Применение цементных покрывал
1. История проекта и задачи
Строительная площадка расположена в нижнем течении реки Чаохэ, примерно в 20 километрах от ее устья. На этот участок реки оказывают значительное влияние океанские приливы, что приводит к выраженным приливным наводнениям — два раза в день наблюдаются приливы и отливы. Под воздействием повторяющихся водных потоков основание первоначального земляного откоса подвергалось постоянной эрозии, в результате чего образовались многочисленные углубления и нависающие части. Это привело к дестабилизации дорожного полотна выше, что создало серьезную угрозу обрушения дорожного покрытия. Традиционные решения по защите откосов с помощью каменной насыпи или монолитного бетона столкнулись здесь с серьезными проблемами: во-первых, короткий приливной период — короткий промежуток времени отлива, когда дно реки обнажается — сделал невозможным завершение строительства и отвердевание традиционными методами в течение этого ограниченного времени. Во-вторых, возникли трудности с транспортировкой, поскольку тяжелые строительные материалы не могли пересекать мягкие приливные отмели. В-третьих, существовали экологические проблемы, поскольку крупномасштабные земляные работы и укрепление могли повредить экосистему приливной зоны.
Для решения этих проблем в проекте в конечном итоге было принято гибкое решение по укреплению склонов, сочетающее цементные покрытия (также известные как бетонные геотекстильные материалы) с принципами использования геотекстильных мешков. Этот гибкий композитный материал состоит из сухого смешанного бетона, предварительно встроенного в трехмерный волокнистый каркас. При контакте с водой он вступает в реакцию гидратации, быстро затвердевая в высокопрочный, устойчивый к эрозии бетонный слой.
2. Ключевые моменты проектирования
Основная задача проекта заключается в создании гибкой системы защиты, способной противостоять эрозии, вызванной двунаправленным потоком воды, и при этом компенсировать незначительные деформации фундамента.
Конструкция: Использовать конфигурацию «цементный защитный слой + фильтрующий слой». Сначала засыпать и уплотнить эродированный подножье, чтобы восстановить заданный профиль уклона. Уложить нетканый геотекстиль в качестве фильтрующего слоя, чтобы предотвратить потерю частиц почвы под воздействием потока воды. Установите цементный слой в качестве основного защитного слоя на самой внешней поверхности.
Выбор материала: выбран армированный цементный слой толщиной 10 мм. Полевые испытания подтверждают, что после 48 часов отверждения его прочность на сжатие превышает 80% прочности традиционного бетона C20, что достаточно для противостояния размыванию приливами. Его внутренняя волокнистая структура обеспечивает отличную гибкость и устойчивость к растрескиванию, адаптируясь к естественной осадке засыпанного грунта.
Гидрологическая адаптация проекта: для решения проблемы двунаправленного размывания была специально усилена защита в зоне подножия и колебаний уровня воды. В зоне подножия цементное покрытие простирается вниз и заглубляется на 0,5 метра ниже дна реки, образуя противоразмывочный подножье. Вся защита откоса простирается на 0,8 метра выше максимального уровня воды, чтобы выдерживать воздействие волн и ветра.
3. Установка на месте и процесс строительства
При строительстве были в полной мере использованы удобные и эффективные характеристики цементного покрытия, а основной процесс был сосредоточен в течение нескольких часов во время отлива.
Подготовка основания: во время отлива удалите рыхлую почву, камни и мусор с поверхности склона. Засыпьте и уплотните выемки слоями, чтобы обеспечить ровную, стабильную поверхность основания без острых выступов.
Укладка матов: Раскатайте цементные маты от основания до вершины склона. Убедитесь, что поверхность матов лежит ровно и плотно прилегает к склону, без зазоров и складок. Для сложных волнистых участков маты можно разрезать на месте, чтобы они соответствовали рельефу местности.
Перекрытие и крепление: Перекрытие между соседними цементными матами имеет решающее значение для водонепроницаемости и устойчивости к эрозии. В этом проекте используется «метод перекрытия»: вдоль направления потока воды (вниз по склону) верхний коврик укладывается поверх нижнего, при этом ширина перекрытия строго поддерживается на уровне 10 см или более. В местах перекрытия многочисленные нержавеющие U-образные гвозди или винты из нержавеющей стали закрепляют оба слоя коврика и подстилающий геотекстиль в почве с интервалом примерно 30-50 см. Все края гребня, подошвы и перекрытия уплотняются и закрепляются анкерами.
Активация водой: Сразу после укладки и закрепления активируйте маты поливкой. Используйте распылительные форсунки для равномерного полива, контролируя объем воды примерно до 9 литров на квадратный метр (для толщины 10 мм), пока цвет матов не станет равномерно темным. Избегайте прямых струй воды под высоким давлением. Поддерживайте влажность поверхности для отверждения в течение последующих 72 часов.
Отверждение и приемка: После полива цементное покрытие быстро затвердевает. Предварительное отверждение позволяет проходить пешеходам через 3-6 часов, а прочность, готовая к приемке, достигается через 24-48 часов. Весь процесс не требует использования тяжелой техники, опалубки или смешивания бетона на месте, что значительно снижает воздействие на приливную среду.
4. Краткое изложение технических преимуществ цементного покрытия
По сравнению с традиционными методами защиты откосов, цементные покрытия демонстрируют революционные преимущества в этом проекте и аналогичных применениях, как подробно описано ниже:
| Критерий сравнения | Технология цементного покрытия (Cement Blanket) | Технология традиционного монолитного бетона / каменной кладки на растворе |
|---|---|---|
| Скорость строительства | Очень высокая. Готовые материалы, укладка и схватывание быстрые, не требуется опалубка, короткий период твердения. Например, проект защиты трубопровода в Шаньдуне показал экономию времени более 50%. | Низкая. Требуется опалубка, приготовление смеси на месте, заливка, длительный период твердения, сильно ограничена окнами приливно-отливных циклов. |
| Общая стоимость | Относительно низкая. Затраты на рабочую силу, технику и время значительно сокращены. Упомянутый случай показал экономию средств более 70%. Материалы удобны для транспортировки, вес около 20 кг на квадратный метр. | Высокая. Требует транспортировки большого объема материалов, сложной техники и рабочей силы, высоки затраты на доставку тяжелого оборудования в приливно-отливную зону. |
| Приспособляемость к окружающей среде | Отличная. Гибкий материал идеально повторяет различные неправильные формы склонов. Практически отсутствуют пыль, шум и сточные воды при строительстве. | Ограниченная. Жесткая конструкция требует высоких стандартов основания, высокий уровень загрязнения при строительстве, наносит ущерб исходной среде приливно-отливной зоны. |
| Устойчивость к размыванию и долговечность | Выдающаяся. После твердения формируется цельный герметичный защитный слой, устойчивый к проникновению влаги и растрескиванию. В случае на месторождении Шэнли срок службы был увеличен более чем на 3 года по сравнению с традиционными перемычками из пластиковой пленки. | Хорошая, но с рисками. Высокая общая прочность, но много строительных швов, склонна к растрескиванию из-за неравномерной осадки, сложно ремонтировать при повреждении. |
| Экологичность | Высокая. Минимальное воздействие на участок при строительстве, покрытие можно смешивать с семенами трав для последующего озеленения, соответствует принципам «зеленого» строительства. | Низкая. Сплошное покрытие большой площади блокирует водообмен, не способствует восстановлению экосистемы. |
Основные преимущества Интеграция:
Революционное удобство строительства: упрощает сложные бетонные проекты до трех этапов — «уложить, прибить, залить» — идеально подходит для аварийного ремонта, ограниченных пространств или участков с затрудненным транспортным доступом.
Исключительная стойкость к эрозии и защита: бесшовная тонкостенная конструкция эффективно рассеивает силы удара воды, что делает ее особенно подходящей для сред с двунаправленным потоком, таких как приливы и отливы.
Значительные экономические и социальные преимущества: значительно сокращает сроки реализации проектов и снижает общие затраты, быстро устраняя угрозы общественной безопасности и одновременно защищая дороги и инженерные коммуникации.
Экологичность и устойчивость: воплощает экологические приоритеты современного инжиниринга — от транспортировки материалов с низким уровнем выбросов углерода и минимальных сбоев в строительстве до бесшовной интеграции с озеленением после завершения строительства.
5. Заключение и перспективы
Успешная реализация проекта по восстановлению склонов устья реки Чахе полностью демонстрирует незаменимую ценность технологии цементных покрытий в зонах приливной эрозии, экологически уязвимых районах и проектах по ликвидации чрезвычайных ситуаций. Она не только эффективно и экономично решает неотложные вопросы инженерной безопасности, но и предлагает инновационные решения для аналогичных проектов в области водоснабжения, транспорта и берегового инжиниринга благодаря своей легкой, быстрой и экологичной модели строительства. В перспективе, по мере улучшения характеристик материалов и развития теорий проектирования, сфера применения цементных покрытий неизбежно расширится за пределы защиты склонов и облицовки каналов и охватит более широкие области инженерного дела. Эта технология станет важной движущей силой, способствующей преобразованию гражданского строительства в более экологичное, низкоуглеродное и эффективное.
