模袋混凝土护坡技术在施工中的应用

□文/刘 倩

唐山市滨海大道是一条海上Ⅰ级公路，而海港开发区至曹妃甸段第8标段主要是海上施工。该工程外边坡防护分为初期防护和永久防护。初期防护采用防渗土工布与模袋混凝土相结合的复合结构形式，而模袋混凝土的主要作用为防风浪、抗冲刷，在施工过程中保护路基。待路基沉降稳定之后，施工永久防护，永久防护形式为混凝土预制栅栏板与混凝土预制块。

海上路基模袋混凝土护坡施工技术经过在本工程中的使用，取得了可靠的经验数据，为今后我国海中修路边坡防护提供了可靠的技术参考且有明显的社会效益和经济效益。

1 工程概况

本标段为双向4车道。路基横断面由中央分隔带、路缘带、行车道、侧分隔带、非机动车道、人行道组成，总宽49 m。

海上路基设计结构为管袋围堰、堤芯砂、软基加固碎石桩、土工格栅、山皮石路床、垫层找平层、边坡防渗土工布、模袋混凝土、混凝土预制块。

边坡临时防护施工结构见图1。

图1 唐山滨海大道工程临时防护工程施工结构

2 材料说明

1）海砂。边坡防护所用海砂含泥量≯5%，使用前经工地试验室严格试验合格，严格保证边坡防护施工质量。

2）防渗土工膜。采用HR经编复合防渗土工膜，单位质量500 g/m2，断裂伸长率26%，断裂强力32.0 kN/m，撕破强力0.47 kN/m，CBR顶破强力2.4 kN，垂直渗透系数 10～11 cm/s。

3 施工方法

3.1 工艺流程

海上路基模袋混凝土护坡施工流程见图2。

图2 工艺流程

3.2 操作要点

施工时要提前掌握海潮情况，做削坡处理时在高潮位潮水开始退潮前施作，从顶部管袋开始削坡，随着海水逐步退潮，施工逐步向下层管袋削坡，海水退潮至低潮水位时，削坡工作随后完成；在削下层管袋时，上层已削管袋及时重新缝合，在海水未上涨之前完成15 m或30 m模袋长度工作段的铺设垫层、铺设防渗土工膜、铺设模袋、着手灌注混凝土等工作，整个边坡模袋混凝土施工过程中要严格按照当地海域的潮汐表进行施工计划和控制，海水涨至高潮位前完成模袋混凝土灌注，一个工作段流程8 h左右，防止影响模袋混凝土的灌注质量。

1）整坡、砂垫层找平。边坡防护施工主要以人工施工为主，施工前对边坡进行放样、挂线，施工完毕采用坡度仪检测，满足边坡1∶2的要求，以利于后续模袋混凝土的施工和彩色混凝土块的铺设。

根据管袋围堰边坡的吹填实际情况，按规定的坡度整平外边坡，对于少数管袋吹填突出部分采取削坡的办法，即将多出的管袋砂切除，削坡时高度预留20 cm沉降量，在预留线外削坡，合格后再将外侧管袋重新缝合，确保管袋整体性，其上下两层相接处的三角区用人工装砂袋，进行凹处补平。理坡后的坡比与设计坡比偏差≯3%，表面平整度要求＜100mm。

边坡整平后，按规定要求铺设15 cm袋装砂砾垫层。砂砾材料严格按照设计要求进行控制质量，含泥量≯5%，级配良好，铺设采用编制袋装砂砾铺设的方式，以防止砂砾在斜坡上下滑；编制袋厚度15 cm，铺设须平顺。

2）复合防渗土工布施工。两块土工布连接可采用焊接和搭接两种方式。焊接焊道土工布间搭接宽度为15 cm，热熔焊接工作温度280～300℃，行进速度2～3 m/min，焊接形式为双焊；焊道处无纺布的连接，采用机械缝合，搭接宽度≮70 cm。破损部位修复方法：裁剪规格相同的材料，热熔粘补，聚乙烯胶密封。

防渗土工布的坡顶、坡趾处理或立缝铺设的固定措施必须符合设计要求和技术规程的规定。防渗土工布铺设不得发生折叠和破损现象，必须平顺。

铺设防渗土工布，在坡道方向为整体铺设，为避免防渗土工布被海浪冲卷，底部须在抛石底软体排面上横向铺设1.5 m作为坡脚掌，在坡脚掌1.5 m范围处用块石压住小袋装砂压紧，在顶部须压入防浪堤预制块压住。

为防止模袋灌注时下滑，底部打设钢管以顶住模袋。然后模袋混凝土立即进行施工。

防渗土工布施工后需要验收，验收合格后进入下一道工序，否则返回进行调整。

3）模袋铺设、压载固定。模袋铺设流程为钢管卷铺模袋→设定位桩→张紧装置安装→铺展模袋→铺设时压载→拉紧上缘固定索。

模袋铺设示意见图3。

图3 模袋铺设

模袋铺设前，在其上下缘钢管套中穿入钢管，以下缘钢管为轴，将模袋卷成卷。

在距模袋上缘1.5～2.0 m处，设定位桩固定模袋位置，间距1～2 m，为调整模袋上下位置，每根定位桩上设紧张器或滑轮。

铺设时预留纵横收缩余量，根据以往施工经验，初步考虑模袋纵向收缩率为1%，横向收缩率为5%，具体收缩余量在试验段通过施工确定。纵向余量留在模袋上端，横向留在相邻接缝处。

相邻模袋应用双股线缝接紧密。接缝处底部应铺设土工织物滤层，土工织物与模袋布搭接宽度≮50 cm并应顺直平整。

模袋铺设随铺随压砂袋。对受风浪影响较大的坡面，砂袋用绳索连接成串，间距1～2 m，确保模袋在整个工作面均匀分布，不产生突出现象，同时不能有折叠、卷曲、覆盖的现象。模袋铺展、压稳后，拉紧上缘固定绳索，防止模袋下滑。

前一块模袋充灌结束后，采用相同方法铺相邻块，块与块之间进行缝联，确保模袋之间接缝平顺，结合紧密。

4）充灌混凝土。混凝土灌注过程分两步施作，第一步灌注至日均海浪线以上，路床顶面，斜坡长度9 m，线路纵断面最低处路面结构层以下，其高程统一定为2.1 m，待路面结构层施工完成后再接高至路面顶面，以保证在路面结构坡脚处的三角区压实质量。

充灌前，陆上部分的模袋应洒水润湿。混凝土采用HB-30D混凝土泵灌注；充填前，泵管与充灌口应扎牢，混凝土喷射管插入模袋灌口深度≮30 cm，当喷射管垂直插入模袋内时，在泵管口设置缓冲挡板。

充灌混凝土按先上游后下游，先深水后浅水，先标准后异形断面的次序进行，充灌从已充灌的相邻模袋混凝土块开始，由下而上，形成“S”形路径。充灌过程中应及时调整模袋上缘拉紧装置，在充灌时由专人对插入袋口的喷管进行左右摆动并调整模袋内的张力，使模袋内混凝土充灌饱满，厚度均匀。充灌速度控制在10～15 m3/h，充灌压力为0.2～0.3 MPa，泵送距离不超过50 m。每一充灌口的充灌应连续，充灌将近饱满时，停5～10 min，待模袋中水分析出再充灌至饱满，灌满撤管后及时将充灌口扎紧并下压，用棍子将冲灌口多余混凝土压入模袋中。混凝土灌注顺序见图4。

图4 混凝土灌注顺序

为使模袋达到完全膨胀，形成严密充填的状态并达到规定厚度，在刚充灌未凝结的模袋上用脚踩踏，保证模袋内混凝土密度。充灌混凝土施工后需要验收，验收合格后进入下一道工序，否则返回进行调整。

混凝土充灌结束待初凝后，及时用水将模袋表面的灰渣冲洗、清理干净，以确保表面清洁美观并进行保护至少7 d。模袋混凝土充灌结束8 h以内禁止人员踩踏和压放重物并适时洒水养护，养护水用水车运送淡水喷洒，严禁用海水养护。

模袋布的表面缺陷、模袋的规格尺寸和缝制质量宜在工厂进行检查验收；模袋进场后应逐批检查出厂合格证和试验报告；模袋布的主要技术性能指标，应按设计要求进行抽查复验，每批抽检1块。

模袋混凝土充灌后应用探针测量混凝土厚度，其平均值应符合设计要求，允许偏差-5%～8%。

模袋混凝土充灌后，其顶部宽度允许偏差±20 cm，顶底部高程偏差20～40mm。

4 结论

1）施工速度快。施工简单、效率高且可直接在水上或水下进行施工。3道工序“砂垫层，防渗土工布，模袋混凝土”基本可同步施工，边坡成型速度快。

2）节约投资。工序所需原材价格合宜，砂子可就近取材，防渗土工布及模袋轻便、占面积小，节省交通运输费。

3）质量保证。3层防护紧密贴合，既充分保证牢固度，又充分保证平整度。模袋混凝土具有良好的整体性，抗冲刷能力强，防护效果好，可起到减压抗浪作用，增加工程护坡的安全度。