模袋混凝土技术在南水北调江都站改造工程中的应用.pdf

第 8卷O 2 2 0 1 0年 7 月 南水北 调与 水利科技 S o u t h - t o - N o r t h Wa t e r T r a n s f e r s a n d Wa t e r S c i e n c e & T e c h n o l o g y Vo 1 8 S u p p J u 1 2 0 1 0 模袋混凝土技术在 南水北调江都 站改造工程 中的应用 邵林 ， 汤建忠 ( 江苏省江都水利工程管理处， 江苏 江都 2 2 5 2 0 0 ) 摘要： 模袋混凝土是我国2 o世纪 8 O年代从国外引进的一项现浇混凝土新技术 ， 2 0 0 5年应用于南水北调江都站改 造工程中。介绍了模袋混凝土的参数设计及施工方法， 对驳船滑道法和水下铺灌法两种施工方法进行对比分析， 简 述了各自的优缺点， 并提出施工中需要注意的事项。 关键词： 模袋混凝土； 质量控制； 应用 中图分类号 ： T V6 8 ； TV5 4 文献标识码 ： B 文章编 号： 1 6 7 2 - 1 6 8 3 ( 2 0 1 0 ) 0 0 2 0 0 2 5 0 2 A p p l i c a t i o n o f Mo l d B a g C o n c r e t e i n J i a n g d u P u mp i n g S t a t i o n o f t h e S o u t h - t o - N o r t h Wa t e r T r a n s f e r P r o j e c t S HAO Li n。 TANG J i a n - z h on g ( J i a n g d u Wa t e r C o n s e r v a n c y Pr o j e t ， J i a n g d u 2 2 5 2 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：Mo l d ba g c o n c r e t e t e c h n o l o g y i s a n e w t e c h n o l o gy o f c a s t - i n - s i t e c o nc r e t e t h a t imp or t e d f r o m a b r o a d i n t h e 1 9 8 0 s Th i s t e c hn i c a l wa s a p p l i e d t o t h e J i a n g d u P u mp i n g S t a t i o n i n 2 0 0 5 Th i s p a p e r i n t r o d u c e d t h e p a r a me t e r d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n me t h o d o f mo l d b a g c o n c r e t e An d c o mp a r e d t wo c o n s t r u c t i o n me t h o d s ， wh i c h we r e b a r g e s l i d e a n d c a s t c o nc r e t e un d e r wa t e r me t h o d s a n d b r i e f l y d e s c r i b e d t he r e me r i t s a n d d r a w- b a c k s Fi n a l l y， a t t e nt io n ma t t e r s i n t h e c o n s t r u c t i o n we r e a d v a n c e d Ke y wo r d s：mo l d b a g c o n c r e t e ； q ua l i t y c o n t r o l ； a p p l i c a t i o n 1 工程概 况 江都东西闸之间河道位于江都水利工程管理处江都抽水 泵站南侧， 东起新通扬运河江都东闸， 西至新通扬运河江都西 闸， 全长 1 4 7 k m， 该段河道呈东西走向， 是江都水利枢纽实 现东引、 北送、 排涝等功能的重要配套工程， 也是南水北调东 线一期的重要工程。2 0 0 5年 1 2月， 为改善泵站进水条件， 提 高江都站的抽水效率 ， 充分发挥工程效益， 对该段河道进行了 清淤疏浚， 由于河道两边普遍存在粉砂土， 且高程 0 5 - 8 0 m河坡常年处在低水位以下， 此段设计采用模袋混凝 土护坡型式。 2 模袋混凝土的作用 模袋混凝土技术是我国2 0 世纪 8 O年代初从国外引进的 一 项现浇混凝土新技术， 它采用织物模袋做软模具， 通过混凝 土泵将砂浆或混凝土充灌进模袋成型， 起到护坡、 护底、 防渗 等作用。它具有很多的优点： 模袋施工采用一次喷灌成型， 施工简便、 速度快； 模袋能适应各种复杂地形 ， 特别在深水 护岸、 护底等不需填筑围堰， 可直接水下施工， 机械化程度高， 所护坡面面积大、 整体性强、 稳定性好， 使用寿命长； 土工模 袋具有一定的透水性， 在混凝土或水泥砂浆灌入以后， 多余的 水分通过织物空隙渗出， 可以迅速降低水灰比， 加快混凝土的 凝固速度， 增加混凝土的抗压强度。 3 模袋混凝土参数设计 根据工程的性质、 防护 目的、 地形条件、 水文地质、 水流条 件以及工程的重要性等综合考虑选用模袋的类型， 其基本参 数设计包括 ： 模袋厚度确定、 边坡稳定分析、 混凝土配合 比设 计等。 3 1 模 袋 混凝 土厚度 模袋混凝土厚度应满足护坡坡面有局部地形不平等因素 而引起的弯曲应力和风浪所产生的浮力以及冰推力导致护坡 模袋沿坡面滑动等要求， 经模袋混凝土抵抗弯曲应力所需厚 度及抗浮动所需厚度计算 ， 确定充填混凝土的厚度 。本地区 平均气温零度以上， 故无需考虑抗冰推所需要的模袋厚度。 抗浮动所需厚度的计算公式 ： 。 。 c ( ) 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 5 1 8 作者简介 ： 邵林 ( 1 9 7 7 一 ) ， 男， 江苏泰兴人 ， 工程师 ， 主要从 事工程建设管理工作 。 第 8卷 O 2南水北调与水利科技 2 0 1 0年 7月 式中： r 面板系数， 大板块取 i O ， 有滤点板块取 l _ 5 ； 分别为波高和波长( m) ； L一垂直水边线护面长度( m) ； 一水 的容重( k N m 3 ) ； 一混凝土或砂浆 的有效容重 ( 1e q m3 ) ； 珩一边坡角 口的余切， 研=c t g a 。 设计采用的无滤点、 混凝土模袋， 混凝土设计厚度为 1 5 c m， 小于按( 1 ) 计算出来的抗浮厚度。 3 2 抗 滑稳 定性 模袋混凝土抗滑稳定计算主要取决于模袋混凝土自重所 产生的滑动力和模袋与边坡土壤之间所产生的摩擦力。其抗 滑稳定安全系数可按( 2 ) 式： F一 墼 “L2 s i n a 。 ( 2 ) 式中： 、 L 3 一模袋长度( m) ； a 一坡角 o ) ； 一模袋与坡面间 摩擦系数， 应由试验测定， 无试验资料时， 可采用 一0 5 ； 一 安全系数。 本工程在一8 0 1T I 底高程处沿河底设 2 I n宽的模袋混凝 土阻滑， 局部采用抛石压脚。 3 3混凝 土及其 配合 比设计 模袋混凝土要求有 良好的和易性和流动性 ， 易于泵送。 施工用模袋混凝土配合比和原材料， 除符合 港 口工程混凝土 施工规范 规定外， 还应符合下列要求。 当厚度小于 2 0 c m 时， 粗骨料允许最大粒径 1 5 O 2 5 0 m m， 当厚度大于 4 0 c m 时， 粗骨料允许最大粒径 2 5 0 r l2 I-f l ； 模袋混凝土塌落度不宜 小于 2 O c m， 同时还应经常在混凝土泵管道出口处取样， 在施 工充灌时视情况作动态调整。 本工程采用的模袋混凝土配合比为： 水泥： 砂： 碎石： 粉煤 灰一1 ： 1 4 2： 2 2 4 8： 0 1 5 ， 水胶比 0 5 ， 水泥用量 4 4 0 k g m。 ， 砼塌落度 1 6 2 0 c m控制 。 4 模袋混凝土施工 在江都东西闸之间河道模袋混凝土施工过程中， 采用先 灌后铺( 驳船滑道法) 和水下铺灌法在东西两侧同时施工。 4 1 驳 船 滑道法 驳船滑道法施工将滑板安放在工程船上， 先在滑板上铺 好模袋布， 排头挂在锚固桩上并固定 ， 然后通过充灌管路向模 袋内充灌混凝土 充灌同时人工踩动助流， 保证模袋混凝土充 灌饱满， 满足设计的质量要求， 模袋充灌好后， 控制工程船后 移， 将充灌好的模袋沉放就位。模袋固定采用地锚定位桩方 法， 模袋在滑板上摊铺后， 采用钢管将模袋排头加筋带环连成 整体， 将穿插钢管与定位锚固桩间用钢丝绳索联结固定， 确保 模袋退铺沉放就位时排体不发生位移。 模袋沉放时， 控制工程船往河中移动 ， 使模袋离开滑板铺 设到岸坡上。沉放过程中， 工程船移动听从轴线控制测量人 员的指挥， 保证模袋轴线准确。同时潜水员在水下同步进行 模袋搭接情况的探摸。发现模袋间隙偏差过大则立即通知船 二 人员暂停退铺沉放模袋， 并将滑板稍稍向上提起 ， 使滑板端 部的模袋离开河床， 通过左右锚缆调整工程船位置， 待模袋间 隙满足要求后再将滑板放下， 继续进行模袋的退铺沉放工作 ， | ； l 女 摊 | 撩 女 | 雠 挺 j ￥ 确保模袋间隙满足设计要求。沉放过程中， 随时检查模袋排 头的固定情况， 确保模袋移动速度与工程船移动速度相同， 不 致模袋产生变形。 4 2 水 下铺 灌法 水下铺灌法施工的主要工艺流程为： 准备工作、 测量放 样、 模袋铺设、 充灌混凝土。就是在平整好的护坡基层面上， 先将空的模袋铺设就位 ， 然后进行混凝土的充灌。模袋铺设 时， 先沿坡顶距模袋上缘 1 5 2 0 1T I 处设定位桩， 间距为 1 2 1 T I ， 且每块模袋不少于 4根， 同时在定位桩上设紧张器， 并与模袋上端的钢管相连接。将模袋所有注入口扎紧， 并将 模袋卷紧， 利用人力自上而下顺坡将模袋滚铺， 随铺随压砂袋 和碎石袋。水下部分通过潜水员紧密配合， 按照测量放样的 位置 ， 将模袋准确定位 充灌后的模袋坡顶、 坡脚及时进行锚 槽回填覆盖和压脚棱体施工。锚固采用在坡面上适 当的地 方， 打锚固桩。 4 3两种方 法 的对比分 析 模袋混凝土护坡施工充灌工艺， 两种方法既有共同点也 各有各的特别要求和适用条件。 在坡面平整、 测量放样、 混凝土制作以及灌注后的养护方 面， 两种施工方法都是一致的， 只要根据设计的施工内容， 按 照相应的施工规范均可满足要求。但在模袋铺设、 质量控制 和成本构成等方面， 各有优势。 驳船滑道法施工模袋大小受滑板大小的限制， 造成护坡 的分缝较多， 容易形成分缝开裂或者错位， 护坡的整体性较 差， 但充灌全部在水上完成 ， 能够确保模袋混凝土的强度、 充 灌的饱满度及厚度， 成本构成主要是船舶设备费加模袋混凝 土费用 ； 水下铺灌法尺寸限制少 ， 使得护坡整体性较好而且美 观， 但受河道水深以及水流影响较大会因模袋膨胀受阻而造 成灌浆欠饱满， 成本构成主要是潜水员的操作费加模袋混凝 土费用。 5 质量控制及注意事项 5 1 质量控 制 模袋生产厂家应按批提供出厂合格证、 国家认可的质 量检测单位出具的技术性能鉴定书或试验报告； 模袋混凝 土强度采用在充灌口按有关规定取样 ， 先灌入相同材质的小 模袋( 1 5 c mX1 5 0 c m) 中， 吊置 1 0 2 0 rai n ， 取出再装入标准 试模成型的方式检验； 模袋护坡护底的允许偏差、 检验数 量和检验方法按有关规定严格执行； 铺设过程中， 严格控 制铺设质量， 遵循“ 四先原则” ： 即先下后上， 先左右后中间， 先 上游后下游， 先标准断面后异形断面， 防止模袋在充灌过程产 生偏移和移位。 5 2 施 工 注意事项 混凝土灌注前应用清水冲洗湿润管道， 然后用水泥砂 浆润滑管道。陆上部分的模袋充灌在冲灌前应洒水湿润； 灌注将近饱满时， 应暂停 5 1 0 mi 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， 必须用绳子将灌 ( 下转 第 4 7页) 秦建文等 石家庄市入河排污口变化趋势分析 人宣传水资源缺乏的现状， 水污染的危害性 ， 使全社会形成共 识， 节约水资源， 防止水污染是每个人的责任和义务。 建立健全配套法规。尽快制定石家庄市资源保护办 法及其它有关法律规定， 进一步明确水行政主管部门的监督 管理职能， 依法对河流、 湖泊、 水库以及地下水资源实行统一 的管理与保护 。 加强职能管理体系的建设。应设置专门管理机构或 在现有的水行政或河道管理单位配备专门人员对人河排污问 题实施监督管理 。 推行人河排污许可和入河排污收费制度。对 向河道 排污的单位实行排污许可和收费制度 ， 对于有几个厂矿合用 一 个排污口的视厂矿排污规模按比例缴纳排污费， 对超标排 放单位从严处罚。 按已划定的水资源保护区， 制定措施保证水体功能正 常发挥。根据石家庄市 2 0 0 2年制定的 石家庄市水资源保护 规划 ， 建立具体可行的措施， 使污水排放达到允许标准 ， 保证 各河道、 湖泊、 水库的水体功能正常发挥。 建立对人河排污 口的水质水量监测制度。石家庄市 水环境监测部门应在做好河、 湖 、 库水质、 水量监测的同时， 增 加对入河排污口的定期和不定期的监测， 及时向水行政主管 部门提供入河排污口的水质水量动态， 以便有针对性地对防 治水污染实行监督管理。 实行“ 谁开发、 谁保护和谁污染、 谁治理” 的原则， 严格 执行水资源许可和收费制度。对于严重污染地表水或地下水 而又难以治理的企业， 应严格执行“ 关 、 停、 并、 转” 政策， 否则 水利部门应有权不予供水， 认真执行环境影响评价制度。对 于扩建、 改建和新建项目应严格执行“ 三同时” 的规定。 严格实施限制排污总量意见 ， 逐步改善水环境质量。 石家庄市 2 0 0 7 年制定了 石家庄市纳污能力及限制排污总量 意见 ， 该 意见 根据石家庄市社会经济现状和发展战略， 结 合实际情况， 对全省水资源保护和水污染控制问题， 有 目标 、 有重点、 有措施、 有步骤地制定了实施方案。我们只有逐步实 施这些方案， 才能有效地控制水污染、 改善水环境质量， 积极开展废污水综合利用研究 ， 合理利用污水， 变 害为利 ， 使污水资源化 。废 污水的再生利用工作 ， 首先应 从厂矿企业抓起 ， 改革现有工艺流程 ， 引进先进技术 和设 备， 推广一水多用 ， 提高水 的重复利用率 ， 严格控制跑、 冒、 滴 、 漏， 以最大限度的减少新鲜水补给， 降低废水排放量 。 污水用于农灌必须符合灌溉标准， 避免引起土壤 、 蔬菜、 粮 食和地下水的污染 。因此 ， 应在污灌方法 、 污灌效应等方 面进行深入研究 推广科学 的污灌新技术 ， 采用科学 的引 污灌溉法 ， 减轻河流污染负荷， 使农业缺水在一定程度上 得 到缓解 。 多部门联动， 分步实施， 切实提高水环境质量。石家 庄市水资源保护工作的 目标都已明确提出， 并已将污染物应 消减量分解到各个县( 市、 区) ， 各级政府及相关职能部门切实 负起责任， 结合本部门职责， 制定切实可行的实施方案， 分步 实施 ， 抓好落实， 将限制排污总量意见落到实处， 给石家庄老 百姓创造一个更加优美的生活环境。 参考文 献： E 1 3 任立新 ， 冯亚楠， 王雁 黄河干流青甘段排污口调查及评价E J 3 人民黄河 ， 2 0 0 5 ， ( 1 ) E 2 3 石家庄市水利局， 石家庄市水文水资源勘测局 石家庄市第二次 水资源评价报告 R 2 0 0 6 年 E 3 3 GB 8 9 7 8 1 9 9 6 污水综合排放标准 E s 3 ( 上接 第 2 6页) 注口扎死； 必须保证混凝土泵的运行可靠性， 一旦产生堵管 现象， 应及时处理； 充灌速度控制在 l 0 b1 5 m3 h范围内， 出口压力以 0 2 O 3 MP a 为宜； 模袋充灌成型后 ， 应及时用 水将模袋表面和滤点孔内的灰渣冲洗、 清理干净， 并进行养护。 6 结语 江都站是老工程的加固改造 ， “ 工程建设必须服从工程运 行， 工程改造必须结合工程现状” ， 施工期水情调度等工作相 当繁重， 工期控制、 质量、 安全管理十分困难。由于模袋混凝 土可以水下施工， 具有不需要排水、 断航等优点， 能确保施工 时江都站正常排涝运行。同时由于施工质量的保证， 能有效 地防止水流的冲刷， 增强护坡 的防渗能力， 达到了设计效果 ， 提高模袋混凝土技术经济效益和社会效益。 参考文献： E 1 3 江都水利枢纽志 编纂委员会 江都水利枢纽志E M 南京： 河 海大学 出版社 ， 2 0 0 4 E 2 南水北调东线第一期工程长江至骆马湖段( 2 0 0 3 ) 年度工程江都 站改造工程初步设计E R 3 江苏： 江苏省水利勘测设计研究院， 2 0 0 4 3 王宏江， 朱永庚， 张彤宇 模袋混凝土技术在水利建设中的应用 E J 3 天津市科学技术期刊 ， 2 0 0 6 ， ( 8 ) ： 2 0 2 2 E 4 苏战军， 吴晓强 水下模袋混凝土护坡护底施工技术 J 浙江水 利科技 ， 2 0 0 8 ， ( 3 ) ： 1 5 1 8 E 5 3 G B 5 0 2 8 6 9 8 ， 提防工程设计规范E s 3 E 6 3 郑万勇， 吴韵侠， 郭立杰 应用混凝土模袋防护黄河堤脚的研究 E J 3 中国水利， 2 0 0 4 ， ( 3 )