一、前言

   隨著國家對水利建設投資日益增加，越來越多的水利工程開工建設，大量的病險水庫除險加固，以提高防洪標準。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，抗風浪及抗沖刷能力低，施工受天氣等環境影響大，已不能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，由天津大學水力學所、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，通過多次水力試驗，反復比較，優化設計，確定上游迎水面護坡采用開孔垂直聯鎖塊護坡方案。

河南水利建筑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，通過在河南省鴨河口水庫除險加固工程中的工程實踐，探索出干硬性混凝土擠壓成型開孔垂直聯鎖塊制作及施工工藝，取得了較好的經濟效益和社會效益，并由此總結形成本工法。

河南省鴨河口水庫除險加固工程,上游迎水面護坡采用開孔垂直聯鎖塊方案,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、波浪作用產生浮托力和碎石墊層沖蝕流，以及波浪自靜水位上爬至胸墻但無涌浪。聯鎖結構提高抗波浪作用效果，較普通混凝土砌塊能減少30%-50%護砌厚度，節省工程投資。通過抗風、抗浪模型試驗，確定了滿足穩定性要求的護坡砌塊型式及厚度為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行進一步改進和推廣。

2、開孔垂直聯鎖塊是一種新型護坡形式，具有穩定性、整體性、耐久性好，抗風浪及抗沖刷能力高等特點。

3、干硬性混凝土擠壓成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存在聯鎖面，需要改變傳統的豎直脫模方式，改為“定制定型模具，上模提升，再下模推頂定后水平傳出”的過程，生產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、脫模前進的配合和設備調整。

2）施工工效高，能大規模大批量施工。

3）節能減排。用水量小，水灰比小，對節約水泥，減少鋼材使用量效果顯著。

4）質量能保證，密實性好、外觀質量好等特點能滿足大壩護坡的要求。

5）降低成本，材料、人工投入少，成本低。

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）施工時基本不需要現場拌制混凝土、砂漿，污染少、減少運輸浪費。

三、適用范圍

    大壩坡面防護，河道堤防工程坡面防護等水利工程。特別是對工期緊，現場混凝土澆筑困難，有景觀要求的坡面防護工程。

四、工藝原理

    通過試驗確定符合C20強度要求的低用水量，合理水灰比的干硬性配合比，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，并對其預震和主震時間及震動頻率和輔震時間確定，利用震動、擠壓原理，達到擠壓密實混凝土的目的。使干硬性混凝土在模具內快速成型，快速出模，且出模后不變形無缺陷，外觀平整，楞角完整，達到生產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標準和批量生產需要，可連續生產的聯鎖塊生產設備。

    聯鎖塊運輸采用翻斗車運輸裝卸時鋪設滑竿，制作廠與施工場地盡量接近，運輸道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，施工完成面要避免撓動。施工砌塊時以錨固梁內空間為施工單元，使用專用輔助工具耙鉤、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

    干硬性混凝土拌制成型及鋪設圖：

    聯鎖塊制作流程圖

    聯鎖塊鋪設程序圖

注：縱向錨固梁兩道，最底處和變坡處各一道，橫向錨固梁均50m一道。

1、干硬性混凝土原材料選用

    干硬性混凝土所用水泥應優先選用普通硅酸鹽水泥；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

    維勃稠度為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、干硬性混凝土的拌制                               

1）、混凝土的各種原材料、摻合料、外加劑的質量應通過抽樣檢確認達到配合比要求。                                   

2）、應根據氣候、原材料的變化及時調整施工配合比；

3)、定期、不定期檢查、校驗計量設備，開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行。

5)、對摻加外加劑的混凝土拌制時間要延長30-60s。

4、存放場地

    場地要平整，要10000㎡,每天生產的分別存放，中間留有運輸通道。設有產品標識牌，內容有班組名稱、當班生產量、生產日期、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

     鋪筑前應首先測放出坡腳起坡線及起坡線高程，然后確定坡頂線高程，每一縱坡線、橫坡線均應掛線鋪設。

2）、錨固梁施工：

    a、縱向錨固梁截面尺寸400*400mm，分底處一道河靜水面正常蓄水位處一道，如間距大于20m加設一道縱向錨固梁，延長度方向每20m一道泡沫板伸縮縫。基礎在墊層碎石上，強度與砌塊相同，施工時上部高程和縱向順直應嚴格控制以保證與鋪設石砌塊一致，并提前施工，強度達到設計強度50%后再進行砌塊施工。

    b、橫向錨固梁截面尺寸及基礎強度與縱向錨固梁同，無伸縮縫。兩邊單元砌塊驗收后施工，馬牙槎退出部分澆筑后按砌塊中間垂直縫位置用專用工具做縫，以保證外觀，縱向轉彎，變向部分，根據變向弧面角度情況，橫向錨固梁加密至5~10m間距。

聯鎖塊與橫向錨固梁布置示意圖

3）、鋪設

    a、坡面上的聯鎖塊鋪設前，應根據測量人員放的坡腳線及坡頂線，進行加密控制，使鋪設部位形成縱橫斜控制線，便于質量控制。

    b、從施工便道向下運送預制塊時采用特制鋼管梯的方式，在鋼管梯上往工作面下滑，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，以一層與一層錯縫鎖結方式鋪砌，同時應注意不得擾動反濾層，自下而上進行鋪筑，做到表面平整，砌縫緊密，整齊有序，預制塊底部應墊平填實，嚴禁架空。

    d、搬動砌塊用專用耙鉤。耙鉤桿長50~70cm，頂焊砌塊縫等長垂直扁鋼用雙鉤即可提起。撬動砌塊鋪助工具用撬杠，長100m，頭扁，直徑14~16cm用以調整板縫寬度，使板縫均勻。

    e、反濾層按設計厚度鋪設，壓實后進行壓實度檢測，合格后再進行下道工序施工。

    f、聯鎖塊鋪設成型后，按單元進行外觀質量、平整度以及縫寬檢查，滿足設計和施工規范要求。

    g、正式鋪設前應試鋪一單元樣板。

4)、質量控制措施

     a、向各施工班組做好預制塊鋪設技術交底，明確施工質量標準。

     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，經監理工程師驗收合格后，并做出一段樣板，便于各施工班組心中有數，有利于保證施工質量，加快施工進度。

    c、每兩道橫向混凝土錨固梁之間（50米）為一工作面，便于現場協調和管理。同時明確獎懲，加強各施工隊評比、展開內部競賽，以利于提高鋪設質量和加快施工進度。

    d、混凝土聯鎖塊鋪設重點是控制好兩條線和一個面，兩條線是坡頂線和底腳線，一個面是鋪設面。保證兩條線的順暢和鋪設面的平整，對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，容易造成反濾層流失，導致聯鎖塊垮塌。

    f、聯鎖塊鋪設后的質量標準是

（1）、反濾層驗收情況合格

（2）、聯鎖塊外觀尺寸準確、整齊統一、表面清潔平整

（3）、護坡坡度符合設計值

（4）、表面平整度不大于10mm，（2m靠尺水平、垂直方向檢測）

（5）、砌筑縫寬不大于5 mm

    g、鋪設單元劃分是以50m為一個單元，即兩個橫向錨固梁之間的長度，鋪設時，留出橫向錨固梁的位置，本單元的聯鎖塊鋪設完畢驗收合格后，再進行橫向錨固梁混凝土澆筑，即形成現澆的聯鎖塊尺寸形式。錨固梁混凝土施工時嚴格按混凝土施工規范進行操作施工。

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后，確定現場施工配合比，模具采用定型模具，按設計尺寸500×400×240mm加工，養護時間不宜少于14d,以再生棉覆蓋，在開始養護的7d內，晝夜派專人灑水并時刻保持再生棉濕潤，以后養護時間里每天灑水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《水工混凝土施工規范DL∕T5144-2001》外，還應注意以下質量要求:

1、原材料必須經過試驗復檢，合格后方可使用，嚴格按照配合比生產。

2、施工前對所有鋼模的外形尺寸予以檢查，合格后方準使用。同時在混凝土預制塊的生產過程中，定期檢查模具外形尺寸及形狀有無變化，并及時校正或更換，避免出現不合格的產品，造成浪費。

3、混凝土預制塊外觀質量平整，光滑、拆模后外露面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范圍以內，禁止用砂漿刮抹預制塊表面。

4、在擠壓設備一次振搗后，采用二次布料撒布面料，這樣進行二次振搗后，擠壓出來的預制塊表面整潔美觀，能滿足設計要求，

5、成品出口有專人拿有毛刷和抹灰刀，及時修整清理表面，確保產品外觀質量合格。

6、擠壓模具每生產10000塊左右就需要更換，要備有足夠的模具和其他易損件，便于及時更換，以免影響質量和生產。

7、混凝土聯鎖塊成型后要及時養護，要求在混凝土聯鎖塊生產過程中，一般情況下采用自然養護。當夏季氣溫高、濕度低、混凝      土預制塊澆筑初凝后立即養護。養護時間不宜少于14d,以再生棉覆蓋，在開始養護的7d內，晝夜派專人灑水并時刻保持再生棉濕潤，以后養護時間里每天灑水4次左右，并保持再生棉濕潤。當冬季日最低氣溫低于3℃時，除加入防凍劑外，在混凝土預制塊初凝后，用塑料薄膜和再生棉覆蓋于預制塊上，利用地溫進行養護，或者采用在現場搭設溫棚進行養護，養護時間不宜少于14d.

八、安全、環保措施

1、認真貫徹“安全第一，預防為主”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淀池，現場產生的廢水要經過沉淀后再排放至指定地點。

9、砌塊運輸要安全行駛，堤頂車速不宜超過20m/h，裝卸要用專用工具，不能直接傾倒。

九、環保節能措施

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，戴好手套。

3、材料堆放要按生產批次，分類堆放、養護，方便取用。

4、運輸道路應經常灑水，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

    干硬性砼擠壓成型工藝，簡化傳統砼施工工藝，從砼拌制到聯鎖塊成型全部機械化，避免了傳統人工生產的過程中，因人為原因的質量隱患發生，例如因人工操作不當產生的表面氣泡、混凝土振搗不密實等現象得到了杜絕。

2、工期

    利用振動擠壓成型工藝，機械化施工減少了傳統工藝生產因工序復雜、銜接不到位造成的時間浪費，同時可以大批量生產，在相同的人力物力條件下，施工面積比傳統工藝成倍提高。

干硬性砼初凝強度高，在同條件養護下能夠提前數天達到設計強度要求。

3、成本

    擠壓成型工藝相比普通工藝減少了模具使用量，減少了人工使用。干硬性混土凝擠壓成型工藝與普通混凝土工藝相比每立方米節省約80元。

4、社會效益：

    干硬性砼聯鎖塊改變了傳統干砌石護坡，減少了對石材的需求，保護了生態環境，避免了資源浪費。

    干硬性砼聯鎖塊從生產、運輸到鋪設的施工周期短，加快了工程施工進度，對重要水利工程的防汛度能起到重要的保證。

    干硬性砼聯鎖塊鋪設外觀效果好，對美化環境、對旅游資源開發項目有著良好前景。

5、經濟效益：

1) 該工法的成功運用，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筑工程有限公司承建。該工程位于長江流域漢江支流白河的上游，河南省南陽市南召縣境內，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，由天津大學水力學所、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，通過多次水力試驗，反復比較，優化設計，確定上游迎水面護坡采用開孔垂直聯鎖塊護坡方案。

    河南水利建筑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，通過在河南省鴨河口水庫除險加固工程中的工程實踐，探索出干硬性混凝土擠壓成型開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。經過實踐證明，內在質量和外觀質量都能滿足設計要求 。

     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；鋪筑表面平整度，縫寬，砌塊之間穩定緊密，沒有松動現象；穩定性、整體性、耐久性，抗風浪及抗沖刷能力等符合要求。經多方檢查驗收，該分部質量等級評定為優良。

利用該施工工藝從2009年11月至2010年5月，大批量規模化生產及鋪筑，提前完成了汛期前的施工任務，大大縮短了工期，確保了工程安全度汛，使下游三千萬人民生命及財產安全得到了保證。

    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，有效降低了成本，對節能減排及環境保護有積極作用。聯鎖塊鋪設外觀效果好，對美化環境、對旅游資源開發有顯著效果。