模袋混凝土在东苏寨险工段防护工程中的应用

2012-04-10陈桂华扶沟县水利局

河南水利与南水北调 2012年14期

□刘冲 □陈桂华（扶沟县水利局）

1.工程概况

贾鲁河东苏寨险工段位于扶沟县和西华县交界处，工程区气候属北亚热带区的北端，常年比较干燥少雨，多年平均气温为14.2℃，据统计多年平均水面蒸发量为1320mm，陆地蒸发量为550mm，多年平均降雨量约700mm，降雨特征不仅在年际上变幅大，且年内降雨分布不均，主要集中在汛期7-9月，约占全年降雨量的70%。

东苏寨险工段所在地貌单元属黄河、淮河冲积平原区，地势开阔较平坦，地形自西北向东南缓倾。场区微地貌为贾鲁河平原河谷地貌，河槽宽约20余米，河道呈“S”形，主流靠近右岸。险工治理段位于弯道处，坐弯顶冲，河道右岸坍塌严重并在继续发展。岸坡距离堤防仅宽约2m，邻水边岸坡呈近直立，现状护坡大部被掏空或冲毁，危及堤防安全。

险工段设计治理桩号为XG0+000～XG0+234.33。现工程场区处右岸滩地地面高程54.268m，现状河道河底高程约为50.00m。本次处理主要位于贾鲁河右岸靠近扶沟县一侧，为贾鲁河河流弯道的凹岸。河道治理标准为按5年一遇除涝标准疏挖河槽，20年一遇防洪标准修筑堤防。

2.模袋混凝土方案的选择

贾鲁河东苏寨险工段位于扶沟县和西华县交界处。今年贾鲁河流量较大，目前东苏寨险工段处河道实测水位约为52.7m，高出基础高程49.66m近3m，施工难度极大。

模袋混凝土与常规砖石及混凝土相比，具有适应性强，施工人员少，施工速度快，占用施工场地少，土方开挖量少，无需填筑施工围堰，可直接进行水下施工，工程整体性强等特点，在河水较深难以采用常规护砌、护底的险工段治理工程中，更能体现其优越性。结合实际情况和客观因素，故采用模袋混凝土护坡方案。

3.模袋混凝土结构设计

3.1 模袋形式的选择

根据本工程等级、施工条件、风浪和水流状况、所能提供的资金和施工设备以及外观要求等确定混凝土模袋选用机织针刺长丝模袋，模袋的形式选用带排水点型铰链式模袋。具体技术指标见表1。

其它参数指标应符合《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225-98）。

表1 混凝土模袋物理性能指标表

填充混凝土采用C20，F150，W6。配合比根据试验确定。

3.2 模袋厚度的确定

土工模袋混凝土护坡厚度的确定，分别按下列方法计算，取其中最大值。

式中：C—面板系数，大板块取1.0，有虑点版块取1.5；

Hω、Lω—分别为波高和波长，mm；

B—垂直水边线护面长度，m；

γω—水的容重，kN/m3；

re—混凝土或砂浆的有效容重，kN/m3；

m—边坡角α的余切，m=ctgα

经计算取模袋衬砌厚度为200mm。

3.3 模袋混凝土护坡抗滑稳定分析

模袋在充灌满混凝土后，由于自重产生下滑力，特别是袋内混凝土未固化时，下滑的可能性最大，因此要验算模袋与护坡面的摩擦力是否大于自重产生的下滑力，并满足一定的抗滑稳定安全系数。

根据下列公式计算抗滑稳定：

式中：KS—抗滑稳定安全系数，一般不应小于1.5；

W3、W2—分别为坡面、坡脚模袋混凝土的重力，kN/m3；

L3、L2—分别为模袋在坡面、坡角的长度，m；

θ—坡角（°）；

φ—模袋混凝土与坡面土界面之间的摩察角（无试验资料时可取0.6～0.8）。

经计算，边坡采用1∶3。

3.4 模袋混凝土护坡排水设计

土工模袋混凝土护坡应在模袋混凝土初凝前在模袋上开孔设置无砂混凝土块进行排水，排水孔的间距可取3～4m。

3.5 模袋混凝土护坡顶部及坡角设计

模袋混凝土护坡的顶部应牢固封顶，以防止水流冲蚀坡土，并增加护坡的稳定。封顶形式采取平封。平封延伸长度取0.5m，上部采用20cm厚干砌石压顶。底角铺至护脚铅丝石笼顶部，并采用坠石沉脚。护坡范围内上下游两侧与不护坡段之间的接头必须处理良好。接头处理可采取顺坡开槽，将模袋混凝土埋入槽中的方式。接头分界处的坡面必须连接平顺。开槽埋入深度上游端≥0.5m，下游端≥0.7m。

4.模袋混凝土护坡施工技术要求

4.1 基础处理要求

施工前，将基底及边坡的树根、草皮、腐殖土及淤泥等杂物全部挖除。考虑到施工区域水流量较大，水位较高，模袋混凝土护坡端部及底层可用长臂挖掘机进行开挖平整，修整基本到位后底层采用在挖机斗上焊上2m长的槽钢来回刮动加以整平。对边坡塌滑严重的部位用碎石土回填修补成型，碎石土中碎石含量为30%-35%，与同侧上下游岸坡平顺相连。

4.2 模袋铺设固定要求

模袋进场后按施工顺序、方位预先分布于现场岸坡，沿岸线施工方向铺设土工模袋单元，对过渡段采用异型单元进行铺设，对号入座，施工顺序方向与单元搭接同向，展开时灌口朝上，检查在运输、搬运过程造成的破损情况（如有应立即修补）。

由施工人员将Ф80mm的钢管横穿于模袋上端预设的布套内，同一单元一次穿好。模袋下端用块石进行固定，预留余额5cm的模袋作为收缩余重。模袋上端定位后，找出模袋下端，用人工抬起模袋边走边放至原地面上，由施工人员将模袋拉开至指定界点并平直定位。相邻模袋搭接时使用搭接布搭接并预留5cm左右的模袋作为收缩余重。模袋铺设完成后，及时进行混凝土的灌注。

4.3 模袋混凝土填充要求

正式充填前应确保所有模袋呈湿润状态才开始施工。施工时先泵送一次水泥砂浆，以润滑管道，并在过浆后立即进行混凝土充填，充填顺序应由下而上，连续进行，充填间隔时间不超过30min，充填速度宜在10-15m3/h，充填压力宜为0.2-0.3MPa。

充填过程中，泵送与充灌操作人员之间应随时联系，紧密配合，如发现流动不畅、堵塞、偏移情况，及时处理，充灌到位后及时停机。操作人员应适时调节松紧器，保持模袋动态张力均匀。铺布人员应按顺序同时将下块待充模袋铺设定位。相邻块体之间的连接，采用预先缝好,下层与下层、上层与上层分别缝牢，下层针脚可稀一些，上层密一些，确保整体性和外观良好。

每一只灌口充填完毕，由灌口操作人员和水下施工人员相互配合将软管缓缓拔出，换至另一只灌口充填。软管拔出后应快速扎紧灌口以防混凝土溢出。每一块模袋充填完毕，换至另一块模袋重复上述步骤继续充填，直至完成充填施工任务。