模袋混凝土護坡在港航整治工程中的應用

殷壕

（長江重慶航道工程局，重慶 400011）

1 工程概況

某航道全長54.75km，全線均按照內河Ⅳ級航道通航標準建設，最大通航船舶噸位為500t。航道橫斷面為梯形斷面，底寬40m，航道水深2.8m，彎道半徑最小為320m，航道口寬58.5m。此次港航整治工程任務主要為1400×104m3的土方疏浚，新建及改建橋梁15 座，新建護岸608km，其中，模袋混凝土護坡在全部護岸工程中占69.8%，也是該航道整治中主要的護岸結構類型。

2 施工參數設計

模袋混凝土技術主要將高強化纖長絲機織雙層模型袋平鋪于待整治坡面，通過尼龍繩控制兩層織物之間的距離，并通過泥漿泵充填流動性砂漿或混凝土。模袋具備一定的滲水性，在充填壓力的作用下，砂漿或混凝土內多余水分被擠出，混凝土水灰比降低，凝固過程得以加速，短時期內得到高密實度、高強度的砂漿或混凝土硬結體[1]。模袋混凝土技術對于內陸河道、水庫、堤壩等護坡加固均較為適用，設備簡單，抗沖刷性能優異，可在水上、水下同時施工，工效高。

2.1 模袋技術參數

該港航整治工程中模袋混凝土護坡所使用的土工織物模型袋型號、規格及性能均必須滿足設計要求，主要性能指標見表1。

表1 土工織物模袋性能指標

2.2 模袋混凝土性能指標

模袋混凝土為水硬性復合材料，其性能主要與原材料屬性、類型、配合比、施工工藝等有關，并直接影響模袋混凝土護坡成型質量。該港航整治工程所用模袋混凝土設計標號為C30，水灰比在0.60～0.65 之間，集料粒徑5～20mm，塌落度為22cm±2cm，水泥、粉煤灰、碎石料和粗砂的配合比根據室內試驗結果確定。工程性能完全符合《水運工程混凝土施工規范》（JTS 202-2011）。

3 施工工藝

3.1 材料及設備準備

設計規范中對模型袋土工織物強度、等效孔徑、滲透系數等均有明確規定，據此選定土工織物模型袋；并根據護坡混凝土設計厚度，通過灌填試驗確定模型袋尺寸[2]。基于此，委托廠家加工生產符合要求的土工織物模型袋。

混凝土模型袋采用2 層全丙綸高強機織布制成，外層布透水性良好，2 層機織布間按20cm 間隔布置化纖繩拉筋，拉筋長度根據模袋設計厚度確定。模型袋加工成長方形，其尺寸根據待整治護面尺寸確定，并預留出3%的收縮量[3]。為保證混凝土充灌速度，應適當增加充灌口，充灌口直徑30cm。模型袋和縫合處材料應能承受1.0MPa 的膨脹壓力。

結合施工現場實際，在距離澆筑面100m 以內的堤頂施工道路上定位混凝土泵車，以縮短混凝土運輸距離。完成1 個施工段混凝土充灌后再移位。以φ125mm 鋼管為泵送混凝土輸送管道，在泵送管和模袋充灌連接處還應設置3～4 根φ100×5000mm 高壓軟膠管。管道布設時應盡量選擇管路最短及彎頭最少的方案，節省管材用量。

管段接頭處必須正確安裝，密封良好，密封圈不得皺折，不得漏漿。

3.2 模型袋鋪設

在模型袋上下緣鋼管套內穿入鋼管，并以下緣鋼管為軸，將模袋卷起。在與模型袋上緣相距1.5～2.0m的位置按1～2m 間距設置定位樁，將拉鏈葫蘆或滑輪安裝在各定位樁上，以調整模袋位置。模型袋鋪設過程中，必須考慮并預留出3%和5%的縱、橫向收縮余量?？v、橫向收縮余量分別預留在模型袋上端和相鄰接縫處，并通過雙股線將相鄰模型袋緊密縫接。在模型袋接縫底部鋪設土工織物，并以此為濾層，織物和模型袋邊緣至少搭接30cm。模型袋鋪設情況見圖1。

圖1 模袋鋪設情況

模袋鋪設前必須保證袋面平整緊湊，袋上緣和下緣管內應插入堅固的鋼管，鋼管長度應超出模袋設計長度50cm。通過鋼管將模袋卷成卷后，從上至下平鋪于坡面，保證模袋位置準確。模袋充灌時必須在相鄰模袋間預留出30cm 搭接寬度，以保證充灌后拼接嚴密。將充灌后的模袋放置于相應位置，安排專人縫制連接。

模袋混凝土施工時，斜坡主體水流會阻礙模袋混凝土施工進度，特別是漲潮期間，很容易使模袋滑離坡面，而落潮時，模袋又會因水流向外的吸力而緊貼坡面，加大處理難度。為此，必須選擇合適的模袋鋪放時機。結合航道水位變化趨勢及工程實際，應選擇在高潮水位和內外水位基本持平時鋪放模袋，可取得較好的施工效果。將模袋鋪展并壓穩后，必須通過繩索固定，避免在外力作用下造成模袋下滑。

3.3 混凝土制備

機灌模袋混凝土28d 強度應比試成型混凝土強度高出30%～40%。試驗所確定的模袋混凝土擴散度為50～55cm，含氣率3%～5%，水灰比0.65，砂率0.65，按照3‰的比例摻加引氣減水劑；水泥、砂、礫石、水的用量分別為382kg/m3、938kg/m3、637kg/m3和249kg/m3。

按照工程量及實際生產效率，確定混凝土拌和設備的生產能力；混凝土生產期間，通過裝載機上料，并借助配料機進行計量；通過摻加減水劑，以縮短拌和時間，保證混凝土的和易性和流動性。

3.4 混凝土充填

混凝土泵送期間必須加強充灌范圍控制，避免因壓力過大而將模型袋內吊筋拉斷，引起鼓包。如果出現鼓包等情況，必須立即暫停泵送過程，在模型袋上開口，將部分混凝土取出，再用重物將破損處壓住，在另一袋口繼續充填施工。

為節省時間，可在首批模袋混凝土灌注結束后，直接將鋼管移至另外軟管上，灌注其他模袋。由于河道內軟管拆裝存在很大難度，故筆者建議將兩只施工船焊接起來，在船上安放混凝土升降扒桿，為軟管順利交替提供條件。

混凝土充填過程中，如果出現堵管，混凝土泵車壓力必然驟降，輸送管同時發生激烈抖動，此時必須立即暫停泵送，快速鎖定堵管位置。根據經驗，堵管一般發生在管段彎道、充灌袋口、接頭等部位。采取有效措施及時疏通堵塞管段，堵塞時間不得超出30min，以防超出后混凝土塌落度等性能發生改變。

模型袋充灌由下至上進行，待下部充填飽滿后，加強土工布松緊程度控制。充灌速度應控制在8～12m3/s 以內，充灌壓力為0.3MPa，灌注過程應連續進行，待充灌滿后將袋口扎緊。軟管管口應穿過灌口進入模袋，以保證泵壓力直接作用于模袋內混凝土，并降低灌口所承受的反作用力。模袋充灌期間，1 個單元模袋應1 次連續充灌完成。

待模袋混凝土達到終凝狀態后按要求養護至少14d。

4 施工缺陷處治

該港航護坡整治工程建設規模大，施工點多而分散，陸域條件復雜，護坡形式多，施工周期長，季節跨度大，在施工過程中暴露出許多質量通病和缺陷，不利于工程質量和景觀效果。

4.1 土基塌陷

該航道開挖疏浚過程中存在超挖擾動；坡頂堆載較高，局部邊坡存在滑動跡象；大型施工機械作業期間過于靠近坡頂前沿，造成坡頂崩塌；堤頂排水沖刷；河道水位驟降，下層失水收縮沉積，上層隨之塌陷。由于以上情況的存在，如果僅采取簡單的復土貼皮處理，很容易引發模袋混凝土沉降開裂，淘蝕變形。為此，應通過土方、石料等換填，并壓實，采用木樁和水泥樁加固，提升土基結構的穩定性。

4.2 模袋鼓包

上下層模袋間拉筋加工質量缺陷或斷裂，均會在模袋充灌期間引發鼓包。引起這種現象的原因主要有模袋強度不足，型號規格選用錯誤；充灌用混凝土塌落度過大，致使泵送速度加快，壓力增大，對坡底模袋造成強烈沖擊。為應對此類病害，必須嚴控模袋質量，對于橫斷面較長的護坡，應將相鄰兩塊模袋分段交替充灌，以保證受力均衡；加強混凝土拌和質量控制，確保充灌口塌落度符合設計要求，并將泵送壓力及速度控制在合理范圍內。

4.3 模袋混凝土表面龜裂

因混凝土質量不符合要求或養護不到位，成型后的模袋混凝土表面可能出現不規則裂紋。針對此類病害，應調整混凝土配合比，并適當摻加粉煤灰、減水劑，以改善混凝土和易性，避免因發生離析而引起不均勻開裂；此外，在初凝前還應輔以人工踩平方式，提升模袋混凝土灌注的均勻性；對水上混凝土加強養護，并確保水硬性固結材料水分供應，避免發生混凝土表面龜裂。

4.4 膜袋混凝土冷縫

該港航整治工程護坡模袋混凝土采用從下而上的充灌次序，冷縫主要表現為縱向通縫，這種縫隙安全隱患較大，在外界因素作用下，很容易引發護坡變形、斷裂及破壞[4]。造成冷縫的原因主要在于工班交接時間過長，混凝土緩凝時間不足或運輸時間過長等。為此，必須從原因入手，保證模袋混凝土初凝前灌填到位，避免初凝后二次補澆。

5 結論

該港航整治工程航道岸坡土質松軟，承載力差，粉質土無法抵擋河水沖刷，在應用模袋混凝土護坡后取得了較好的固坡定形效果。工程應用結果表明，模袋混凝土護坡造價低廉，地形適應性強，施工快速，性能穩定可靠，可水上水下同時施工，一次灌注成型；省去了填、拆圍堰及降排水等工作環節。與傳統護坡技術相比，該航道整治工程1 套模袋混凝土充填施工設備需要同時配備10 個操作人員，24h 充灌混凝土量為200～300m3，總造價約540～580 元/m3，比常規技術節省人力，工效更高?？傊?，港航整治工程模袋混凝土護坡施工技術具有十分顯著的經濟效益和社會效益，適用于各類地質條件及類型的河岸工程防護。