圍堰填筑水下模袋混凝土施工

黃君香

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川成都 610091)

1 工程概況

漢江興隆水利樞紐屬于南水北調(diào)中線水源工程，從右到左依次由泄水閘、船閘、電站廠房、魚道、兩岸灘地過流段等組成。其一期土石圍堰由上橫圍堰、下橫圍堰、左側(cè)縱向圍堰及右側(cè)縱向圍堰即原漢江右岸大堤四部分組成。因其左側(cè)縱向圍堰緊鄰左岸的導(dǎo)流明渠，為防止導(dǎo)流明渠右岸邊坡長期被水流掏蝕引起邊坡失穩(wěn)，危及左側(cè)縱向圍堰安全，須對(duì)導(dǎo)流明渠右岸及渠底進(jìn)行護(hù)砌。考慮到該項(xiàng)目工期緊且為水下施工，而模袋混凝土技術(shù)具有施工簡單、效率高且可直接在水上或水下進(jìn)行施工等特點(diǎn)，最終選擇澆筑25 cm 厚的護(hù)坡、護(hù)底模袋混凝土以起到防沖保護(hù)的目的，保證圍堰的正常運(yùn)行。筆者結(jié)合該工程特點(diǎn)，概述了水下模袋混凝土的施工工藝，供參考。

2 水下模袋混凝土的施工

模袋混凝土覆蓋部位為左岸縱向圍堰堰頭部位的導(dǎo)流明渠部分底板、右邊坡和左縱圍堰左側(cè)灘地。模袋混凝土工程施工內(nèi)容包括:坡面整理、無紡布鋪設(shè)、展鋪模袋、充填混凝土、養(yǎng)護(hù)等內(nèi)容。本項(xiàng)目模袋混凝土設(shè)計(jì)總工程量為37200 m2，厚度為25 cm。

2.1 施工布置

施工現(xiàn)場(chǎng)布置一臺(tái)90 kW 柴油發(fā)電機(jī)組，一臺(tái)HB60電動(dòng)混凝土泵機(jī)，將土工無紡布及模袋堆放在施工現(xiàn)場(chǎng)以方便施工。施工用電(包括照明)由一臺(tái)90 kW 柴油發(fā)電機(jī)組供給，施工道路利用現(xiàn)有施工道路。100 t 級(jí)駁船一艘(水上作業(yè)平臺(tái)②)，200 t 級(jí)駁船三艘(水上作業(yè)平臺(tái)①)。

2.2 施工程序

模袋混凝土施工程序?yàn)?施工準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→清基及開挖→水上作業(yè)平臺(tái)①、②定位→無紡布和模袋鋪設(shè)與定位→泵機(jī)就位，接入混凝土軟管及檢查灌口→充灌混凝土→質(zhì)量檢查→現(xiàn)場(chǎng)清理→資料整理、竣工驗(yàn)收→人員、設(shè)備撤離。

2.3 施工方法

2.3.1 施工測(cè)量放樣

根據(jù)業(yè)主與監(jiān)理工程師提供的平面坐標(biāo)和高程控制點(diǎn)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)藍(lán)圖放樣，在施工現(xiàn)場(chǎng)建立了四等級(jí)首級(jí)平面控制網(wǎng)和四等高程控制網(wǎng)，控制點(diǎn)采用現(xiàn)場(chǎng)混凝土標(biāo)墩，各控制點(diǎn)組成的三角不得小于30°。

2.3.2 模袋水下搭接

縱向搭接(順?biāo)鞣较?:由于在水下無法實(shí)現(xiàn)縫接，一般只能采用水下搭接的方法。按照已經(jīng)制作好并用于現(xiàn)場(chǎng)的模袋的寬度，每8～16 m為一搭接單元，搭接方向?yàn)樯嫌未钕掠危罱訉挾葹?0 cm(圖1)。

橫向搭接(垂直水流方向):模袋材料采用丙綸材質(zhì)，其技術(shù)指標(biāo)為:模袋質(zhì)量≥400 g/m2，水下模袋主要為潛水員鋪設(shè)。由于模袋自重較大而無法鋪設(shè)，考慮到模袋的重量大小和施工方便，并根據(jù)水下鋪設(shè)時(shí)的不同長度，確定每8～16 m 為一搭接單元。由施工人員在岸上把在廠里生產(chǎn)的模袋(4 m 寬)縫接成8 m 或16 m 寬。為了水面以上部分的整齊美觀，對(duì)水面以上部分不采用搭接而考慮采用直接縫接的方法，每50 cm 系連接模袋的帶繩(圖2)。

圖1 模袋水下縱向搭接示意圖

2.3.3 模袋的鋪設(shè)

圖2 模袋縱向水下連接示意圖

模袋鋪設(shè)程序:卷鋪模袋→設(shè)定樁位→張緊裝置安裝→鋪展模袋→鋪設(shè)后壓載→拉緊上緣固定索。

先把縫接好的模袋在岸上展開，將φ80鋼管穿在模袋中預(yù)先縫制的穿管布里，然后用鋼管樁固定在坡頂，再用繩子栓在模袋的下端(多道)由施工人員在水上作業(yè)平臺(tái)②上用已栓好的繩子慢慢拉入水中，直至拉到設(shè)計(jì)位置，然后固定在水上操作平臺(tái)②上，最后由潛水員在水下把系帶繩扣好，第一塊模袋鋪設(shè)時(shí)需在上游設(shè)置定位樁，每根定位樁均需配置一只張緊裝置，作為調(diào)整模袋上下位置的工具。

模袋徑向強(qiáng)度≥2200 N/5 cm，緯向強(qiáng)度≥2000 N/5 cm，經(jīng)向伸縮率≤35%，緯向伸縮率≥30%。此外，由于在灌注模袋混凝土?xí)r縱橫向均會(huì)產(chǎn)生收縮，為確保模袋成型后的位置，在鋪設(shè)模袋時(shí)需預(yù)留縱橫收縮余量，一般情況下，模袋縱向收縮率約為1%，橫向收縮率為5%，縱向富裕量留在模袋上端，橫向富裕量留在相鄰模袋的接縫處。

在鋪設(shè)過程中盡量避免施工機(jī)械或人為破壞，一旦發(fā)現(xiàn)模袋破壞，應(yīng)立即更換破損部分或進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

2.3.4 水上操作平臺(tái)布置

由于模袋施工時(shí)的水面寬度較寬，施工過程中必須有水上作業(yè)平臺(tái)配合施工，本項(xiàng)目采用定位船作為施工平臺(tái)。

2.3.5 無紡布的鋪設(shè)

無紡布鋪設(shè)采用和模袋相應(yīng)的鋪設(shè)方法進(jìn)行鋪設(shè)，水下部分通過搭接連接。無紡布采用自下而上鋪設(shè)，上、下端預(yù)留2 m 以上長度，分別埋入錨固溝內(nèi)，以防止無紡布滑動(dòng)。

2.3.6 混凝土充灌

每一單元模袋鋪設(shè)完畢，由潛水員下水檢查模袋的位置是否正確，經(jīng)檢查和調(diào)整符合要求后，方可充灌混凝土。

混凝土輸送泵管通過水上作業(yè)平臺(tái)接到相應(yīng)的充灌位置，混凝土采用6 m3混凝土攪拌車運(yùn)到泵機(jī)受料口，由輸送泵泵送入倉，充灌時(shí)泵管與充灌扣扎牢靠，因模袋的CBP 頂破強(qiáng)度≥4000 N，當(dāng)泵管鉛直插入模袋施工時(shí)，在泵管出口處設(shè)置減沖擋板，以防止混凝土直接擊打在下層模袋上而造成模袋破損出現(xiàn)事故。

首先，施工人員把軟管(混凝土輸送泵管)用繩子緩放到水下模袋充灌口位置附近，再由潛水員在水下把該軟管插入灌口，用系帶扣好，然后通知混凝土泵送。在充灌過程中，由潛水員負(fù)責(zé)檢查水下模袋充填情況，輔助混凝土流動(dòng)，直到其充滿為止。

充填順序按先上游后下游、先標(biāo)準(zhǔn)斷面、后異形斷面的次序進(jìn)行。充灌時(shí)，從已充灌的、相鄰的模袋混凝土塊處開始，由上而下，依次進(jìn)行，在充灌過程中及時(shí)調(diào)整模袋上緣張緊裝置。

混凝土配合比在施工前必須根據(jù)所采用的原材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。混凝土粗骨料的最大粒徑不得超過20 mm。由于是水下施工，不存在失水問題，其塌落度控制應(yīng)較小一些，水下施工時(shí)的模袋混凝土塌落度控制在20 cm 左右較為適宜。

充填模袋混凝土采用泵壓法施工。混凝土采用6 m3混凝土攪拌車運(yùn)到泵機(jī)受料口，由60 m3/h 泵機(jī)泵送入倉，泵機(jī)布置于河灘地。充灌時(shí)，泵管與充灌口應(yīng)扎牢。在充填混凝土?xí)r應(yīng)控制灌注速度，灌注速度宜控制在10～15 m3/h 范圍內(nèi)，充灌壓力宜為0.2～0.3 MPa。每一充灌口應(yīng)連續(xù)充灌，充灌近飽滿時(shí)，暫停5～10 min，待模袋中的水分析出后，再充灌至飽滿，灌滿撤管后及時(shí)將灌口扎緊，至此，模袋混凝土施工完成。

3 結(jié)語

因模袋混凝土具有對(duì)地形適應(yīng)性強(qiáng)、施工速度快、省工省時(shí)并可在水下鋪設(shè)充灌施工等特點(diǎn)，且質(zhì)量控制相對(duì)容易，故模袋混凝土在此種情況下是最優(yōu)的選擇。模袋混凝土施工的每個(gè)環(huán)節(jié)均需嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，制定各分項(xiàng)工程和工序間銜接計(jì)劃措施并按工序自檢，以確保各工序均驗(yàn)收一次成功并縮短上下工序的銜接時(shí)間;還需保證施工資源滿足施工需要，特別是設(shè)備、人員和施工周轉(zhuǎn)性材料，并且需要做好材料供應(yīng)保障工作，保證各項(xiàng)施工材料的及時(shí)供應(yīng)。只有做好充足的準(zhǔn)備工作，精心組織施工，合理安排施工計(jì)劃，實(shí)行工期動(dòng)態(tài)管理，科學(xué)的安排作業(yè)時(shí)間，才能又快又好的完成模袋混凝土施工。