模袋混凝土施工技术在河堤加固工程中的应用

姚孟龙，任铮，王嘉志，卓廷明，王鉴淞

（中国建筑第二工程局有限公司华南分公司，广东湛江524000）

1 工程概况

省道S374 线霞山百蓬至麻章田寮村段改建工程（湛江大道）位于湛江市西侧，起于湛江市霞山区百蓬百儒片区，止于麻章片区，路线由南向北依次经过霞山区、经济技术开发区、赤坎区、麻章区、遂溪县，是连接以上各个区县工业园的重要通道。湛江大道一标段起讫桩号为K17+160～K21+916.5，建设总长度约4.75 km，其中，在主线K18+152 桥梁处跨越雷州青年运河东海河。为确保东海河正常供水及将来的正常运行，需在桥梁跨越段东海河河堤进行加固处理。

2 河堤加固方案比选

目前，施工中较为常用的护岸方式有3 种：混凝土预制板、铅丝笼和模袋混凝土。由于块石运输距离较长，铅丝石笼护岸施工成本太大，不够经济。而运河沿岸砂粒料十分充足，采用模袋混凝土护坡有利于就地取材。经比较后，模袋混凝土的单价比预制混凝土板的单价低10%以上，比铅丝石笼护岸的单价低约40%。模袋混凝土护坡更经济[1]。此外，模袋混凝土护岸还具有以下优点：

1）良好的整体性和柔和性。模袋混凝土长度依照岸坡长度来确定，宽度约为4.0 m，有效规避了缝隙较多而发生的松动情况。并且模袋为软模板，能够与岸坡、河床形变相适应，可塑性高，整体抗冲能力强。

2）施工时间短，机械化率高。因为模袋是施工前预制好，并且面积足够大，连接形式便捷，采用现场泵送混凝土充填技术，能够持续作业。施工速度快，完成情况好。

3）适应性强。天气原因不会影响水上作业和施工；水下作业（无围堰）可直接从水上延伸至几十米的河床，现场施工条件要求相对较低。

4）混凝土强度高。当混凝土充满模袋后，部分水会从模袋的孔流出，从而使水灰的比例降低，强度大大提高（见图1）。

图1 模袋混凝土工程平面示意图

3 渠道加固方案

对湛江大道跨越东海河段渠道进行加固的方案为C30 混凝土模袋三面防护加固渠道，并设置安全防护网，采用C30 混凝土三面防护的渠道长200 m，渠道防护网建设总长400 m。先利用长臂挖掘机开挖破损失效的旧混凝土防渗和开挖渠道土方，然后，使用0.5～1 cm 粒径的碎石包将崩塌淘空处填筑密实并整平，整平后预留25 cm 模袋混凝土的厚度，最后由专业潜水员负责潜入水下把按照渠道宽度事先制作好的混凝土专用模袋固定在渠底及边坡（见图2）。模袋固定好后，使用天泵将C30 水下混凝土从模袋预留口充灌进入，潜水员负责帮助灌入混凝土，并使模袋贴紧渠道边坡及渠底。建设完成模袋防护后再建设防护网。

图2 模袋混凝土工程纵断面图

4 施工方法

4.1 工艺流程

模袋混凝土的施工流程如图3 所示。

图3 模袋混凝土施工流程图

4.2 施工技术要点

4.2.1 原材料的选择

1）模袋。根据设计图纸、现场地形设计模袋的加工尺寸，联系厂家供货，内在质量及外观质量均满足GB/T 17640—2008《土工合成材料长丝机织土工布》的要求。

2）混凝土。本工程使用C30 混凝土商品混凝土，进场后均按规范要求进行试验。

3）外加剂。在使用前必须根据具体的施工技术要求，对外加剂的类型和规格进行合理选择，其中，泵送剂质量必须符合目前全国《混凝土泵送剂》的标准要求。此外，使用的申请应由监督技术人员批准。

4.2.2 混凝土配合比设计

在现场施工中，混凝土配合比应根据实验室选择的最佳混凝土配合比和现场材料的实际含水率确定。泵送混凝土水泥量大，收缩率比普通的混凝土较大，在严格管理泵送混凝土混合比的施工方法中，降低泵送混凝土的输送长度，并选择合适的泵送混凝土外加剂，减少混凝土的收缩变形，确保外观质量。混凝土的坍落度控制在约22 cm。

4.2.3 基层处理

根据设计边坡进行放样施工，在施工区域进行开挖及边坡切割、边坡修复、水下疏浚。本项目采用人工和机械相结合的方式进行边坡修整和找平，坡面高差要求在±15 cm，开挖顶部防滑齿槽，对于已被冲刷成陡坡的部位，采用木桩稳定地基和回填砾石沙袋，叠设牢固，清除斜坡上的淤泥和碎屑杂物等。模袋施工之前，需要使坡面平整。

4.2.4 铺设模袋

首先，将所有模袋打开，确认模袋是否完好，如果有损坏的部分，应更换或缝补。将模袋所有注射口拧紧。上端插入钢管，下端用钢筋捆扎（5%的纵缩余量），下端为轴，将模袋卷成卷。距离顶线1.5～2.0 m 处均匀打桩，间隔1～2 m,每块不小于4 根，与模袋上端钢管连接。待模袋正确定位后，使用人力或绞车自上而下滚下斜坡，边铺展便压实模袋。模袋铺平压实后，整块模袋均匀平整地铺在斜面上，不向下滑。一块模袋铺好后，需要将前模袋拉平，将前后模袋用尼龙带捆扎在一起，将前后模袋连接成一个[2]。

4.2.5 充灌模袋混凝土

整个项目施工过程中最重要的工序就是模袋混凝土的充灌，必须予以密切关注。充灌顺序是先充灌水下后充灌水上，充灌完一部分再充灌下一部分，充灌完一单元后再充灌下一单元。灌注前检查使用的设备，特别是输送设备，应进行润湿及试灌，确保设备情况满足施工要求。充灌时，应严格控制混凝土的密度，并注意灌料在模袋内流动是否顺畅，若流动不顺畅，应及时加大外力，可通过人工踩压疏通灌料，使灌料在袋内分布均匀、饱和、密实。向上部平台充灌时，取下连接的钢管，将四角及齿槽内模袋混凝土充填至设计厚度，并从下部注射口依次平行向上充填块状混凝土，移动注入口时，停止泵，迅速将输料管道移动到下注入口，用细铅丝将已灌的袖口扎紧。

4.2.6 模袋混凝土养护

对水面部分充填好的模袋混凝土进行及时的清洁冲洗，按规范洒水养护。等模袋混凝土初凝后，用块石进行齿槽内填砌。

5 施工异常现象及其处理措施

混凝土充灌时，在泵送机械料斗、输送管道及模袋内会发生堵塞。这主要是由于机械操作异常、骨料规格过高、混凝土配合比不当以及外部温度对坍落度影响等因素造成的。因此，采取以下措施：准备关键设备和部件备用，控制粗骨料最大粒径不得超过泵送管直径的1/3, 严格按照设计配合比进行混凝土的搅拌。天气炎热时，要在输送管道上洒水降温,并将管道布置为顺坡流向。

鼓胀现象。膨胀现象主要发生在斜坡的底部或填料口，或者因为控制厚度的尼龙绳被拉断。出现此情况应暂停泵送，并安排工人进行踩压；在尼龙绳断裂处可以调整加载压平，并等待袋子中的材料初步凝固后继续填充。

混凝土灌注不密实。在进行混凝土灌填筑时，应加强对混凝土和易度、坍落度和饱和度的控制，加强人工踩压措施。如果有局部空腔，应及时灌注压实。

6 质量及安全控制措施

1）混凝土配合比应按照实验室出具的通知单进行拌制，并挂牌运行。

2）混凝土灌注前，首先用高压水泵和清洗球润滑管道，使管道光滑畅通。泵送1∶2 水泥砂浆，适用1.5 m3。开始第二次润滑，检查接缝，防止水泥砂浆渗漏。

3）混凝土充填时，按左、中、右顺序水平均匀填充，避免填筑过程中混凝土收缩不均匀。

4）模袋混凝土在充填过程中，为避免出现不可预料情况，安排专人进行巡查，在检查时，应注意管道中混凝土流动的声音，准确判断混凝土的和易性和黏稠度。能够识别出问题并处理这些问题。

5）为保证工程质量，两块布之间使用400 g/m3模袋布加固，坚固耐渗。

6）由于施工区段水体为湛江市饮用水水源，故需控制施工现场各种粉尘、废气、废水、固体废物、噪声和振动，以免对环境造成污染和危害。

7 结语

湛江大道项目于2020 年9 月完成跨东海河段模袋混凝土施工，于2021 年3 月完成其防护使命。该工程作为河岸两侧的防护措施，顺利解决了跨河桥梁桩基施工时可能会对河岸稳定性造成的影响，使跨河桥梁的施工能够稳定、有序地进行。