模袋混凝土护坡在淮河入江水道工程中的应用

李云洲

(滁州市沙河集水库管理处， 安徽 滁州 239060)

模袋混凝土护坡在淮河入江水道工程中的应用

李云洲

(滁州市沙河集水库管理处， 安徽 滁州 239060)

本文以淮河入江水道工程中堤防除险加固工程为例，简介了模袋混凝土护坡的施工工艺、施工技术以及注意事项，为类似工程的施工提供参考和借鉴。

模袋混凝土；护坡；河道；施工；应用

淮河入江水道上起洪泽湖边的三河闸，下至长江边的三江营，既是排泄淮河洪水的主要通道，又是一条排涝、灌溉、航运综合利用的大型河道，对保障淮河中、下游广大地区的工农业生产和人民生命财产安全起着极其重要的作用。安徽省天长市境内的高邮湖堤防是入江水道的重要组成部分。高邮湖大堤防洪标准采用50～100年一遇设计，堤防工程级别为3级，其主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，其支流白塔河堤防级别为4级，秦栏河左岸堤防级别为5级。高邮湖大堤加固主要内容有：堤顶加高、填塘固基、锥探灌浆、改建堤顶道路、拆除重建及新建护坡、拆除重建穿堤建筑物、河口影响段加固、重建管护设施等。

在淮河入江水道工程中使用模袋混凝土施工工艺有效解决了传统工法工序多、不易水下施工、工程量大、造价高等技术难题。该工法的关键技术特点如下：

a.该技术使用单级配多砂、少石的混凝土配合比，解决了土工模袋中的难题——混凝土冲灌，从而保证了混凝土的密实度。

b.该技术应用插打塑料排水管技术，有效地解决了坡面土壤排水的难题，使得边坡在外水位变化的情况下能够保持稳定。

1 模袋混凝土施工工艺

1.1 施工准备[1]

a.利用船只在水面打桩来把握定位，进而得到河道轴线、边线的具体数据，接着测定江底基面的高程，最后汇总实际数据。

b.确保有关机械设备到位，为其配备专业的维修保养人员，机械性能的利用能够达到最大限度。

c.组织专门施工的班组，进行技术交底，请有关专家对施工组织设计方面进行技术论证。

d.准备足够的施工材料，确保材料供应。

1.2 施工方法[2]

a.定位放线：用经纬仪在河岸上测出坡顶口的轴线，同时测量出河底角的开挖线。

b.岸上坡面修整：采用小型挖掘机、推土机以及人工相结合的整坡方法。

c.水中坡面修整、开挖：采用液压式抓斗船，开挖时定期测量水面的高程，严格按设计断面和高程施工。挖泥船在施工前先测量原始断面，用挖泥船对出入较大的地方继续进行修整，修坡中挖出来的土方用船运至弃土场。在修整差不多到位后，河底及边坡则用焊在挖机斗上的长度为2.5m的槽钢来回刮动加以整平。

d.混凝土模袋的制作和铺设：对模袋按照设计要求进行整片制作，每个模袋尺寸为16m×20m，每个模袋的组成为4个4m×20m的隔离体，每个隔离体之间互不相通。铺设前须注意沿水流方向是朝着施工方向，并且把土工模袋单元放置在沿岸线施工方向。对于铺设中存在的一些铺设不到位的地方，则使用异型单元，单元塔和施工的程序方向接同向，对号入座。每片软体排布长16m(顺水流方向)、宽20m(垂直水流方向)，坡比1∶3、坡长20m、高程+1.5m～+8m。下放模袋时，潜水员先固定其四角。固定前，按照测量成果进行定位，从而确保准确铺设。等模袋铺设完毕后，采用分框格的形式进行模袋混凝土的灌注。

2 工法特点

2.1 适应不同地形，稳定性好

土工模袋能很好地适应各种复杂地形，特别是在深水护底、护岸等地方不需要填筑围堰，可直接进行水下施工，因此机械化程度高，所护坡面的面积大、稳定性好、整体性强，使用寿命长。

2.2 机械化程度高，施工速度快，耐久性好

施工速度快，机械化程度很高，工期比较短；凝固的模袋混凝土耐久性、整体性好。

2.3 施工过程直观性强，便于进行质量控制

有很强的直观性，首先按设计要求的配合比来拌制混凝土，充填时按要求将厚度控制好，从而达到施工的要求。混凝土填充模袋的过程中，通过直观检查来发现问题，及时处理，以确保质量。

2.4 工效高，造价低

正常情况下，一套设备只需要投入10个左右的人工，24h便可完成充填混凝土200～300m3。造价490～550元/m3。

3 工艺流程及操作要点

3.1 模袋混凝土施工流程图

图1所示为模袋施工工艺流程[3]。

图1 模袋混凝土施工工艺流程

3.2 操作要点

3.2.1 模袋设计、制作

设计对模袋编织布的渗透系数、等效孔径和强度有专门的要求，按照要求选定土工编织布；依据护坡混凝土设计的平均厚度，通过计算和灌填试验来确定模袋的尺寸。选定好模袋和土工编织布各自的规格尺寸，委托土工编织布厂加工生产和定货。

3.2.2 设备就位

a.混凝土泵车就位。根据现场的情况，混凝土泵车需要定位在离浇筑面较近的堤顶施工道路上，以便运输混凝土；原则上泵车的定位是100m施工半径，因此以200m岸线作为一个单元，完成一个施工段后再移位。

b.混凝土输送管道铺设。泵送混凝土的管道使用φ125钢管，在与模袋布冲灌连接处，采用3～4根φ100mm×5000mm高压软胶管，便于移动插入口袋；布置管道时应尽可能地选择管路最短处和弯头最小的方案，做到管道稳固，从而便于拆除。水平管道铺设应该平直，每节管的两头须有垫块。

c.管接头一定要正确安装，密封圈不能产生皱折，接头牢固处要保证接头密封良好，不得漏浆。

3.2.3 模袋验收

a.混凝土模袋的基本结构采用两层全丙纶高强机织布制作，外层布具有透水性，两层机织布之间每隔20cm布置l组拉筋(化纤绳)来相连，拉筋长度由设计厚度来确定。

b.混凝土模袋需要加工成长方形，其长宽应用护面具体尺寸来确定，同时考虑3%富余量来准备充灌时的收缩量。为了加快灌注的速度，可增加充灌口，灌口的尺寸为高40cm、直径30cm左右。模袋及其缝合处的缝隙应能承受1.0 MPa的膨胀压力。

3.2.4 模袋铺设及固定

a.模袋铺设流程：卷铺模袋→设定位桩→安装张紧装置→铺展模袋→铺设时压载→拉紧上缘固定索。如图2所示。

b.卷铺模袋：将钢管穿入上、下缘钢管套中，把下缘钢管作为轴，将模袋卷成卷。

图2 模袋铺设流程

c.设定位桩：在距模袋上缘1.5～2.0m处，设定位桩，间距1～2m。

d.安装张紧装置：在每根定位桩上安装紧张器(拉链葫芦)或滑轮，可调整模袋的上下位置。在铺设时预留出纵横收缩余量，根据以往的施工经验，考虑模袋横向收缩率为5%，纵向收缩率为3%，具体收缩富余量通过施工来确定。把纵向富余量留在模袋上端，横向富余量留在相邻接缝处。应用双股线将相邻模袋缝接紧密。在接缝处的底部铺设土工织物滤层，土工织物与模袋布搭接的宽度应不小于30cm，同时顺直平整。

3.2.5 膜袋混凝土配合比设计

a.模袋混凝土的强度设计。机灌模袋混凝土28d强度比普通试模成型混凝土28d强度高30%～40%，其中1∶2水泥砂浆高40%，细砾混凝土高30%。机灌强度应比非机灌模袋混凝土高。建议按20%～15%的折算比考虑。

b.模袋混凝土配合比。表1为模袋混凝土配合比。

表1 模袋混凝土配合比

3.2.6 模袋混凝土拌制

根据生产效率高低和工程量大小，确定所需混凝土搅拌设备的生产能力。混凝土生产中使用装载机上料，用配料机计量配料，通过自动加水和减水剂，保证搅拌时间，从而确保混凝土的流动性和和易性。

3.2.7 模袋混凝土充填

泵送混凝土时还要注意充灌的范围，防止过大的压力拉断模袋内的吊筋，造成鼓包现象。如出现以上现象应该立即停止泵送，在模袋布上开口取出部分混凝土，用重物压住破损处，然后进行另一袋口施工。

如发生混凝土堵管，混凝土泵车的压力会骤减，输送管发生激烈震动，此时应立即停止泵送，并迅速检查堵塞位置。常见位置有弯曲处、大小头处和冲灌袋口，立即疏通堵塞位置，防止堵塞时间过长，一般不得超过30min，超过30min后混凝土的坍落度会发生变化。无法疏通时，立即清洗管道，处理后再进行泵送。

袋口充灌进行的次序是由下至上。当下部充饱满后，应注意布的松紧程度。如果布张力过大，应该做一定的调整，然后进行上部施工，接着进行下一段施工。灌口速度应控制在8～12m3/h，充填压力为0.3 MPa。应连续进行充灌，充灌满撤管后扎紧灌口。在灌注混凝土的过程中，一个小单元模袋应该通过1次连续充灌来完成；充灌地点设专人指挥，与混凝土的操作人员保持密切联系。

3.2.8 现场整理

在完成一个施工单元后，把混凝土输送管道等施工器具移到下个单元，清理干净本单元现场，尽量消除施工中难以避免的脚印。

3.2.9 养护

模袋混凝土终凝后，应该及时养护陆上的部分，养护时间不少于14d。

4 技术参数

4.1 模袋技术参数[3]

土工织物模袋的规格、型号、性能都应符合设计要求，主要指标见表2。

表2 模袋技术参数

4.2 土工布的物理性能指标

虽然在护坡施工过程中，土工布的使用比例不大，但其对模袋的接缝效果和模袋混凝土护坡的耐久性、整体性的影响尤为突出，其主要指标见表3。

4.3 模袋混凝土性能指标

模袋混凝土是由多种原材料组成的水硬性复合材料，影响其性能的因素比较多，且直接影响到模袋混凝土护坡的可施工性以及成型质量。其主要的设计指标见表4。

表3 土工布物理性能指标

表4 模袋混凝土性能指标

5 模袋铺放注意事项

a.模袋铺装前需要确保模袋的平整和紧凑，铺装时可在模袋上、下缘管中插入更坚固的钢管。一般的钢管型号为Dg50钢管，钢管长度比模袋多出50cm。用钢管对模袋进行卷卷，铺装时自上而下平铺在坡面上，从而确保模袋安排位置的准确度。在实际操作中，模袋是由内向外、自下向上地卷起。把卷好的模袋运至铺放地点，按照设计坡肩端位置加纵向收缩量(按模袋长度的3倍设计)来测绘出坡肩端模袋的安放位置。新旧模袋之间需要完成充灌，以保证在相邻模袋之间留有30cm的搭接宽度，进而使得模袋混凝土的拼接能够达到严密程度。将所有模袋放到相应位置后，进行下一项人工缝制连接。

b.开始施工模袋混凝土时，斜坡主体会出现水流，水流会直接阻碍到模袋混凝土的施工进度。尤其是在涨潮的时候，很容易导致模袋脱离坡面，从而造成下一步工作的停滞。而同样在落潮时期，模袋又因为向外水流会紧贴坡面，所以极难整理。基于上述情况，铺放模袋应选择最佳时机。选择在高潮水位和内外水位持平时，不仅方便铺放，而且给接下来的工作争取到最长的作业时间。

c.因为模袋本身会发生热胀冷缩，所以在铺设时需依据典型施工情况，在模袋纵横向留有一定的距离，以确保不受到收缩的影响。

d.在铺展并且压稳模袋之后，还需要对模袋用绳索进行固定，防止模袋因为外力元素而下滑。

e.某些施工区域会遭受到潮汐和阳光暴晒的影响，为避免损坏模袋，应及时对模袋进行充灌。

f.在充灌模袋的过程中，对混凝土的标准有很高的要求，大概在200mm左右，不同的标号还需要现场进行试验施工来确定。

g.混凝土的灌注：ⓐ首批混凝土灌注完成后，为减少不必要的时间浪费，可直接将钢管移到另外的软管上，对其他模袋进行混凝土浇注。由于在河道中拆卸软管存在难度，浮桥的不稳定同时也会给施工带来困难，因此建议把两只施工船焊接在一起，在船上放置升降混凝土的扒杆，以确保软管的交替顺利进行。ⓑ充灌混凝土压力控制以0.2～0.3MPa为宜，充灌疏导混凝土的灌注速度应该控制在10～15m。软管的管口需要穿过灌口来进入模袋内，使得泵压力直接作用于模袋内的混凝土，来减小灌口承受的反作用力。

6 效益分析

6.1 经济效益分析

模袋混凝土整体性、耐久性好，本工法施工机械化程度高、工期短、可水下施工、施工速度快、省工省时，还可省去填、拆围堰以及降、排水等工作内容，也不会影响到工程的正常运行、航运及农业生产等。将水下模袋混凝土施工需要的费用及产生的效益与传统结构技术施工进行对比、综合分析，每立方米造价降低约201元，具有显著的经济效益。

6.2 社会效益分析

模袋混凝土施工工法机械化程度高、省工省时、工程造价低、施工速度快、可水下施工，不需要围堰截流和导流干地施工，同时不中断航运、不影响工程运转以及农业生产，也不影响城镇供水、防洪保安等，具有显著的社会效益。

6.3 节能、环保效益分析

模袋混凝土施工工法施工机械化程度高、施工速度快、能适用于各种复杂地形、可水下施工，不需填、拆围堰及降排水等工作，具有显著的节能、环保效益。

7 结 语

模袋混凝土护坡是一种造价低、适应性强、施工速度快、防护性能稳定可靠的结构。模袋混凝土可水上水下直接施工。采用一次灌注成形，整体性好，适合各种复杂地形，能满足不同工程的需要。模袋混凝土护坡护岸在技术上具有安全、可靠、经济、高效、便于施工等特点，适于河岸工程防护。

[1] 黄永.浅谈芜申运河水下模袋混凝土护坡施工工艺[J].大科技,2014(27):149-150.

[2] 王耀光.浅谈模袋混凝土施工在水利护坡工程中的应用[J].建筑与发展,2014(11):664.

[3] 姚逢文,梁同好.浅析大丰港疏港航道中模袋混凝土护坡施工技术[J].广东科技,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