模袋混凝土技术在围堰迎水坡面工程中的应用

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[摘 要]结合天津市永定新河一期治理工程围堰护坡，介绍了模袋混凝土的施工工艺和质量控制措施，并简要阐明施工中应注意的主要事项。

[关键词]模袋混凝土 水下护坡 施工工艺 质量控制

中图分类号：TU871.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0000-01

1.工程概况

永定新河位于天津市区北侧，是天津市北部的防洪屏障， 西起天津市北辰区的屈家店，东至塘沽区的北塘镇入渤海。为防止涨潮时的淤沙，永定新河治理一期工程拟在新河河口63+041修建防潮闸。防潮闸施工采用明渠导流方案，上、下游围堰拦断河床，挡全年洪水。围堰结构型式主要为水力充填砂袋棱体，上部为填筑土料；围堰砂的迎水坡设复合土工膜防渗；复合土工膜上部采用模袋混凝土防护。围堰基础采取部分插塑料排水板加固地基的措施，同时在围堰基础铺设砂垫层。

2.模袋混凝土护坡设计

该工程下游围堰迎水坡的坡比为13.5，模袋混凝土的护坡厚度为25cm，用于模袋混凝土的土工袋为由添加抗老化剂的丙纶丝机织而成，土工模袋的型号和规格较多，本工程拟采用280g/m2机织模袋布，其主要性能指标如下表1：

表1 土工模袋技术指标

用于充填的混凝土强度等级为C20，抗冻标号为F200。

3.主要施工方法

3.1 整坡

人工进行整坡，要求按设计坡比进行边坡整平，达到表面平整顺直，其坡面不平整度应小于10cm。

3.2 模袋加工及铺设

为便于袋子加工，袋布选择较宽布幅，拼接缝制采用锦纶线，拼接处折叠三层，宽度不小于10cm，缝三道线（先缝一道，折叠后再缝两道）。每个袋子相邻拼接缝的间距应不大于2.0m。

模袋混凝土定位应根据设计要求的结构边线，采用补角法进行定位。将缝制好的模袋布，平铺在坡面上，然后用φ50钢管穿入模袋布上预先缝好的穿管套内，再用手动葫芦拉住钢管，挂在堤岸上预先打好的钢管桩上，一般按布幅宽度设置手动葫芦，把模袋布下端拉入坡脚，在上部预留3%的拉紧缩率。

为了防止模袋混凝土护坡因侧翼、顶部、坡址等边界破坏，处理好边界是非常重要的。左右岸侧向边界（包括临时边界）开沟，把部分模袋混凝土埋入沟中。

3.3 模袋混凝土灌注

本工程采用的是商品混凝土，混凝土标号为C20F200，工程实践中采用的配合比为表2所列：

为防止模袋在充灌过程中偏斜和位移，混凝土充灌顺序为先下后上，先左右后中间。混凝土灌注按照接管一开机一过水一过浆一灌注一养护的工序进行。

模袋混凝土施工采用混凝土泵直接充灌。输送管铺设顺直，弯曲处的半径不小于1.0m，混凝土输送管根据输送距离不同进行调整，输送管最末端安装一条软管，便于移动对准进料口。搅拌后的混凝土，输入混凝土泵，再经管道灌入模袋。每次充灌前先拌制砂浆以管道，防止堵塞，充灌完毕后，要清洗管道。混凝土充灌自下而上进行，每一充灌口的充灌应连续，灌注速度应控制在10-15m3/h范围内，出口压力以0.2～0.3MPa为宜，当袋内混凝土灌注将饱满时，应暂停5-10min，待袋中水分析出后，再灌注至饱满。灌满撤管后将灌口扎紧。灌注结束后，应将模袋表面的泥浆杂物冲洗干净。

施工过程中，袋子不得有破损，如发现破损，必须及时进行等强度修补，以防袋内充填物流失，造成围堰塌陷。

3.4 封顶、封边及竣工清理

封顶、封边混凝土边线要顺直，顶部要平整。模袋充灌成型， 待边、顶、底处理后，清除上面的杂物，混凝土进入养护阶段。

4.质量控制措施

（1）水下水力充填砂袋和堰身填土削坡要满足设计要求，断面测量数据经监理单位确认后方可进入下一道施工，尽可能消灭混凝土流淌不到的“盲区”。

（2）在模袋布的缝制过程中要检查布面是否有缺经纬织线、跳花、弹性箍不足等缺陷，避免由于这些缺陷的存在使充灌过程中会出现塌陷、鼓包和破口等现象。

（3）为了防止堵塞事故的发生，混凝土拌和物方面要严格控制，保证混凝土的泵送性良好，而且灌进模袋后流动性良好，粗骨料的最大粒径不能超过设计要求的20mm，混凝土拌和物的坍落度不宜小于22cm。模袋砼的充灌速度不能太快， 灌注速度应控制在10-15m3/h范围内，砼输送软管的出口压力以0.2～0.3MPa为宜。

（4）充灌要连续作业，尽量减少停歇时间，发生不可避免停歇时，尽量控制在30min之内，最长停歇时间在较好条件下可达1h左右，但易发生堵塞，应尽量避免发生。

（5）为防止鼓包和灌不饱的事故发生，要注意混凝土泵操作人员与充灌人员的密切配合，及时传递信息，使操作混凝土泵的人员能掌握停、送混凝土的时间，在没充满时及时送料，在充灌完成时能及时停机。

（6）每次间断作业后、开灌前，都要用水和砂浆管道，然后再进行正常施工，防止送料堵塞。

（7）水下模袋混凝土试件应在充灌口取样，并灌入与模袋相同的织物布袋中，吊置10～20min，取出后装入标准抗压试模成型。模袋混凝土在充灌完毕后通过拍摄水下录像来检查质量，摄录时以模袋搭接布为标志按分条单元由下至上进行，拍摄结果是质量缺陷处理的依据，随其它工程资料一并存档。

5.结论

采用土工模袋混凝土护坡有无比优越的性能，主要特点如下：

（1）土工模袋施工采用混凝土一次喷灌成形，具有整体性好，施工简便，速度快。

（2）施工时无需围堰，可水上水下直接施工，机械化程度高，施工后的坡面，面积大，整体性强，稳定性好。

（3）土工模袋有一定的透水性，在充填料受力后，能通过织物表面迅速降低水灰比，加快混凝土凝固速度，从而达到高密度、高强度的硬化体， 足够抗御浪潮冲刷。

（4）模袋混凝土充灌时柔性大，可保证成型后模体紧贴护体表面，适合复杂变化地形，且可按工程要求制成大小不等和厚度不同的各种几何形状，适应性强。