模袋混凝土在東蘇寨險工段防護(hù)工程中的應(yīng)用

□劉 沖 □陳桂華（扶溝縣水利局）

1.工程概況

賈魯河?xùn)|蘇寨險工段位于扶溝縣和西華縣交界處，工程區(qū)氣候?qū)俦眮啛釒^(qū)的北端，常年比較干燥少雨，多年平均氣溫為14.2℃，據(jù)統(tǒng)計多年平均水面蒸發(fā)量為1320mm，陸地蒸發(fā)量為550mm，多年平均降雨量約700mm，降雨特征不僅在年際上變幅大，且年內(nèi)降雨分布不均，主要集中在汛期7-9月，約占全年降雨量的70%。

東蘇寨險工段所在地貌單元屬黃河、淮河沖積平原區(qū)，地勢開闊較平坦，地形自西北向東南緩傾。場區(qū)微地貌為賈魯河平原河谷地貌，河槽寬約20余米，河道呈“S”形，主流靠近右岸。險工治理段位于彎道處，坐彎頂沖，河道右岸坍塌嚴(yán)重并在繼續(xù)發(fā)展。岸坡距離堤防僅寬約2m，鄰水邊岸坡呈近直立，現(xiàn)狀護(hù)坡大部被掏空或沖毀，危及堤防安全。

險工段設(shè)計治理樁號為XG0+000～XG0+234.33。現(xiàn)工程場區(qū)處右岸灘地地面高程54.268m，現(xiàn)狀河道河底高程約為50.00m。本次處理主要位于賈魯河右岸靠近扶溝縣一側(cè)，為賈魯河河流彎道的凹岸。河道治理標(biāo)準(zhǔn)為按5年一遇除澇標(biāo)準(zhǔn)疏挖河槽，20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)修筑堤防。

2.模袋混凝土方案的選擇

賈魯河?xùn)|蘇寨險工段位于扶溝縣和西華縣交界處。今年賈魯河流量較大，目前東蘇寨險工段處河道實測水位約為52.7m，高出基礎(chǔ)高程49.66m近3m，施工難度極大。

模袋混凝土與常規(guī)磚石及混凝土相比，具有適應(yīng)性強(qiáng)，施工人員少，施工速度快，占用施工場地少，土方開挖量少，無需填筑施工圍堰，可直接進(jìn)行水下施工，工程整體性強(qiáng)等特點，在河水較深難以采用常規(guī)護(hù)砌、護(hù)底的險工段治理工程中，更能體現(xiàn)其優(yōu)越性。結(jié)合實際情況和客觀因素，故采用模袋混凝土護(hù)坡方案。

3.模袋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 模袋形式的選擇

根據(jù)本工程等級、施工條件、風(fēng)浪和水流狀況、所能提供的資金和施工設(shè)備以及外觀要求等確定混凝土模袋選用機(jī)織針刺長絲模袋，模袋的形式選用帶排水點型鉸鏈?zhǔn)侥４＞唧w技術(shù)指標(biāo)見表1。

其它參數(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（SL/T225-98）。

表1 混凝土模袋物理性能指標(biāo)表

填充混凝土采用C20，F(xiàn)150，W6。配合比根據(jù)試驗確定。

3.2 模袋厚度的確定

土工模袋混凝土護(hù)坡厚度的確定，分別按下列方法計算，取其中最大值。

式中：C—面板系數(shù)，大板塊取1.0，有慮點版塊取1.5；

Hω、Lω—分別為波高和波長，mm；

B—垂直水邊線護(hù)面長度，m；

γω—水的容重，kN/m3；

re—混凝土或砂漿的有效容重，kN/m3；

m—邊坡角α的余切，m=ctgα

經(jīng)計算取模袋襯砌厚度為200mm。

3.3 模袋混凝土護(hù)坡抗滑穩(wěn)定分析

模袋在充灌滿混凝土后，由于自重產(chǎn)生下滑力，特別是袋內(nèi)混凝土未固化時，下滑的可能性最大，因此要驗算模袋與護(hù)坡面的摩擦力是否大于自重產(chǎn)生的下滑力，并滿足一定的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。

根據(jù)下列公式計算抗滑穩(wěn)定：

式中：KS—抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，一般不應(yīng)小于1.5；

W3、W2—分別為坡面、坡腳模袋混凝土的重力，kN/m3；

L3、L2—分別為模袋在坡面、坡角的長度，m；

θ—坡角（°）；

φ—模袋混凝土與坡面土界面之間的摩察角（無試驗資料時可取0.6～0.8）。

經(jīng)計算，邊坡采用1∶3。

3.4 模袋混凝土護(hù)坡排水設(shè)計

土工模袋混凝土護(hù)坡應(yīng)在模袋混凝土初凝前在模袋上開孔設(shè)置無砂混凝土塊進(jìn)行排水，排水孔的間距可取3～4m。

3.5 模袋混凝土護(hù)坡頂部及坡角設(shè)計

模袋混凝土護(hù)坡的頂部應(yīng)牢固封頂，以防止水流沖蝕坡土，并增加護(hù)坡的穩(wěn)定。封頂形式采取平封。平封延伸長度取0.5m，上部采用20cm厚干砌石壓頂。底角鋪至護(hù)腳鉛絲石籠頂部，并采用墜石沉腳。護(hù)坡范圍內(nèi)上下游兩側(cè)與不護(hù)坡段之間的接頭必須處理良好。接頭處理可采取順坡開槽，將模袋混凝土埋入槽中的方式。接頭分界處的坡面必須連接平順。開槽埋入深度上游端≥0.5m，下游端≥0.7m。

4.模袋混凝土護(hù)坡施工技術(shù)要求

4.1 基礎(chǔ)處理要求

施工前，將基底及邊坡的樹根、草皮、腐殖土及淤泥等雜物全部挖除。考慮到施工區(qū)域水流量較大，水位較高，模袋混凝土護(hù)坡端部及底層可用長臂挖掘機(jī)進(jìn)行開挖平整，修整基本到位后底層采用在挖機(jī)斗上焊上2m長的槽鋼來回刮動加以整平。對邊坡塌滑嚴(yán)重的部位用碎石土回填修補(bǔ)成型，碎石土中碎石含量為30%-35%，與同側(cè)上下游岸坡平順相連。

4.2 模袋鋪設(shè)固定要求

模袋進(jìn)場后按施工順序、方位預(yù)先分布于現(xiàn)場岸坡，沿岸線施工方向鋪設(shè)土工模袋單元，對過渡段采用異型單元進(jìn)行鋪設(shè)，對號入座，施工順序方向與單元搭接同向，展開時灌口朝上，檢查在運輸、搬運過程造成的破損情況（如有應(yīng)立即修補(bǔ)）。

由施工人員將Ф80mm的鋼管橫穿于模袋上端預(yù)設(shè)的布套內(nèi)，同一單元一次穿好。模袋下端用塊石進(jìn)行固定，預(yù)留余額5cm的模袋作為收縮余重。模袋上端定位后，找出模袋下端，用人工抬起模袋邊走邊放至原地面上，由施工人員將模袋拉開至指定界點并平直定位。相鄰模袋搭接時使用搭接布搭接并預(yù)留5cm左右的模袋作為收縮余重。模袋鋪設(shè)完成后，及時進(jìn)行混凝土的灌注。

4.3 模袋混凝土填充要求

正式充填前應(yīng)確保所有模袋呈濕潤狀態(tài)才開始施工。施工時先泵送一次水泥砂漿，以潤滑管道，并在過漿后立即進(jìn)行混凝土充填，充填順序應(yīng)由下而上，連續(xù)進(jìn)行，充填間隔時間不超過30min，充填速度宜在10-15m3/h，充填壓力宜為0.2-0.3MPa。

充填過程中，泵送與充灌操作人員之間應(yīng)隨時聯(lián)系，緊密配合，如發(fā)現(xiàn)流動不暢、堵塞、偏移情況，及時處理，充灌到位后及時停機(jī)。操作人員應(yīng)適時調(diào)節(jié)松緊器，保持模袋動態(tài)張力均勻。鋪布人員應(yīng)按順序同時將下塊待充模袋鋪設(shè)定位。相鄰塊體之間的連接，采用預(yù)先縫好,下層與下層、上層與上層分別縫牢，下層針腳可稀一些，上層密一些，確保整體性和外觀良好。

每一只灌口充填完畢，由灌口操作人員和水下施工人員相互配合將軟管緩緩拔出，換至另一只灌口充填。軟管拔出后應(yīng)快速扎緊灌口以防混凝土溢出。每一塊模袋充填完畢，換至另一塊模袋重復(fù)上述步驟繼續(xù)充填，直至完成充填施工任務(wù)。

4.4 模袋混凝土養(yǎng)護(hù)要求

由于部分模袋混凝土裸露在水面之上，因此，在模袋混凝土施工完成后，對露出水面部位需適當(dāng)進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間≥14d。

5.結(jié)語

雖然模袋混凝土施工工藝已經(jīng)較早得到了應(yīng)用，但是在扶溝縣進(jìn)行施工還尚屬首例。賈魯河干流扶溝縣城區(qū)段治理工程施工過程中在東蘇寨險工段采用模袋混凝土施工，對扶溝縣今后類似工程具有很好的借鑒作用。