模袋混凝土在皋陶大橋斷面補償與防護工程中的應(yīng)用

曹紅宗

(安徽省淠史杭灌區(qū)管理總局， 安徽 六安 237000)

淠河總干渠皋陶大橋建成后,根據(jù)原斷面補償和防護工程要求,右岸需實施預(yù)制塊混凝土護坡,因現(xiàn)場條件不允許,右側(cè)預(yù)制塊混凝土護坡無法施工。模袋混凝土施工工藝簡易,可水下施工的優(yōu)勢,在國際和其他省份有很多應(yīng)用實例,故而采用模袋混凝土代替右岸預(yù)制塊混凝土護坡。

1 模袋混凝土的設(shè)計

1.1 模袋混凝土厚度計算

(1)抗漂浮所需厚度可按式(1)計算:

(1)

其中,δ為計算厚度,m;CHw為面板系數(shù),大塊混凝土護面,C=1.0,護面上有濾水點,C=1.5;為計算波浪高度,取0.39m;Lw為計算波浪長度,取6.56m;m為斜坡坡率,取2.5m;γc為混凝土或砂漿容重,取24kN/m3;γw為水容重,取9.8kN/m3。δ=3.5cm。

(2)抗冰推力所需厚度。可按式(2)計算:

(2)

其中,δ為計算厚度,m;p為計算水平冰推力;根據(jù)SL 744-2016 取180kN/m;t為冰層厚度,取0.6m;m為斜坡坡率,取2.5m;Fs為安全系數(shù),一般可取3.0;H1為冰層以上護面垂直高度,取1.14m;C1為模袋混凝土水上部分與坡面間粘聚力,取85kN/m2;γc為混凝土或砂漿容重,取24kN/m3;f1為模袋混凝土水上部分與坡面間摩擦系數(shù),取0.5;δ=16.9cm。

合計δ=20.4cm。從護坡的結(jié)構(gòu)及耐久性出發(fā),結(jié)合已建工程實踐,同時考慮施工水平及工藝,決定模袋混凝土護坡的厚度采用20cm。

1.2 模袋混凝土護坡抗滑穩(wěn)定計算

(3)

其中,Fs為抗滑穩(wěn)定安全系數(shù),根據(jù)邊坡的建筑物級別確定;L2為模袋混凝土斜坡段長度,取4.31m;L3為模袋混凝土底部水平段長度,取5m;α為坡角,α=22o;為fcs模袋混凝土與坡面間摩擦系數(shù),應(yīng)由試驗確定,無試驗資料時,可取0.5。計算得Fs=2.71。 滿足SL274-2001的規(guī)定。

1.3 護坡細(xì)部構(gòu)造及邊界構(gòu)造措施

為提高模袋的抗滑穩(wěn)定性,根據(jù)地形和原有邊界條件,采用的措施如下:

(1)高程設(shè)定。模袋混凝土頂高程49.20m,相比之前的預(yù)制塊頂高程48.80m(最低保證水位),更好地進行施工作業(yè);

(2)渠底設(shè)置。模袋向渠底延伸5m,有效保障河道護底穩(wěn)定。

(3)邊界設(shè)計和處理。模袋混凝土設(shè)計頂設(shè)置斷面為30cm×50cm的壓頂,20m一段,兩側(cè)設(shè)置30cm*50cm的模袋隔埂,頂部至設(shè)計水位采用連鎖砌塊生態(tài)護坡;

(4)排水設(shè)計。在47.00m高程,設(shè)置排水管以降低滲透壓力。

設(shè)計如圖1所示。

圖1 護坡剖面圖

1.4 模袋材料及規(guī)格

(1)工程土工模袋。它是由高強度錦綸、維綸或丙綸錦絲經(jīng)特殊工藝織造加工縫制而成的雙層織物袋。技術(shù)規(guī)格要求如表1所列。

表1 模袋布主要技術(shù)指標(biāo)

(2) 模袋充灌材料。淠河總干渠屬寒冷地區(qū),且混凝土護坡又是在冬季進行施工的,溫度較低,根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》,護坡混凝土等級選用C20,這樣可滿足強度和抗凍要求。

2 模袋混凝土施工

2.1 混凝土配合比設(shè)計與施工

本模袋混凝土等級為C20,結(jié)合實際和方便施工操作,采用泵送混凝土,要求有極佳的流動性能和抗分散性能,配合比如表2所列。施工步驟為測量、整平→鋪設(shè)模袋→模袋混凝土灌注→質(zhì)量檢測。

表2 模袋混凝土配合比

2.2 邊界處理

模袋混凝土強度達到2.5MPa以上后,進行上部施工和回填壓袋溝。

3 實施難點

(1)水下控制難。施工過程中,模袋的敷設(shè)、定位、灌注等操作以及每個充灌程度基本都是依靠潛水員來完成,這要求潛水員自身的潛水素質(zhì)相當(dāng)高超,還要求潛水員懂得護坡的相關(guān)技術(shù)參數(shù)和要求;

(2)質(zhì)量檢測難。施工過程均在水下實施,基礎(chǔ)面處理、模袋鋪設(shè)等工序的質(zhì)量檢驗,難以實際檢查、檢驗;

(3)技術(shù)普及低。作為一項新技術(shù),多數(shù)技術(shù)人員不懂該項技術(shù),對實施的全面把控較為困難。

4 結(jié)束語

淠河總干渠皋陶大橋段右岸河堤以及渠道斷面經(jīng)復(fù)核,達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),目前經(jīng)過2019年主汛期的運行考驗,效果良好,達到了護岸的要求。對于模袋混凝土的工藝,需要開展專門的培訓(xùn),來把握其技術(shù)要點和質(zhì)量控制重點,該項目的應(yīng)用在淠河總干渠上建設(shè)橋梁的斷面補償護岸工程以及無法停水、降低水位的河道護岸工程提供了可值得參考的方式。今后還要對成型的該段模袋混凝土護坡,開展運行觀測和維修養(yǎng)護,來提高使用年限。