水下浇筑混凝土在景观护岸工程中的应用

【摘要】大连某填海项目位于大连旅顺口区，其中GH区主要位于现状礁盘之上，波浪主要为破碎波，向海侧岩面坡度在10%左右，造成波浪力较大。由于该区景观要求较高，部分区域护岸因需满足亲水要求导致护岸顶标高位于极端高水位以下，不利于结构稳定。综合考虑结构、景观、工程造价等因素，GH区填海工程采用水下浇筑混凝土方案，可在有效增强结构安全性的基础上最大可能满足景观要求。

【关 键 词】景观护岸；水下浇筑混凝土；结构

中图分类号： TU528 文献标识码： A 文章编号：

1.工程概况

本项目位于大连旅顺口区，地处黄海、渤海交界附近的北黄海右侧。项目共计划填海八个区域，其中GH区岸线长约1.58km，填海面积约12.34万平方米。该区地质条件较差，大部分区域位于礁盘之上，水浅浪急，且该区向海侧岩面坡度普遍较大，部分区域超过10%，十分不利于护岸结构稳定。

图1 填海区域总规划图

GH区设计水位如下：极端高水位3.79m，设计高水位2.97m，设计低水位0.27m。由填海区域总规划图中可以看出，在外岛形成掩护之前，GH区将直接受外海波浪作用，因此在工程设计过程中，GH区波浪采用了25年一遇波浪要素。

2.设计方案

GH区大部分区域均位于礁盘之上，水深较浅，作用于该处的波浪均为远破波。在我国《海港水文规范》[1]中规定，直墙式建筑物上的远破波静水面处波浪压力强度可按照下式进行计算：

ps=γK1K2H（1）

式中，K1为水底坡度i的函数；K2为波坦L/H的函数。实测地形表明，向海侧岩面坡度均在10%左右，根据《海港水文规范》表8.1.6-2，K1取值为1.8，造成波峰时波压力较大。为保证该区景观护岸的亲水要求，部分区域胸墙顶标高仅为+3.50m，处于极端高水位以下，不利于结构稳定。

该区最大波浪为3.5m，传统抛石护面已无法满足结构稳定要求。该区域对景观功能要求较高，若采用人工块体将会造成人工块体大面积在水面以上，严重影响景观。

综合考虑结构和景观两方面因素，在工程设计过程中曾提出两种方案进行分析比较：

方案1：网箱块石护岸，如图2所示；

图2 网箱块石结构护岸断面形式

方案2：水下浇筑混凝土护岸，如图3所示。

图3 水下混凝土结构护岸断面形式

3.方案比较分析

水下浇筑混凝土又称水下不分散混凝土，是将以絮凝剂为主的水下不分散剂加入到新拌混凝土中，由于赋予混凝土的粘稠性，使它在尚未硬化状态下即使受到水的冲刷，也不会使材料分散， 并能在水下形成优质、均匀的混凝土，满足水下施工的要求。其特征是：

1）由材料分散造成的强度下降变小，能够进行均质的混凝土施工；

2）可在水中自流平、自密实，对间隙的填充性优良，与钢筋、钢骨架等的粘结性良好；

3）絮凝剂本身对人体无害，有效防止水下浇灌时的水质污染，可用于饮用水工程；

4）适用范围广，可广泛适用于普通混凝土无法胜任的施工条件，可有效缩短工期。

对比1、2两种方案，从结构上分析，水下混凝土密实性良好，可有效减小浮托力，本工程在计算过程中，假设结构不受浮托力作用，从表1中可以看出，方案2中现浇混凝土胸墙和预制块的体积均有所减小，但水下浇筑混凝土使结构所受浮托力大大减小，结构稳定性得到增强。

表1 方案结构稳定计算结果

从景观上分析，由于GH区岩面较高，方案1中部分网箱块石将露出水面，从而影响景观的一致性。

4.配合比计算

水下浇筑混凝土配合比指水泥、水、细骨料、粗骨料、流化剂及絮凝剂的组成比例。影响水下浇筑混凝土质量的主要因素包括：水灰比、絮凝剂掺入量、单位用水量、流化剂掺量及砂率等。

本工程水下浇筑混凝土配合比设计条件如下：

1）水下浇筑混凝土设计强度为29.4MPa；

2）水下浇筑混凝土的浇灌条件为水中自由落差30~50cm；

3）按耐久性确定的最大水灰比为60%；

4）坍扩度为45cm。

经计算，配合比计算结果如表2、表3所示。

表2 水下浇筑混凝土配合比计算结果（一）

配比过程中使用材料如下：

水泥：C30F250硅酸盐水泥。

细骨料：河砂（细度模数=2.8，比重=2.61）。

粗骨料：砾石（细度模数=6.9，比重=2.63）。

絮凝剂：UWB-2普通型絮凝剂。

5.施工技术

本工程中在进行混凝土浇灌之前，需先设置基床模板。为防止因浇灌方法不当造成浇灌质量下降或水质污染，水下浇筑混凝土原则上应采用导管法、泵压法或开底容器法进行浇灌.根据工程所在地水浅浪急的特点，可选择的施工方法为导管法与泵压法[2]。

1）导管法

混凝土导管主要由装料漏斗及下流管组成。导管必须不透水，且导管内径必须达到粗骨料最大粗径的8倍左右。导管中及时存在少量的水，也会影响浇灌的质量，为避免这种情况出现，可采用底盖式、滑塞式、活门式等形式的导管。此外，浇灌过程中应注意防止导管下端反窜逆流水，以保证浇灌质量。

2）泵压法

该法将导管敷设于水中，从陆地或海面的混凝土泵将混凝土直接压送浇灌，与导管法的施工基本相同。

在泵送混凝土之前，一般先泵送水下不分散砂浆，防止管内有水影响浇灌质量。混凝土输送中断时，须将导管插入已浇灌的混凝土中，防止逆流水进入导管。

综合比较两种方法，导管法更为简便，施工时可采用该种方法。

6.结语

在本项目工程设计过程中，采用水下浇筑混凝土，可有效增强结构安全性，保证护岸的景观效果。该种结构可广泛应用于景观护岸和护岸修复工程中，具有良好的推广价值。

参考文献

[1]JTJ213-1998海港水文规范[S]。

[2] 日本沿岸开发技术研究中心, 日本渔港村建设技术研究所. 水下不分散混凝土设计与施工指南[M]. 北京: 水利水电出版社, 1990