模袋混凝土护坡方案在南水北调东线一期淮安四站输水河道白马湖隔堤护坡工程中的应用

熊东红 董育武 刘 坤

（作者单位：1.淮安市淮涟灌区管理所 223304 2.江苏淮源工程建设监理有限公司 223005）

淮安四站输水河道工程穿湖段隔堤填筑时工程防护设计标准较低，边坡未采取防护措施，堤顶为土路或砂石路。经过近几年运行和风浪冲刷，隔堤大部分断面出现了坍塌，冲刷严重段隔堤1/3 断面已消失，严重影响南水北调淮安四站输水可靠性。

近几年白马湖实施了退渔还湖工程，湖面失去了渔网、圩堤等附件的消浪作用，湖面扩大，风浪吹程增长，风浪力加大，导致冲刷加剧。

隔堤断面坍塌的现象严重影响了南水北调东线淮安四站输水可靠性及安全性。为稳定隔堤断面，减少水土流失，消除隔堤冲刷带来的安全隐患，确保南水北调淮安四站穿湖段专线输水安全，目前迫切需要实施隔堤加固工程。通过实施白马湖隔堤加固工程，稳定隔堤断面，减少水土流失，消除隔堤冲刷带来的安全隐患，确保南水北调淮安四站穿湖段专线输水安全。

一、工程概况

淮安四站输水河道完善工程建设内容为穿湖段隔堤护坡工程。

隔堤维持原设计标准，设计顶高程为8.5m，顶宽4.0m，两侧堤坡进行防护，防护段长1.1km，共计2.2km。

两侧堤坡防护采用对称布置：高程7.5m 以上采用12cm 厚C25 现浇混凝土护坡，坡比为1 ∶3，设7cm 碎石垫层、7cm 黄砂垫层和土工布垫层；高程7.5m 以下采用15cm 厚模袋混凝土护坡，坡比为1 ∶3.5；模袋底部采用石渣料堆填反铲压实。

考虑到南水北调东线工程的重要性，工程等别确定为Ⅰ等。新河堤防及隔堤堤防级别为3 级。

二、隔堤护坡设计

1.工程布置原则

淮安四站输水河道工程主要为隔堤岸坡防护，布置原则为：工程布置结合隔堤现状，现场缺乏土方资源，方案尽量减少工程量，节省工程投资，且经久耐用。

2.河坡稳定核算

隔堤加固工程范围内淤泥质土断续分布，黏土层全线分布，对河坡稳定有利。采用autobank 程序进行河道边坡稳定计算。计算工况及水位：（1）正常运行期，北岸白马湖水位取6.30m，南岸白马湖水位取6.13m；（2）地震期，北岸白马湖水位取6.30m，南岸白马湖水位取6.13m。

采用瑞典圆弧法进行计算，根据相关设计规范，正常运用条件下，3级堤防抗滑安全系数要求不小于1.20，地震期抗滑安全系数不小于1.05。计算成果见表1，可知岸坡稳定满足要求。

三、工程施工

1.模袋混凝土材料

（1）混凝土模袋采用矩形丙纶机织土工模袋，单位重量大于550g/m2；抗拉强度大于 2200N/5cm，顶破强度大于4000N，接缝处缝制 40cm 宽高强机织反滤布，规格为400g/m2。

（2）加筋土工布单位重量大于 3500g/m2，顶破强度大于4000N，抗拉强度大于纵向 3600N/5cm，横向大于3000N/5cm，与土工模袋采用缝制连接，连接处纵向抗拉强度不小于3060N/5cm。

（3）混凝土模袋是一种土工织物，一般结构为丙纶高强机织布制作，设内外两层，外层透水性较强，两层机织布每隔 20 cm 设 1 组拉筋相连。

2.混凝土质量要求

水泥浆量大；砂率大；石子粒径小。粒径选择5～16mm，掺入粉煤灰。可以增加混凝土拌合物的流动性。掺入高效减水剂或泵送剂，减少用水量，节约部分水泥，同时增加和易性。塌落度大，塌落度230mm 最为适宜。

3.理坡

按设计堤线进行测量放样，设桩定位，包括堤肩线、堤脚线和坡边线的定位，以便确认模袋的灌注高程，保证成型模袋的下口线，确保灌注后的模袋与隔堤轴线垂直。

具体要控制好以下几点：

（1）石渣料材料严格控制粒径大小及级配，并清除其他杂质；（2）石渣料填筑前必须清除水下坡底杂物及水草；（3）石渣料填筑严格按照50cm层厚控制，回填后需按要求进行压实，填筑至水面上后进行反复碾压；（4）边坡整理及碎石找平严格按照1 ∶3.5坡比施工，坡顶及坡底线顺直。

4.模袋铺设及充灌

（1）模袋铺展

①铺展模袋采用机械与人工结合，在水面以下（高程6.5m 以下）用机械配合人工铺展，在水面以上（高程6.5m 以上）用人工铺展。铺设须注意沿水流方向，从上游向下游推进。

②铺设时，将已按设计图纸缝制好的模袋卷按单元顺序置于定位桩外侧，在模袋上缘穿管孔中穿入定位装置后，通过拉紧装置与定位桩相连，然后用人力将模袋卷顺着坡面滚铺，至水边时，用竹篙配合绳子拉住模袋下缘往水下慢慢移动，让其在水面上充分展开、拉紧。

③铺设模袋的数量应比预计充灌的模袋多1 个单元，以利于与下一批铺设的模袋进行缝接。

（2）灌注混凝土

模袋混凝土的灌注是整个施工过程中的关键工序，要做到混凝土拌制、运输、泵送、充灌成型各个环节环环相扣、互不脱节，保证模袋充灌的连续性。

①模袋充灌分为水上部分及水下部分，水上部分灌注前应固定到位，并保证湿润，确保不吸收混凝土中的水份。混凝土泵输送管需清洗到位，并用水泥砂浆润滑。

②混凝土泵应根据泵送距离确认位置。

③出口软管由操作人员顺直伸进灌口，确保灌口和软管密封后再进行混凝土充灌。进行低流量低流速充灌，控制管道口压力在0.2 ～0.3MPa，控制速度在10 ～15m3/h。

④灌注过程中，根据灌注进度，及时用探针检测厚度。充灌接近饱满时，控制充灌速度，以防止因压力过大导致模袋撕裂。充灌完成后，待模袋填料中水分、空气析出，可用直径2.0mm 空心探针插入模袋辅助排放。

⑤对混凝土用量进行复核确认，确保理论用量与实际用量相符，并保证完工的高程符合设计及规范要求。

5.异常情况处理及施工中应注意的问题

表1 边坡稳定计算成果表

在施工过程中，各工种要相互配合到位，因行程较远，首尾及中间巡查人员要充分保持联系，发现问题及时解决。

（1）堵塞现象。堵塞常出现在混凝土泵出料口、输送管道及模袋内。主要是因为混凝土配合比控制不到位、运输路程较长、坍落度损失较大等原因造成。因此，应选用可靠机械；严格控制混凝土配合比和坍落度；混凝土泵应连续正常工作，因故停泵，在夏天不能超30min，低温季节可适当延长，但不宜超过60min；采取人工措施促进混凝土流动。

（2）模袋鼓胀。混凝土充灌过程中，充灌速度及压力控制不均匀时易引起模袋内粗骨料集中。施工时，各工序施工人员要切实做好配合工作，采取各种措施，加强混凝土料的流动，及时冲洗表面，防止堵孔造成鼓胀。

（3）模袋鼓包。主要是由于模袋内联结部位系接不紧，灌注压力过大时出现。在模袋进场时应加强抽检频次，确保模袋质量。同时，在灌注过程中应严格控制泵送压力，发现压力突然上升时应及时停止灌注。在混凝土初凝之前及时割破模袋，将鼓包部分的混凝土排放，再用专用工具将模袋割口缝接好。

四、结语

模袋混凝土作为一种可以直接水下施工的防护形式，整体性能较好，尺寸大小可调节，几何形态及厚度亦可调整，在设计配合比的情况下，混凝土灌注顺畅。与基础完美贴合，适应于特殊地形，对围堰要求较低，且具有非常好的整体性。对风浪及水流冲击有较强的抵抗能力，相比其他形式的护坡具有机械化程度较高、速度较快、施工工期短、后续维护费用低等特点。从经济性、质量控制等方面比较，模袋混凝土护坡方案都具备综合优势，建议在类似工程中推广应用■