模袋混凝土在屈家店枢纽上游右岸堤防除险加固工程中的应用.pdf

2 0l 1 No 1 海河水利 2 7 模袋混凝土在屈家店枢纽 上游右岸堤防除险加固工程中的应用 张松涛， 姜伟， 张钰 ( 海河水利委 员会海河下游管理局 ， 天津3 0 0 0 6 1 ) 摘要 ： 模 袋混凝土技术具有整体性好 、 施 工简便 、 耐久性好 、 地 形适应性 强等特点。以屈 家店枢纽上游右岸堤 防除险 加 固工程为例 ， 简要论述模 袋混凝土施工的技 术特 点、 工 艺要 求及 施工过程 中的故 障排 除等 ， 为类似 工程的施 工提 供一些参考 和借鉴。 关键词 ： 模 袋混凝土 ； 设计 ； 施 工； 屈 家店枢 纽 中图分类号 ： T V 4 2 1 文献标识码 ： B 文章编号 ：1 0 0 4 7 3 2 8 ( 2 0 1 1 ) 0 1 0 0 2 7 0 3 模 袋混凝 土技术 是我 国上世 纪 7 0年代末 、 8 0年 代初从国外引进的一种现浇混凝土新技术，采用土工 织物 ( 即模袋 ) 作 为载体 ， 通 过混凝 土泵将混凝 土充灌 进模袋成 型。它具有整体性优 、 耐久性好 、 地形适应性 强、 施工效率高、 可以在水下施工等特点。 因而被越来 越广泛地应用于河堤 、 航道 、 海挡等水利工程设施 中。 屈 家店枢 纽上 游右岸 堤 防除险 加 固工程 建设 采 用 了模袋 混凝 土技术 ， 通 过建设 各方 的共 同努 力 ， 模 袋混凝土施工任务圆满完成。 1 工程概 况 屈家 店枢纽 位 于永 定 河与北 运河 汇流 处 ，包 括 北运河节制闸、 新引河进洪闸、 永定新河进洪闸及3 5 k m河道 堤 防工 程 ， 枢 纽 总设计 流量 为 1 8 0 0 m 3 s ， 总 校核 流 量 为 2 2 0 0 m 3 s ，是天 津 市 城市 防洪 的北 大 门 。 上 述 3座水 闸先后 于 】 9 9 1 、 1 9 9 4和 1 9 9 9年进 行 了改建或 除险 加 固 ， 达到 了设计 防洪 标准 。 根据 天津城市防洪规划 ， 屈家店枢纽上游右 岸堤 防 为天津 市城市 防洪 圈 的一 部分 属 于一级 堤 防标准。 该堤防建于 1 9 7 0年 ， 因年久失修 ， 浆砌石护 坡 出现 风化 、 松 动 、 流 失及 局 部 塌 陷 ， 对 右堤 防洪墙 基础逐年淘刷 ， 影响防洪墙的稳定安全 ； 同时 ， 随着 枢纽水 闸改建 或 除险加 固的完成 ， 堤 防不 达标 、 与水 闸的正 常运行 相矛盾 的问题 凸显 出来 甚 至到 了威 胁闸本身安全 的程度 ，直接影响枢纽本身的安全与 达 标 ， 并 严重 威胁 天津市 区的安全 。 本次屈家店枢纽上游右岸堤防除险加固范围从 收稿 日期 ： 2 0 1 0 1 0 2 5 作者简介： 张松涛( 1 9 8 0 - ) ， 男， 工程师， 主要从事水利工程建设与管理工作。 桩号 0 + 0 0 0 0 + 3 1 0 ， 总长共计 4 1 0 1 1 3 。工程主要任 务是针对该段堤 防存在的问题 ，根据海河流域防洪 及天津城市防洪总体要求及管理需求 ，对其进行除 险加 固 。 以满足 屈家 店枢 纽 的安全 与达标 ， 进 一 步完 善天津 市 的城 市防洪 体系 。 2 模袋混凝土设计要点 2 1 工程 布 置 近 闸段 1 0 0 m( 0 + 3 1 0 0 + 4 1 0 ) ， 由 于 现状 坡 顶 较低( 5 0 m左右 ， 1 9 8 5国家高程基准 ， 下同 ) ， 较屈 家 店枢 纽上 常水 位 4 5 m稍 高 设计 采 用模 袋 混凝 土护 坡 。近 闸段 以上 0 + 0 0 O 一0 + 3 1 O范 围 内 ， 由于坡 顶较 高 ， 设 计在 常水 位 以上设 一马 道 ， 马道设 计 高程 5 2 5 m， 马道 以下 采用 模 袋混凝 土 马道 以上 至坡 顶 为浆砌石护坡。 2 ， 2工程 主要 设 计指标 模 袋混凝 土 护砌厚 0 2 5 m。模 袋混 凝土 沿现状 岸 坡进 行 布置 ， 在 坡脚 处将 模袋 沿 河底 平铺 4 m 近 闸段 0 + 3 l 0 0 + 4 1 0进行 全 断 面铺 设 ，坡顶 处 采取 挖齿槽埋置 ， 并采用 0 4 m厚现浇混凝土压重措施 ： 0 + 0 0 0 0 + 3 1 0段 在 马道 坡 顶 处 采 取 挖 齿槽 埋 置 的 措施 ， 在每块模袋的左侧预留 0 4 1 1 3 宽的搭接布 ， 底 部渗水通过两块模袋之间的缝隙排走 ，以保证混凝 土模袋 的稳 定 。 为满足 护坡 混凝 土对 强度 和耐 久性 要求 ，根 据 临近地 区模 袋混 凝土 施工 经验 ，本设 计 模袋 混凝 土 按 C 2 0 、 F 2 0 0考 虑 。 2 3 土 工模 袋技 术指标 ( 1 ) 本次 模 袋 混凝 土 护 坡 位 于马 道 以下 水 下 部 2 8 张松涛 ， 姜伟 ， 张钰 ： 模袋混凝 土在屈家店枢纽上游右岸堤 防除险加固工程 中的应用 2 0 1 1 年 2月 分 ， 因此选用无排水型编织布模袋， 且需满足表 1 所 列 技术 指标要求 。 表 1 土工模袋技术指标 ( 2 ) 设 计模 袋为 双层 ， 上层涤 纶 ， 下 层丙 纶 ， 厚 度 为 2 5 c m每块模 袋 的 长度 按设 计 护坡需 要 的长 度 加工 ， 在每块模袋上层预留混凝土充灌 口 间距根据 模 袋 的厚度 和充灌 能力确 定 。 ( 3 ) 模袋不允许有重缺陷， 如破损 、 断纱等 ， 对个 别轻缺陷点用黏合胶修补好； 模袋上下层的扣带间距 经现场试验确定 ； 模袋上下两层边框缝制采用 4层叠 制法 ， 缝制宽度不小于 5 1 2 m， 针脚间距不大于 0 8 c m。 2 4 混凝 土要 求 ( 1 ) 混凝土的配合 比既要满足设计强度和耐久 性的要求 又要满足混凝土的可泵行要求 必要时通 过 试泵送 验证 ， 并进 行必要 的调 整 。 ( 2 ) 混凝土的砂率低于 4 0 。 ( 3 ) 为保证混凝土的可泵送性、 便于工程施工 、 保证模袋施工质量 ， 一般要求坍落度为 2 1 c m。 混凝 土经时坍落度损失值 ， 可按表 2确定。 表 2 混凝土经时坍落度损失值 大气温度， 1 0 2 0 2 0 3 0 3 0 3 5 时坍落度损失 值( 掺 粉煤灰 和木5 -2 5 2 5 3 5 3 5 5 0 h 钙 经 1 ) ( 4 ) 混凝 土采用 现场搅 拌生 产 ， 必要 时 外购 商品 混凝 土满 足混凝 土 浇筑需 要 。 3 工程主要施工步骤和故障排除 3 1 现场 准备 ( 1 ) 水上边 坡整 理 ： 铺 设前按 照设 计要 求对 边坡 进行挖填整平 。 保证坡面平顺 ， 施工部位要夯实。 ( 2 ) 水 下边 坡 处理 ： 对 凹坡 回填 坡 面 ， 可 先用 抛 石体 回填 边坡 ， 3 2 模 袋铺 设 ( 1 ) 铺设模袋前先使用长臂挖机和抓 斗式挖泥 船进行河底清理 ， 清理挖 出来 的土方用船运至弃 土场 。 清理 基本 到位后 河 底采用 在挖机 斗上焊 上 2 5 m长 的槽 钢来 进行来 回刮动加 以整平 。 ( 2 ) 5 0 in模袋混凝土护坡 为一个单元工程 ， 模 袋按设计要求在工厂进行整片制作 ，每个模袋尺寸 须符合施工图纸的要求。铺设前注意沿水流方 向为 施工方向， 然后沿岸线施工方向铺设土工模袋单元， 铺设 中对 个别铺 设不 到 的部位采 用异 型单元 。对 号 入座 ， 施工程序方向与单元搭接同向。 ( 3 ) 模袋下放时 ， 潜水员先对其 四角进行固定 ， 固定前必须按照测量成果进行定位 ，以确保铺设准 确。 各部位高程符合设计要求锚 固位置的同时 ， 保持 布 面无折 皱 、 松 紧适度 ， 以便 于混 凝土 的充灌 。 ( 4 ) 相 邻模 袋用双 股线缝 接 紧密 ， 接 缝底 部采 用 幅宽 1 0 IT I 丙纶无纺布作为反滤垫层 。接缝保持顺 直 ， 缝宽要求最小， 并留有充灌收缩 的富余量。 ( 5 ) 模袋铺设 经监理 方检查合格 后方可进 行 充 灌 。 3 _ 3混凝 土灌 注 ( 1 ) 混 凝 土的灌 注利用 泵送将 混凝 土灌人 模袋 ， 自下 而上 按次序 进行 。 ( 2 ) 混凝土泵送距离不超过 5 0 i n ， 充灌速度控制 在 1 0 m 以内 ， 混凝 土泵 的出 口压力为 0 2 0 3 MP a 。 充灌混凝 土连续进行 ， 当模 袋 内混凝 土充灌将近饱 满 时 ， 暂停 5 1 0 mi n ， 待水分析 出后 ， 再灌至饱满 。模 袋 混凝土充灌找平 时 ， 在初凝前可采用人工踩平 。 ( 3 ) 泵送前用水泥砂浆 ( 1 ： 1 )润滑料斗、 泵体和 输送 管 内壁 ， 以减少泵 送 阻力 。开始压 送混 凝土 时 ， 要 比配合 比稍多加 1 0 水泥 ，使其流动性好些 ， 然 后用正常配合 比施工。 ( 4 ) 混凝土泵出口用钢管连接 ， 一直延伸至待浇 筑模袋的中间位置 ，在河道上的钢管与浮筒绑扎浮 于水面上 。然后， 接一段足够长的高压软管 。 高压软 管的长度满足不用移动钢管而能与所有的混凝土灌 注 口连通 ，同时在其 他混 凝土灌 注 口也事 先连接 好 几个 高压 软管 ， 用浮筒 浮 在水面 上 。 等前 一个混凝 土 灌注口结束后直接把钢管连接到另外的软管上继续 灌 注混凝 土 ， 从而节 约 时间 。 ( 5 ) 混凝土泵的布置与待浇注的模袋在同一直 线上， 避免弯管太多影响输送能力 ， 减少产生堵管的 可 能性 。混凝 土泵 的 出 口软管 由潜水 员伸 入模 袋上 的混凝土灌注口， 绑扎好后即可灌注混凝土。 ( 6 ) 混凝土灌注过程中潜水员必须经常进行观 察并在下面进行不停的踩动使混凝土能够顺畅地 流动 ， 从 而保 证模 袋 中混凝土 的充盈 。 待灌 注 I： 1 的混 凝土灌注量满足要求 ， 及时更换灌注口。 在最后一个 灌注 1：3 进行灌注时。应同时对实际灌注量与理论方 量 进行 比较 ， 避免灌 注不 足或超 灌 。 灌 注结束后 的混 凝土面高程应控制在要求 的范围内。 ( 7 ) 如发 生混 凝土堵 管现 象 时 ， 混凝 土泵 车压力 2 0 1 1 No 1 海河水利 29 骤减 ，输送管发生激烈震动 ， 立即停止泵送 ，并迅 速检 查堵 塞位 置 。对堵 塞 位置 立 即进行 疏通 ，如无 法疏 通 ， 立 即清洗管 道 ， 处理 后再 进行 泵送 。 ( 8 ) 混凝 土 的灌 注 施工 中 ， 必须 注 意 以下 事 项 ： 在下 设模袋 的 同时 ，用 细绳 将每 个灌 注 口用 活结扎 好 ， 细 绳 的另 一端 悬挂 在浮标 浮在 水 面上 ， 以减 少潜 水员 在水下 寻找灌 注 口的时 间 ； 灌 注将 近饱 满 时 ， 暂 停 5 1 0 m i n ， 待 模 袋 中 的水 分 析 出后 ， 再 灌 注 至 饱 满： 每个灌注口灌注结束后 。 用绳子将灌注 口扎死。 3 4 水上模 袋混凝土养护 水上部分模袋混凝土的养护采用与普通混凝土 养护相 同 的方 法进行 。 3 5故 障及 排 除 在模 袋混凝 土施 工过 程 中 。 有 时会发 生故 障 。 常 见 的故 障情形及 其排 除办 法如 下 。 ( 1 ) 堵 塞 现 象 ： 堵塞 常 出现 于泵 送 机械 料 斗 、 输 送管道及模袋内， 出现该故障的主要原因有 ： 泵送 机械 不正 常。应 选用 可靠机 械 ， 最好 能够进 行试 灌 。 骨料不合适。粗骨料粒径最大不能超过泵送管直 径的 1 3 。坍落度变化。要严格控制混凝土的坍落 度在 2 2 + 2 c m内。天热时应给管道洒水降温。 避免 日 晒 ， 防止管道 内出现结 实段 。停水停 电造成停 工过长 也容易使坍落度改变而堵塞。充填料配合比不合 适 。应严格控制充填料的配比。使其有 良好的和易 性 、 流动性 和泵 送性 。 ( 2 ) 鼓 胀现 象 ： 鼓 胀是 充填 厚度 明显不 均 匀 的结 果 ， 常出现在坡底或灌料 口。 防止方法是灌料应与其 灌料口齐平， 停泵 3 5 ra i n再泵人。 有时因泵与灌料 口距离远 ， 操作人员配合不好而超灌 ， 故在快灌满时 注 意 配合 ： 也 会 因袋 内控 制厚 度 的尼龙 绳 被 拉 断所 致 这时应暂停泵送 ， 往鼓处加载 ， 待袋 内料初凝再 继续 充填 。 ( 3 ) 模 袋 块 之 间 接缝 不 密 ： 一 般情 况 下 ， 相 邻 模 袋之间采用靠接 ， 接缝下面铺反滤无纺土工布。 如施 工不 善 会 出现 靠接不 紧 应在 泵送前 先 将两 块 的底 角靠 紧并 固定 ，充料 管先 灌底 部 ，辅 以调整模 袋 张 力 。如仍有 缝 隙 ， 可 以小模 袋灌 料 向缝 中挤入 。 ( 4 ) 充填 不饱 满或 者未灌 人 ： 充填 不 满 的应 打 开 原灌 口， 再进行补灌。未灌入的要另开灌 口， 灌 口应 放 在未 灌人 处 的中 间位置 。 开 口不 宜大 ， 灌后 应塞 人 单层土工织物并加荷载。 防止回流。 4 结语 模袋混凝土的应用 ， 不仅能减少周边地区的山体 石料开采 ， 还可 以减少抛石 材料和 生产水泥所 需原材 料用量及因其生产而产生的废气等污染源。 采用模袋 混凝土代替传统的抛石防护 ， 施工简便快捷 ， 且能进 行水下施 工 ， 解决 了抛石难 以准确定位 的难题 。模 袋 混凝土施 工一次灌 注成形 整体性好 、 施工 简便 、 速度 快、 防护面不需要常年维修 ， 成形后的坡面美观大方。 模 袋施 工 时无需 围堰 ， 可水 上水 下直 接施 工 ， 机械 化 程 度 高 、 施 工 的坡 面 面积 大 、 稳定 性好 。对于充 填 材 料 ， 在 满足 混凝 土设计 强度 的前 提下 ， 应 根据模 袋 的 型号选用骨料 ， 并 通过 现场试验 确定满足 模袋混凝 土 充填所要求的流动性及和易性的配合比。总之， 模袋 护坡 作 为一种 新 型的 防护工 具 ， 种 类较 多 ， 能满 足不 同工程 的需要 ， 可 以广 泛在海河 流域 推广应用 。 环球 水信 息 青 海 柴 达 木 盆 地 发 现 两 处 巨 型 地 下 水 青海地质部 门发现，过去一直 以为干旱缺水的 据悉，在格尔木发现的巨型地下水供水量可达 柴达木盆地其实有着丰富的地下水资源，这将为柴 1 0 0万 m 3 d ，在德令 哈发现的巨型地下水供水 量可 达木盆地资源开发提供水资源保障。 达 3 0万 m3 d 。 位于青海省西部的柴达木盆地 ，是 中国四大盆 青海省 国土资源厅厅长刘 山青说 ，这说明柴达 地之一， 盆地 内石油、 煤炭、 盐湖、 有色金属等各类矿 木盆地不是没有水 ， 而是科学合理开发不够。 如果做 产资源 富集， 享受有“ 聚宝盆” 的美誉。但是， 盆地 内 到科学合理开发，柴达木盆地 自有的地下水资源完 自然气候条件 比较严酷 ， 干旱少雨， 蒸发量远远高于 全可以满足各项资源开发对水资源的需要。 降水量。长期以来 ， 因水资源短缺， 盆地 内丰富的资 格尔木和德令 哈是柴达 木盆地 仅有 的两座城 源难以得到有效开发。 如今 ， 巨型地下水 的发现将会 市， 位置一西一东， 青藏铁路 自东 向西将两个城市相 改变这一局面。 连并贯穿盆地 ，目前柴达木循环经济试验 区大部分 通过地质工作者初步探明， 柴达木盆地 内的格尔 循环经济项 目分布在两城周边 ，巨型地下水 的发现 木、 德令哈山前平原区埋藏有调蓄能力极强的巨型地 将为这些循环经济项 目的建设提供水资源保障。 下水， 经勘查可提交一批大型、 特大型供水水源地。 ( 摘 自2 0 1 1 年 2月 1 1日新华网)