模袋混凝土护坡在淮河入江水道工程中的应用.pdf

D OI ： 1 0 1 6 6 1 6 j c n k i 1 1 44 4 6 T V 2 0 1 5 0 9 0 0 6 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 2 3 9 0 6 0 ) 【 摘要】 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。 【 关键词】 模袋混凝土； 护坡； 河道； 施工； 应用 中图分类号 ： T V 8 1 文献标志码： B 文章编号：1 0 0 5 47 7 4 ( 2 0 1 5) 0 9 - 0 0 1 7 - 0 5 Ap 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 p r o t e c t i o n s l o p e i n H u a i h e - C h a n g j i a n g Wa t e r w a y P r o j e c t LI Yun z h o u ( C h u z h o u S h a h i R e s e r v o i r Ma n a g e m e n t O f fic e ，C h u z h o u 2 3 9 0 6 0 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n t h e p a p e r ， l e v e e r i s k r e m o v a l a n d c o n s o l i d a t i o n w o r k i n H u a i h e C h a n g j i a n g Wa t e r w a y P r o j e c t i s a d o p t e d a s a n e x a mpl eCo n s t r u c t i o n p r o c e s s，c o n s t r u c t i o n t e c hn o l o g y a n d pr e c a u t i o ns o f mo l d b a g c o n c r e t e p r o t e c t i o n s l o p e a r e b r i e fly i n t r o d u c e d ， t h e r e b y p r o v i d i n g r e f e r e n c e f o r t h e c o n s t r u c t i o n o f s i m i l a r p r o j e c t s Ke y wo r d s ：mo h t b a g c o n c r e t e；p r o t e c t i o n s l o p e c h a n n e l ；r i v e r wa y ；c o n s t r u c t i o n；a p p l i e a t i o n 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 人江水道 的重要组成部分 。高 邮湖大堤 防洪 标准采用 5 01 0 0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 凝施 工 工艺 1 1 施工准备 a 利用 船只在水 面打桩来把握 定位 ， 进 而得 到河 1 7 水利建设与管理三 旦 旦 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 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 5 m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 1 6 m 2 0 m， 每个模 袋的组成为4个 4 m x 2 0 m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 1 6 m( 顺水流方 向) 、 宽 2 0 m( 垂直水流方 向) ， 坡比 1 ： 3 、 坡长 2 0 m、 高程 +1 5 m+ 8 m。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 。 1 8 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 1 0个左右的人 工 ， 2 4 h便可完成 充填混凝土 2 0 0 3 0 0 m 。造价 4 9 0 5 5 0元 m 。 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 。 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 ， 昆凝土 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 l O O m施工半径 ， 因此以 2 0 0 m岸线作为一个单元 ， 完成一个施工段后再移位。 李云洲 模袋混凝土 护坡 在淮河入江水 道工程中的应 用 b 混凝土 输送 管道 铺设 。泵送 混凝 土 的管 道使 用 1 2 5钢管 ， 在 与模 袋 布 冲灌 连 接处 ， 采 用 34根 q S 1 0 0 m m 5 0 0 0 m m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 2 0 c m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 4 0 e ra、 直径 3 0 e ra左 右。模袋及 其缝 合 处 的缝隙应能承受 1 0 MP a 的膨胀压力 。 3 2 4 模袋铺设及 固定 a 模袋铺设流程： 卷铺模袋一设定位桩一安装张 紧装置一 铺展模 袋一铺 设时压 载一拉 紧上缘 固定索 。 如图 2所示 。 b 卷铺模袋 ： 将钢管穿人 上 、 下缘钢 管套 中 ， 把下 缘钢管作为轴 ， 将模袋卷成卷。 b f f f ff f f 厂 O 0 。 模袋单幅拼缝宽4 “ 灌 沿 奎 生 o 一 图2 模袋铺设流程 c 设定位 桩 ： 在距 模 袋 上缘 1 5 2 0 m 处 ， 设 定 位桩 ， 间距 1 2 m。 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 3 0 e ra， 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 2 8 d 强度 比普通试模成 型混凝 土 2 8 d强 度高 3 0 4 0 ， 其中 1 ： 2 7 J 泥砂浆高 4 0 ， 细砾混凝土高 3 0 。机灌 强度应 比非 机 灌模 袋混 凝 土高 。建议 按 2 0 1 5 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 水泥 砂 砾 水 H ， c m Dm ra m 坍落度 e m 扩散度 c m 含气率 水灰 比 砂率 引气减水剂 ( k m ) ( k s m ) ( k 昏 m ) ( k g m ) 1 5 l 5 2 3土 2 5 0 5 5 3 5 0 6 5 O 6 5 3 8 2 9 3 8 6 3 7 2 4 9 木钙 3 e 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 ， 防止堵塞时问过长 ， 一般不得 超过 1 9 水利建设与管理 2 0 1 5 年 第 9 期 3 0 m i n ， 超过 3 0 ra i n 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 81 2 m h ， 充填压力为 0 3 M P a 。 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 1 4 d 。 4 技术参数 4 1 模袋技术参数 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 材 单位面 成型厚 径向抗 纬 向抗 C B R顶 垂直渗 积重量 充灌 质 材料 度平均 拉强度 拉强度 破强度 透系数 ( g m 。 ) 值 mm ( k N m) ( k N m) k N ( c m s ) 丙 C 2 o 混 1 0 2 2 9 O 2 0 0 4 4 0 4 0 0 3 5 纶 凝土 1 O一 3 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。 2 0 表 3 土 工 布 物 理 t性 能 指 标 单位面 抗拉 C B R顶 材质 积重量 厚度 撕破 强 强度 破强度 备 注 mm 力 k N ( g m ) ( k N m) k N 丙纶 、 3 0 0 2 4 l 1 0 1 8 0 2 8 谈 j ， T 2 3 9 锦纶 2 0 0 5标准检测 表 4 模 袋 混 凝 土 性 能 指 标 使用 混凝 土 水灰 配合 比水泥： 设计 比 坍落 骨料粒 部位 度 c m 径 m m 粉煤灰： 碎石： 备 注 标号 ( w c ) 粗砂 约 按 J _r J 2 6 8 丙纶 、 C3 ( 】 0 6 0 2 2 2 5 2 O 试验室 试配 9 6等规范 要 锦纶 确定并报批 0 6 5 求 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 D g 5 0钢管 ， 钢 管 长度 比模袋 多 出 5 0 c m。 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 3 0 c m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1 二 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 没时 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。 李云洲 模袋混凝土护坡在淮河入江水道工程中的应用 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。 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 2 0 0 ra m 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 减少不必要的时问浪费 ， 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 3 M P a为宜 ， 充灌疏 导 混凝土 的灌 注速度应该 控制在 1 01 5 m。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 2 0 1 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。 参考文献 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 ， 2 0 1 4 ( 2 7) ： 1 4 9 1 5 0 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， 2 0 1 4 ( 1 1 ) ： 6 6 4 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， 2 0 1 2 ( 9 ) ： 1 0 5 1 0 7 I I t I - I | - 0 l - 蔓I ( 上接 第 5 0页)前期遗址 及重 建后对 生态环境 的改 变 等潜在威胁 。依靠当前经济政策 、 发展机遇 ， 必须充分 利用已有资料及已有经验 、 整合内外部资源、 还惠于民 等多方面实现 昆明池 重建及 深度 开发 ， 促进 经 济社 会一环境一文化和谐发展 。 参考文献 1 李令福 汉昆明池的兴修及其对长安城郊环境 的影响 J 陕西师范大学学报( 哲学社会科学版) ， 2 0 0 8 ， 3 7 ( 4 ) ： 9 1 9 7 2 刘 慧 ， 孙 世群 S WO T分 析法 在城 市 环境 规划 中 的应 用以安庆市为例 J 环境科学与管理 ， 2 0 1 1 ， 3 6 ( 2 ) ： 】 0 7 1 1 1 3 中国社会科学院考古研究所 ， 西安市文物保护考古研究院 阿房宫与上林苑考古队 西安市汉唐昆明池遗址区西周遗 存的重要考古发现 J 考古 ， 2 0 1 l ( 1 1 ) ： 3 _ 6 4 黄盛璋 西安城 市发展中的给水问题以及今后水源的利用 与开发 J 地理学报 ， 1 9 5 8 ， 2 4 ( 4 ) ： 4 0 6 - 4 2 6 5 傅功振， 樊列武 长安斗门牛郎织女传说考证与 民族文化 内涵 J 民俗研究， 2 0 0 8 ( 2 ) ： 2 1 2 - 2 3 0 6 王作 良 汉唐长安昆明池的功用及其文化与文学影响 J 长安大学学报( 社会科学版) ， 2 0 1 0 ， 1 2 ( 3 ) ： 1 8 2 3 7 陈清埋 西汉水利工程与城市建设研究 J 规划师， 2 0 1 4 ( 7 ) ： 1 9 4 1 9 8 8 雷东霞 ， 马光 都邑发展与水环境从西安城市水环境 的历史变迁看可持续 发展生态基础 J 华中建筑 ， 2 0 0 3 ， 2 1 ( 1 ) ： 6 0 6 1 2 1