出最佳配比。该工艺生产的混凝土砌块一般不需其他添加剂，除改善混凝土的某些性能时才需添加，如减水剂、防冻剂等，但要在实验的基础上科学添加。对砌块颜色有特殊要求时，可在面料或整个基料中添加彩色颜料。
4. 3砌块生产质量控制
搞好砌块生产环节的质量控制对于砌块成品质量和工程安全有十分重要意义。生产质量控制主要包括:原材料质量与配合比，搅拌的质量，成型时的质量，砌块养护温度、湿度和时间，栈板的平整度等。
5混凝土砌块护坡施工
5. 1混凝土砌块砌筑工艺
在砌块护坡施工中，可按国家现行规范要求进行清基、削坡、土工布及垫层铺设。砌块护坡施工方法简便易行，对施工人员没有特别要求，结合砌块施工实践，提出了混凝土砌块护坡人力施工的具体要求:砌块砌筑从条埂一侧开始、由堤脚向堤肩方向进行，在水平和垂直方向分别挂线，确保铺砌面整齐、美观，砌块间隙按2^-5mm控制。砌块由垂直方向进人护砌位置，借助锤子(垫木块)进行水平和高度调整，层面要拍打平实，禁止将砌块從远距离水平推向护砌位置。避免对垫层影响，砌筑过程中要随时检查其平整度，必要时用碎石调整。一个作业面完成后要及时用混凝土封顶，以避免降水冲刷垫层;为增强护面层整体稳定性，方便多作业面同时施工，可每隔3050m设混凝土或浆砌石条埂。条埂厚度为50cm左右，宽度与砌块宽度相同，条埂的空隙(对联锁砌块而言)可用现浇混凝土填补。
5. 2砌块施工效率
砌块护坡施工效率较高，从工程实际铺砌看，人均日砌护面积均大于20砰，熟练工可达30m2。同时，施工效率与砌块块型关系密切，块型越复杂，效率越低。不论何种块型，施工效率均高于砌石护坡施工，且质量易于控制。
6结束语
我国护坡工程量大面广，既有新建工程，又有改造工程，随着社会发展和环境保护要求的提高，对护坡工程质量要求也会越来越高。混凝土砌块护坡作为一种新型护坡形式，优点突出，未来应有广阔的应用前景。