模袋砼在荆江河势控制中的应用
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摘要：三峡工程的实施，造成长时间清水下泄，荆江河势局部出现较大调整。为控制荆江河段河势不发生大的变化，保障荆江河段堤防工程及护岸工程的安全，逐步开始应用模袋砼护底施工技术。
关键词：模袋砼 荆江 河势控制 应用
1 工程简介
三峡工程在2008年达到按最终规模运行的条件。由于水库调蓄，水库下游水沙特性有所变化。造成长江中下游河道自上而下长时间、长距离的冲刷，河势也有所调整，威胁两岸堤防和已有护岸工程的安全。为控制荆江河段河势不发生大的变化，保障荆江河段堤防工程及护岸工程的安全，实施长江荆江河段河势控制工程。
根据近三年荆江河势控制施工方法进行统计，主要采用的水下护底施工型式为水下抛石，但由于水下抛石因采石破坏环境，工程施工涉及的产业链短，无法拉动内需，急需寻找新的水利施工工艺作为补充，模袋砼在荆江河势控制中应运而生。模袋砼工艺由美国Construction Techniques INC公司发明，日本旭化成工业株式会社独家买下专利权，70年代开始在日本及世界其它地区得到广泛应用并由日商于1983年带进我国。它采用织物模袋做软模具，通过混凝土泵将砂浆或混凝土充灌进模袋成型，起到护坡、护底、防渗等作用。它具有整体性好、耐久性好、地形适应性强、施工速度快、省工省时，并可以在水下铺设充灌施工等特点。长江荆江河势控制工程分别于2007年度和2009年度在湖北省荆州市江陵县文村夹段采用了模袋砼这一施工形式。其中2007年度的设计工程量为模袋砼27805m2，2009年度的设计工程量为模袋砼34446m2。
2 模袋砼的原理和设计指标
2.1 模袋砼施工原理
模袋砼是把流动性混凝土用混凝土泵压人用高强度化学纤维制成的模型垫袋里形成的高强度混凝土硬化体。由于垫袋本身的透水性使混凝土中多余水分在灌注压力的作用下被部分挤出，从而降低混凝土水灰比，提高了混凝土的密度和强度。与以往砌筑和普通混凝土相比，具有施工迅速、安全、节省费用等特点，尤其在水下工程中突显其优越性。
2.2 设计指标
模袋材料：模袋主要采用两种材料，分别为抗紫外线和不抗紫外线模袋。抗紫外线模袋为涤纶，不抗紫外线模袋为丙纶。质量500g／m2；抗拉强度纵>2200N／5cm，横>2000N／5cm；伸长度
模袋砼：混凝土强度C20，水灰比不大于0，55。选用石子最大粒径一般为20mm。坍落度为18～20cm。原材料和拌和物性能还应符合泵送混凝土相关规范要求。
3 模袋砼的工艺流程和施工方法
3.1 施工工艺流程图模袋制作一定位铺设一浇注一接头处理一压载
3.2 模袋制作
模袋是一种双层织物，中间有间距的拉筋，用以控制混凝土充灌后的成型厚度。为便于施工，其上留有若干灌口。模袋由于每次工程施工的尺寸不一，宜采用定做，批量生产。
3.3 模袋砼的定位与铺设
模袋砼施工前将前端的加筋土工布平顺铺设在压载稳定槽中，然后进行压载稳定槽浆砌。在浆砌石强度达到设计要求后。再进行模袋砼铺设工作。铺设从压载稳定槽沿江心方向进行。
模袋水下铺设存在着浮力和水流作用下的漂移问题。解决的办法是在模袋端部增设穿管布，在穿管上加压重，顺流将一端沉入水底，然后由潜水员牵引至设计位置，在充灌前采用砂卵石压重防止浮移，为防止铺设异形模袋产生错位问题，可先以实测施工范围的最大边点和最小边点为特征点在模袋上找出相应点并作标记，潜水员根据标记准确定位。
尽量选择天气晴朗、无风、枯(潮)水位较低时进行模袋铺设。考虑在模袋铺设施工不受干扰时，在模袋灌口上系上标志杆，以便在模袋沉入水底后明确灌口位置。利用岸上测量基准点采用GPS定位，根据当时的流速、水深、漂距等参数拟定水面定位坐标。模袋铺设根据水深、水流流速及模袋分块大小选择滚铺或拉铺方式进行。模袋铺设时，除满足设计要求固定外，在排头加木桩等。防止模袋铺设时滑动。第一块模袋的定位以选择靠下游的部位。在模袋铺设定位准确后，派潜水员潜入水中或水下录像，检查模袋是否沉入水底。模袋铺设进程中尽量避免施工机械或人为破坏，一旦发现模袋被破坏。更换破损部分或进行补强。
3.4 模袋砼浇注
混凝土输送一般采用HBT-，60型混凝土泵进行，输送距离可达500m，输送混凝土速度为503／h工程船配备混凝土泵作为拌和系统，混凝土泵根据输送距离在完成一段模袋砼后，进行移位。混凝土泵置于河道平台上，混凝土泵出口用钢管连接，一直延伸至待浇筑模袋的中间位置，在河道上的钢管与浮简绑扎浮于水面上。然后接一段足够长的高压软管，高压软管的长度必须能满足不用移动钢管而能与所有的混凝土灌注口连通，同时在其他混凝土灌注口也事先连接好几个高压软管，用浮筒浮在水面上。等前一个混凝土灌注口结束后直接把钢管连接到另外的软管上继续灌注混凝土，从而节约时间。在河道中间接拆混凝土管有一定难度，浮桥容易晃动造成速度减慢，施工中将两只船用槽钢焊接，并在船上装一个扒杆用于升降混凝土管。保证了接拆混凝土管的顺利进行。混凝土泵的布置尽可能与待浇注的模袋在同一直线上，避免弯管太多影响输送能力，减少产生堵管的可能性。拌好的混凝土由机动翻动车运送混凝土泵上。混凝土的拌制和运输必须跟上混凝土泵的输送能力，尽可能加快浇注速度，缩短浇注时间，保证施工质量及施工安全。混凝土泵的出口软管由潜水员伸人模袋上的混凝土灌注口，绑扎好后，即可灌注混凝土。输送管在灌注前，必须用水冲洗、润湿，先灌注一车砂浆。混凝土灌注过程中潜水员必须经常进行观察，并在下面进行不停的踩动使混凝土能够顺畅的流动，从而保证模袋中混凝土的充盈。待灌注口的混凝土灌注量满足要求，及时更换灌注口。在最后一个灌注口进行灌注时，应同时对实际灌注量与理论方量进行比较，避免灌注不足或超灌。灌注结束后的混凝土面高程应控制在要求的范围内。混凝土的灌注施工中，注意以下事项：①在下设模袋的同时，用细绳将每个灌注口用活结扎好。细绳的另一端悬挂在用浮标浮在水面上，以减少潜水员在水下寻找灌注口的时间；②混凝土灌注前应用清水冲洗湿润管道。然后用水泥砂浆管道；③灌注将近饱满时，应暂停5―10min，待模袋中的水分析出后，再灌注至饱满；④每个灌注口灌注结束后，必须用绳子将灌注口扎死；⑤在更换灌注口时，水上安排人员协助潜水员工作；⑥必须保证混凝土泵的运行可靠性，一旦产生堵管现象，应及时处理。
3.5 模袋的连接与接头处理
第一块模袋：保证不超出外边线；第二块模袋搭接宽度不小于2m，第三块及其以后之间搭接不小于1m。接头以上游模袋压盖在下游模袋上，并与河底紧密相帖。
3.6 压载
模袋砼从压载稳定槽向江中方向铺设到指定边线后，立即进行水下抛石压载。
4 质量控制与检验
4.1 模袋
模袋生产厂家应按批提供出厂合格证、国家认可的质量检测单位出具的技术性能鉴定书或试验报告。模袋出厂前，到厂家对模袋的规格尺寸、缝制质量和外观等进行检查，并在到场后按有关规定抽检，合格后方能用于工程施工。
4.2 模袋砼强度
模袋砼强度采用在充灌口按有关规定取样，先灌人相同材质的小模袋(15cmx150cm)中，吊置10～20min，取出再装入标准试模成型的方式检验。
4.3施工检查
模袋护坡护底的允许偏差、检验数量和检验方法按有关规定严格执行。
5 结语
模袋砼强度高、整体性能好，可按工程要求制成面积大小、厚度不一等各种几何形状。灌注时柔性好，可保证成型厚度紧贴地面。适应于复杂地形。可以水下施工，不需作围堰，护坡整体性好。抗风浪、水流冲击能力强，特别对缺乏石料等防洪材料的地区来讲，具有较好的经济和社会效益。模袋砼通过荆江河势控制工程检验，在荆江河势控制中切实可行，施工工期和工程质量能很好地满足季节性施工的需要。以后这种工艺因其自身的优势将会更广泛地在更多的水利工程施工中得到开发和应用。