膜袋護坡在高潮差感潮河段防護工程中的應用

余尚合

(丹東市水務服務中心，遼寧 丹東 118000)

1 概 述

河道防洪工程關系到當地居民的生產生活，同時一些地方的河道防洪工程也是國家形象的展現，具有十分重大的意義[1-2]。在河道防洪治理工程中，常用的治理措施包括混凝土護岸[3]、干(漿)砌塊石護岸[4]、格賓石籠護岸[5-6]等等。針對不同的工程環境以及工程投資預算，選取適合的治理措施十分重要[7-10]。鴨綠江位于國境線，是國家形象的直接體現，鴨綠江洪水泛濫嚴重影響沿線居民的正常生產和生活，鴨綠江防洪工程建設勢在必行。

2 工程概況

鴨綠江防洪護岸工程此次防洪范圍由水豐水庫壩下至大東港江海分界線，河道治理段總長度為118.3 km。鴨綠江防洪護岸工程段屬于感潮河段，根據水文資料顯示，上下游河段的最大潮差分別為4.2及7.4 m，工程條件相對較差，成為制約鴨綠江護岸工程建設的一大障礙。

3 防洪護岸方案比選

選擇3個方案進行比較，分別為干砌石護坡、混凝土預制板護坡和膜袋護坡, 詳見表1。采用膜袋護岸無需修筑圍堰，可以有效節約工程建設成本，施工方便。通過比選，采用膜袋護坡水下施工技術方案。

表1 不同方案特征

4 膜袋護岸設計及施工技術分析

4.1 膜袋混凝土護岸設計

4.1.1 工程結構設計

護坡坡面采用矩形膜袋，設計邊坡坡比為1∶1.5，坡面總長度為14.38 m，膜袋厚度為0.15 m。在斜坡頂部開挖深度為0.30 m的防滑槽，向外側延伸0.50 m，并將膜袋彎折后埋入。膜袋護岸采用鉸鏈式護腳，單塊尺寸為1.0 m×0.6 m，寬度為3 m，厚度為0.30 m。鉸鏈膜袋混凝土預埋不同直徑的錦綸繩，橫向Ф10 mm，間距50 cm；縱向Ф8 mm，間距60 cm，保證各個單體膜袋之間連接的緊密型。為了避免膜袋漏沙，在鋪設之前，需要在膜袋下鋪設土工布反濾層。膜袋護坡結構見圖1。

圖1 膜袋施工剖面圖

4.1.2 抗滑穩定計算

抗滑穩定的計算公式為：

(1)

式中：α為坡角，取值為33.69°；fcs為袋與坡面間摩擦系數，取值為0.5；L3、L2分別為護底以及護坡的長度，m；L3的取值需要折算為有效長度；Fs為安全系數，Fs≥1.15

經計算，Fs=1.19，滿足抗滑穩定要求。

4.1.3 袋厚度的計算

1) 抗浮厚度計算的公式為：

(2)

式中：γc為混凝土容重，24 kN/m3；Lγ為垂直水邊線護面長度，14.38 m；C為面板系數，取1；γω為水容重，10 kN/m3；Lω為波浪長度，7.36 m；Hω為波浪高度，0.54 m；m為坡角α的余切，為1.5。

通過計算可知，δ≥0.004 m。

2) 抗冰推厚度計算，其計算公式為：

(3)

式中：pi為水平冰推力，150 kN/m2；Ccs為護面與坡面的黏著力，15 kN/m2；δi為冰層厚度，0.7 m；fcs為護面與坡面的摩擦系數，0.5；δ為所需厚度，m；Hi為冰層以上護面高度，m，7 m；Fs為安全系數，取3。

通過計算可得，δ≥0.15 m。

4.2 膜袋混凝土護坡施工

1) 施工前準備。施工之前，將護岸的壩坡進行削坡、整平后，采用精密儀器測量斜坡坡長，以此作為土工布、膜袋購買數量的依據。膜袋應當選取質量可靠的產品，運抵施工現場后及時進行復檢，直至檢驗合格。

2) 基層處理。在護岸回填土完成達到設計要求。采用人工清理坡面及坡腳，確保斜坡無雜草或者其他能夠影響膜袋安全的雜物等，保證坡面的平整、密實。

3) 膜袋土工布的拼接。 膜袋土工布采用現場拼接的方式，拼接之前應當采用現場試驗的方式，保證拼接強度大于充填混凝土的壓力；進料口部位根據場地情況進行布置，保證混凝土充填方便的同時，也需要避免出現混凝土充填不充分或者膜袋隆起等現象。

4) 膜袋的展鋪。膜袋進行展鋪之前首先應當通知各相關單位對其質量進行檢查和驗收，對膜袋質量以及膜袋拼接質量進行抽樣檢驗。每層膜袋土和土工布墊層的鋪設應當保證無漏接，膜袋拼接部位應當無燙損、褶皺，保證膜袋和土工布平整鋪設。膜袋采用人工進行鋪設，在展開的膜袋上下邊緣處每延米插入一根掛袋鋼管，同時在壩肩以外部位設置掛袋樁，將膜袋掛設于掛袋樁上，并將樁上的松緊器拉緊，保證在膜袋中灌入混凝土的過程中不下滑。在灌注混凝土的過程中，應使松緊度保持一致。鴨綠江在上下游潮差較大，在潮汐影響下，施工作業部位的水位變化較大。因此在施工過程中，需要對河道潮水位進行持續監測，根據檢測成果指導施工。充分利用退潮期的較低水位進行膜袋鋪設施工，保證膜袋鋪設一次完成。

5) 混凝土充灌。膜袋內混凝土的充填質量直接影響到膜袋護坡的防護質量，因此膜袋充填混凝土是此次項目施工質量最為復雜的工作內容。具體施工方法為：機械安裝調試→料斗清洗濕潤→分配輸送管道→泵送水泥砂漿→灌注混凝土。在施工過程中，應當時刻關注管道的輸送情況，避免出現泄漏，造成資源的浪費。同時，灌注混凝土的過程中，應當按照從左至右的順序，平穩地向膜袋內充填混凝土，防止膜袋出現不均勻收縮，導致工程施工質量難以達標。

6) 回填溝槽及養護。使用砂土對護坡頂端的溝槽進行回填，保證溝槽回填平坦。在岸頂將膜袋進行固定處理，以保證膜袋護岸結構的穩定性。同時，為了防止混凝土開裂，完成混凝土灌注作業后，需要定期進行灑水養護，保證混凝土強度。見圖2。

圖2 混凝土膜袋護岸

4.3 技術指標及技術特點

膜袋護坡水下施工技術的各項指標見表2、表3。

表2 膜袋技術指標

表3 膜袋混凝土技術指標

高潮差感潮河段無圍堰膜袋護坡水下施工技術，采取矩形護坡與鉸鏈式護底相結合的機制膜袋混凝土護坡形式，具有諸多突出的優點和技術特點，可以有效提高工程質量、具有良好的社會反響。

5 結 論

鴨綠江防洪護岸工程上下游河段屬于感潮河段，上下游河段最大潮差可達到4.2和7.4 m，嚴重影響到防洪工程的實施。通過方案比選，采用膜袋混凝土護岸水下施工技術，不建設圍堰，具有降低工程投資、節約工期等優勢。采用矩形護岸+鉸鏈護底經驗算滿足抗滑要求，袋厚大于0.15 cm時即可滿足抗浮、抗冰推厚度要求。在施工過程中，應當嚴格遵循相關技術手段，以保證膜袋混凝土的施工質量，保證防洪護岸工程質量，改善鴨綠江防洪條件，可為類似工程防洪工程建設提供參考。