模袋混凝土護坡在淮河入江水道工程中的應(yīng)用

李云洲

(滁州市沙河集水庫管理處， 安徽 滁州 239060)

模袋混凝土護坡在淮河入江水道工程中的應(yīng)用

李云洲

(滁州市沙河集水庫管理處， 安徽 滁州 239060)

本文以淮河入江水道工程中堤防除險加固工程為例，簡介了模袋混凝土護坡的施工工藝、施工技術(shù)以及注意事項，為類似工程的施工提供參考和借鑒。

模袋混凝土；護坡；河道；施工；應(yīng)用

淮河入江水道上起洪澤湖邊的三河閘，下至長江邊的三江營，既是排泄淮河洪水的主要通道，又是一條排澇、灌溉、航運綜合利用的大型河道，對保障淮河中、下游廣大地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財產(chǎn)安全起著極其重要的作用。安徽省天長市境內(nèi)的高郵湖堤防是入江水道的重要組成部分。高郵湖大堤防洪標(biāo)準(zhǔn)采用50～100年一遇設(shè)計，堤防工程級別為3級，其主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，其支流白塔河堤防級別為4級，秦欄河左岸堤防級別為5級。高郵湖大堤加固主要內(nèi)容有：堤頂加高、填塘固基、錐探灌漿、改建堤頂?shù)缆?、拆除重建及新建護坡、拆除重建穿堤建筑物、河口影響段加固、重建管護設(shè)施等。

在淮河入江水道工程中使用模袋混凝土施工工藝有效解決了傳統(tǒng)工法工序多、不易水下施工、工程量大、造價高等技術(shù)難題。該工法的關(guān)鍵技術(shù)特點如下：

a.該技術(shù)使用單級配多砂、少石的混凝土配合比，解決了土工模袋中的難題——混凝土沖灌，從而保證了混凝土的密實度。

b.該技術(shù)應(yīng)用插打塑料排水管技術(shù)，有效地解決了坡面土壤排水的難題，使得邊坡在外水位變化的情況下能夠保持穩(wěn)定。

1 模袋混凝土施工工藝

1.1 施工準(zhǔn)備[1]

a.利用船只在水面打樁來把握定位，進而得到河道軸線、邊線的具體數(shù)據(jù)，接著測定江底基面的高程，最后匯總實際數(shù)據(jù)。

b.確保有關(guān)機械設(shè)備到位，為其配備專業(yè)的維修保養(yǎng)人員，機械性能的利用能夠達(dá)到最大限度。

c.組織專門施工的班組，進行技術(shù)交底，請有關(guān)專家對施工組織設(shè)計方面進行技術(shù)論證。

d.準(zhǔn)備足夠的施工材料，確保材料供應(yīng)。

1.2 施工方法[2]

a.定位放線：用經(jīng)緯儀在河岸上測出坡頂口的軸線，同時測量出河底角的開挖線。

b.岸上坡面修整：采用小型挖掘機、推土機以及人工相結(jié)合的整坡方法。

c.水中坡面修整、開挖：采用液壓式抓斗船，開挖時定期測量水面的高程，嚴(yán)格按設(shè)計斷面和高程施工。挖泥船在施工前先測量原始斷面，用挖泥船對出入較大的地方繼續(xù)進行修整，修坡中挖出來的土方用船運至棄土場。在修整差不多到位后，河底及邊坡則用焊在挖機斗上的長度為2.5m的槽鋼來回刮動加以整平。

d.混凝土模袋的制作和鋪設(shè)：對模袋按照設(shè)計要求進行整片制作，每個模袋尺寸為16m×20m，每個模袋的組成為4個4m×20m的隔離體，每個隔離體之間互不相通。鋪設(shè)前須注意沿水流方向是朝著施工方向，并且把土工模袋單元放置在沿岸線施工方向。對于鋪設(shè)中存在的一些鋪設(shè)不到位的地方，則使用異型單元，單元塔和施工的程序方向接同向，對號入座。每片軟體排布長16m(順?biāo)鞣较?、寬20m(垂直水流方向)，坡比1∶3、坡長20m、高程+1.5m～+8m。下放模袋時，潛水員先固定其四角。固定前，按照測量成果進行定位，從而確保準(zhǔn)確鋪設(shè)。等模袋鋪設(shè)完畢后，采用分框格的形式進行模袋混凝土的灌注。

2 工法特點

2.1 適應(yīng)不同地形，穩(wěn)定性好

土工模袋能很好地適應(yīng)各種復(fù)雜地形，特別是在深水護底、護岸等地方不需要填筑圍堰，可直接進行水下施工，因此機械化程度高，所護坡面的面積大、穩(wěn)定性好、整體性強，使用壽命長。

2.2 機械化程度高，施工速度快，耐久性好

施工速度快，機械化程度很高，工期比較短；凝固的模袋混凝土耐久性、整體性好。

2.3 施工過程直觀性強，便于進行質(zhì)量控制

有很強的直觀性，首先按設(shè)計要求的配合比來拌制混凝土，充填時按要求將厚度控制好，從而達(dá)到施工的要求?；炷撂畛淠４倪^程中，通過直觀檢查來發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，以確保質(zhì)量。

2.4 工效高，造價低

正常情況下，一套設(shè)備只需要投入10個左右的人工，24h便可完成充填混凝土200～300m3。造價490～550元/m3。

3 工藝流程及操作要點

3.1 模袋混凝土施工流程圖

圖1所示為模袋施工工藝流程[3]。

圖1 模袋混凝土施工工藝流程

3.2 操作要點

3.2.1 模袋設(shè)計、制作

設(shè)計對模袋編織布的滲透系數(shù)、等效孔徑和強度有專門的要求，按照要求選定土工編織布；依據(jù)護坡混凝土設(shè)計的平均厚度，通過計算和灌填試驗來確定模袋的尺寸。選定好模袋和土工編織布各自的規(guī)格尺寸，委托土工編織布廠加工生產(chǎn)和定貨。

3.2.2 設(shè)備就位

a.混凝土泵車就位。根據(jù)現(xiàn)場的情況，混凝土泵車需要定位在離澆筑面較近的堤頂施工道路上，以便運輸混凝土；原則上泵車的定位是100m施工半徑，因此以200m岸線作為一個單元，完成一個施工段后再移位。

b.混凝土輸送管道鋪設(shè)。泵送混凝土的管道使用φ125鋼管，在與模袋布沖灌連接處，采用3～4根φ100mm×5000mm高壓軟膠管，便于移動插入口袋；布置管道時應(yīng)盡可能地選擇管路最短處和彎頭最小的方案，做到管道穩(wěn)固，從而便于拆除。水平管道鋪設(shè)應(yīng)該平直，每節(jié)管的兩頭須有墊塊。

c.管接頭一定要正確安裝，密封圈不能產(chǎn)生皺折，接頭牢固處要保證接頭密封良好，不得漏漿。

3.2.3 模袋驗收

a.混凝土模袋的基本結(jié)構(gòu)采用兩層全丙綸高強機織布制作，外層布具有透水性，兩層機織布之間每隔20cm布置l組拉筋(化纖繩)來相連，拉筋長度由設(shè)計厚度來確定。

b.混凝土模袋需要加工成長方形，其長寬應(yīng)用護面具體尺寸來確定，同時考慮3%富余量來準(zhǔn)備充灌時的收縮量。為了加快灌注的速度，可增加充灌口，灌口的尺寸為高40cm、直徑30cm左右。模袋及其縫合處的縫隙應(yīng)能承受1.0 MPa的膨脹壓力。

3.2.4 模袋鋪設(shè)及固定

a.模袋鋪設(shè)流程：卷鋪模袋→設(shè)定位樁→安裝張緊裝置→鋪展模袋→鋪設(shè)時壓載→拉緊上緣固定索。如圖2所示。

b.卷鋪模袋：將鋼管穿入上、下緣鋼管套中，把下緣鋼管作為軸，將模袋卷成卷。

圖2 模袋鋪設(shè)流程

c.設(shè)定位樁：在距模袋上緣1.5～2.0m處，設(shè)定位樁，間距1～2m。

d.安裝張緊裝置：在每根定位樁上安裝緊張器(拉鏈葫蘆)或滑輪，可調(diào)整模袋的上下位置。在鋪設(shè)時預(yù)留出縱橫收縮余量，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，考慮模袋橫向收縮率為5%，縱向收縮率為3%，具體收縮富余量通過施工來確定。把縱向富余量留在模袋上端，橫向富余量留在相鄰接縫處。應(yīng)用雙股線將相鄰模袋縫接緊密。在接縫處的底部鋪設(shè)土工織物濾層，土工織物與模袋布搭接的寬度應(yīng)不小于30cm，同時順直平整。

3.2.5 膜袋混凝土配合比設(shè)計

a.模袋混凝土的強度設(shè)計。機灌模袋混凝土28d強度比普通試模成型混凝土28d強度高30%～40%，其中1∶2水泥砂漿高40%，細(xì)礫混凝土高30%。機灌強度應(yīng)比非機灌模袋混凝土高。建議按20%～15%的折算比考慮。

b.模袋混凝土配合比。表1為模袋混凝土配合比。

表1 模袋混凝土配合比

3.2.6 模袋混凝土拌制

根據(jù)生產(chǎn)效率高低和工程量大小，確定所需混凝土攪拌設(shè)備的生產(chǎn)能力?；炷辽a(chǎn)中使用裝載機上料，用配料機計量配料，通過自動加水和減水劑，保證攪拌時間，從而確?；炷恋牧鲃有院秃鸵仔?。

3.2.7 模袋混凝土充填

泵送混凝土?xí)r還要注意充灌的范圍，防止過大的壓力拉斷模袋內(nèi)的吊筋，造成鼓包現(xiàn)象。如出現(xiàn)以上現(xiàn)象應(yīng)該立即停止泵送，在模袋布上開口取出部分混凝土，用重物壓住破損處，然后進行另一袋口施工。

如發(fā)生混凝土堵管，混凝土泵車的壓力會驟減，輸送管發(fā)生激烈震動，此時應(yīng)立即停止泵送，并迅速檢查堵塞位置。常見位置有彎曲處、大小頭處和沖灌袋口，立即疏通堵塞位置，防止堵塞時間過長，一般不得超過30min，超過30min后混凝土的坍落度會發(fā)生變化。無法疏通時，立即清洗管道，處理后再進行泵送。

袋口充灌進行的次序是由下至上。當(dāng)下部充飽滿后，應(yīng)注意布的松緊程度。如果布張力過大，應(yīng)該做一定的調(diào)整，然后進行上部施工，接著進行下一段施工。灌口速度應(yīng)控制在8～12m3/h，充填壓力為0.3 MPa。應(yīng)連續(xù)進行充灌，充灌滿撤管后扎緊灌口。在灌注混凝土的過程中，一個小單元模袋應(yīng)該通過1次連續(xù)充灌來完成；充灌地點設(shè)專人指揮，與混凝土的操作人員保持密切聯(lián)系。

3.2.8 現(xiàn)場整理

在完成一個施工單元后，把混凝土輸送管道等施工器具移到下個單元，清理干凈本單元現(xiàn)場，盡量消除施工中難以避免的腳印。

3.2.9 養(yǎng)護

模袋混凝土終凝后，應(yīng)該及時養(yǎng)護陸上的部分，養(yǎng)護時間不少于14d。

4 技術(shù)參數(shù)

4.1 模袋技術(shù)參數(shù)[3]

土工織物模袋的規(guī)格、型號、性能都應(yīng)符合設(shè)計要求，主要指標(biāo)見表2。

表2 模袋技術(shù)參數(shù)

4.2 土工布的物理性能指標(biāo)

雖然在護坡施工過程中，土工布的使用比例不大，但其對模袋的接縫效果和模袋混凝土護坡的耐久性、整體性的影響尤為突出，其主要指標(biāo)見表3。

4.3 模袋混凝土性能指標(biāo)

模袋混凝土是由多種原材料組成的水硬性復(fù)合材料，影響其性能的因素比較多，且直接影響到模袋混凝土護坡的可施工性以及成型質(zhì)量。其主要的設(shè)計指標(biāo)見表4。

表3 土工布物理性能指標(biāo)

表4 模袋混凝土性能指標(biāo)

5 模袋鋪放注意事項

a.模袋鋪裝前需要確保模袋的平整和緊湊，鋪裝時可在模袋上、下緣管中插入更堅固的鋼管。一般的鋼管型號為Dg50鋼管，鋼管長度比模袋多出50cm。用鋼管對模袋進行卷卷，鋪裝時自上而下平鋪在坡面上，從而確保模袋安排位置的準(zhǔn)確度。在實際操作中，模袋是由內(nèi)向外、自下向上地卷起。把卷好的模袋運至鋪放地點，按照設(shè)計坡肩端位置加縱向收縮量(按模袋長度的3倍設(shè)計)來測繪出坡肩端模袋的安放位置。新舊模袋之間需要完成充灌，以保證在相鄰模袋之間留有30cm的搭接寬度，進而使得模袋混凝土的拼接能夠達(dá)到嚴(yán)密程度。將所有模袋放到相應(yīng)位置后，進行下一項人工縫制連接。

b.開始施工模袋混凝土?xí)r，斜坡主體會出現(xiàn)水流，水流會直接阻礙到模袋混凝土的施工進度。尤其是在漲潮的時候，很容易導(dǎo)致模袋脫離坡面，從而造成下一步工作的停滯。而同樣在落潮時期，模袋又因為向外水流會緊貼坡面，所以極難整理。基于上述情況，鋪放模袋應(yīng)選擇最佳時機。選擇在高潮水位和內(nèi)外水位持平時，不僅方便鋪放，而且給接下來的工作爭取到最長的作業(yè)時間。

c.因為模袋本身會發(fā)生熱脹冷縮，所以在鋪設(shè)時需依據(jù)典型施工情況，在模袋縱橫向留有一定的距離，以確保不受到收縮的影響。

d.在鋪展并且壓穩(wěn)模袋之后，還需要對模袋用繩索進行固定，防止模袋因為外力元素而下滑。

e.某些施工區(qū)域會遭受到潮汐和陽光暴曬的影響，為避免損壞模袋，應(yīng)及時對模袋進行充灌。

f.在充灌模袋的過程中，對混凝土的標(biāo)準(zhǔn)有很高的要求，大概在200mm左右，不同的標(biāo)號還需要現(xiàn)場進行試驗施工來確定。

g.混凝土的灌注：?首批混凝土灌注完成后，為減少不必要的時間浪費，可直接將鋼管移到另外的軟管上，對其他模袋進行混凝土澆注。由于在河道中拆卸軟管存在難度，浮橋的不穩(wěn)定同時也會給施工帶來困難，因此建議把兩只施工船焊接在一起，在船上放置升降混凝土的扒桿，以確保軟管的交替順利進行。?充灌混凝土壓力控制以0.2～0.3MPa為宜，充灌疏導(dǎo)混凝土的灌注速度應(yīng)該控制在10～15m。軟管的管口需要穿過灌口來進入模袋內(nèi)，使得泵壓力直接作用于模袋內(nèi)的混凝土，來減小灌口承受的反作用力。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟效益分析

模袋混凝土整體性、耐久性好，本工法施工機械化程度高、工期短、可水下施工、施工速度快、省工省時，還可省去填、拆圍堰以及降、排水等工作內(nèi)容，也不會影響到工程的正常運行、航運及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等。將水下模袋混凝土施工需要的費用及產(chǎn)生的效益與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)施工進行對比、綜合分析，每立方米造價降低約201元，具有顯著的經(jīng)濟效益。

6.2 社會效益分析

模袋混凝土施工工法機械化程度高、省工省時、工程造價低、施工速度快、可水下施工，不需要圍堰截流和導(dǎo)流干地施工，同時不中斷航運、不影響工程運轉(zhuǎn)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，也不影響城鎮(zhèn)供水、防洪保安等，具有顯著的社會效益。

6.3 節(jié)能、環(huán)保效益分析

模袋混凝土施工工法施工機械化程度高、施工速度快、能適用于各種復(fù)雜地形、可水下施工，不需填、拆圍堰及降排水等工作，具有顯著的節(jié)能、環(huán)保效益。

7 結(jié) 語

模袋混凝土護坡是一種造價低、適應(yīng)性強、施工速度快、防護性能穩(wěn)定可靠的結(jié)構(gòu)。模袋混凝土可水上水下直接施工。采用一次灌注成形，整體性好，適合各種復(fù)雜地形，能滿足不同工程的需要。模袋混凝土護坡護岸在技術(shù)上具有安全、可靠、經(jīng)濟、高效、便于施工等特點，適于河岸工程防護。

[1] 黃永.淺談蕪申運河水下模袋混凝土護坡施工工藝[J].大科技,2014(27):149-150.

[2] 王耀光.淺談模袋混凝土施工在水利護坡工程中的應(yīng)用[J].建筑與發(fā)展,2014(11):664.

[3] 姚逢文,梁同好.淺析大豐港疏港航道中模袋混凝土護坡施工技術(shù)[J].廣東科技,2012(9):105-107.

Application of mold bag concrete protection slope in Huaihe-Changjiang Waterway Project

LI Yunzhou

(ChuzhouShahejiReservoirManagementOffice,Chuzhou239060,China)

In the paper,levee risk removal and consolidation work in Huaihe-Changjiang Waterway Project is adopted as an example.Construction process,construction technology and precautions of mold bag concrete protection slope are briefly introduced,thereby providing reference for the construction of similar projects.

mold bag concrete;protection slope channel;riverway;construction;application

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2015.09.006

TV81

B

1005-4774(2015)09-0017-05