土工模袋技術(shù)在河道治理應(yīng)用中的問題探索

□郭宏峰（河南省沙潁河工程管理局）

土工模袋技術(shù)在河道治理應(yīng)用中的問題探索

□郭宏峰（河南省沙潁河工程管理局）

本文從施工技術(shù)的角度闡述了土工模袋技術(shù)在沙潁河流域?qū)嶋H應(yīng)用中取得的成效，并對應(yīng)用中出現(xiàn)的問題提出了相應(yīng)的解決方案，為同類工程在工程設(shè)計和生產(chǎn)應(yīng)用方面提供了參考和借鑒。

土工模袋；河道治理；應(yīng)用；探索

土工模袋采用織物做模具，通過泥漿泵將水泥砂漿充灌進模袋成型，起到護坡、護底、防滲等作用；它具有工程整體性強、施工速度快、耐久性好、地形適應(yīng)性強、省工省時、無需填筑施工圍堰和排水挖基等特點；在堤防、河道、水庫、海港等工程上得到廣泛應(yīng)用。特別是在缺乏土源填筑施工圍堰、河水較深難以采用常規(guī)護砌護基的險工治理中，更能體現(xiàn)其優(yōu)越性。河南省沙潁河工程管理局自20世紀(jì)90年代初組織引進此項施工技術(shù)，結(jié)合沙潁河河道的特點，進行了多次土工模袋試驗應(yīng)用，取得了很好的治理效果，摸索出一套便于掌握、易于推廣的適合當(dāng)?shù)睾拥狼闆r的施工工藝，為土工模袋在本地區(qū)的推廣應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。同時，也總結(jié)出一些經(jīng)驗和不足，值得與大家一起探索。

一、土工模袋在沙潁河河道治理中的應(yīng)用實例

（一）沙河張灣村險工護岸整修工程

張灣險工位于沙河右岸舞陽縣北午渡鄉(xiāng)張灣村北，此處原有20世紀(jì)60年代做的磚砌護坡。由于年久失修和河床降低等因素，基礎(chǔ)已經(jīng)懸空，護坡多處出現(xiàn)滑坡、坍塌，坍塌體上邊線已接近堤角，危及堤防安全。針對工程特點，新工程采用土工模袋與干砌石相結(jié)合的護岸型式。護岸工程總長270m，土工模袋設(shè)計厚度40cm，模袋砂漿共4750m3，在砌石護坡與砂漿模袋之間開挖一道深50cm、寬100cm的溝槽，槽內(nèi)充灌水泥砂漿，既作為模袋壓頂，又作為護坡的基礎(chǔ)，起到聯(lián)接模袋、穩(wěn)定護坡的作用。在施工現(xiàn)場實測中，發(fā)現(xiàn)在起止樁號0+228～0+270段水面以下邊坡陡立，沖刷坍塌嚴(yán)重，溝溝壑壑、高低不平，施工中用浮標(biāo)做好標(biāo)志，拋投塊石，拋投至1：1.5～1：2邊坡穩(wěn)定時停止，并用砂袋在其上均勻覆蓋一層，以防止塊石銳角割破模袋，然后再進行模袋充灌。充灌完成的模袋之間疊壓密實、無隙縫，使水流不能對模袋底部造成沖刷，進而掏空，造成模袋斷裂。經(jīng)處理竣工后的工程運用狀況良好，確保了工程運用安全和正常使用。

（二）土工模袋在油坊頭險工水毀修復(fù)工程中的應(yīng)用

該險工位于漯河市舞陽縣候集鄉(xiāng)油坊頭村沙河左岸，座灣全長5.6km，曲彎半徑1100m，險工總長800m。沙河在此由西南轉(zhuǎn)向東南，該險工位于這兩個轉(zhuǎn)彎之間，座灣頂沖，岸坡陡立，灘地狹窄。作為防洪重點區(qū)域，歷年來，修建了不同類型護岸工程700m。這些工程經(jīng)多年的運行，由于河床低及受到大水的沖刷，造成基礎(chǔ)土沙流失，基礎(chǔ)掏空，致使整段基礎(chǔ)崩毀，加之下游馬灣攔河閘的頻繁蓄放水，使護坡無所依靠，下部混凝土板護岸已全部滑脫，大部分混凝土板已被水流沖走。由于該工程段下游約10km為馬灣攔河閘，水位較深，采用常規(guī)漿砌石護岸困難較大，且無圍堰土方?？紤]本工程毀壞是由于基礎(chǔ)系流沙層，被水流沖刷，造成掏空而破壞的實際情況，確定采用水泥砂漿模袋護基護底，力求能達到護岸、固灘、穩(wěn)定河床和除險加固的目的。設(shè)計在高程63.50m處做75＃漿砌石基礎(chǔ)，高程63.50m以下鋪設(shè)水泥砂漿模袋，對高程63.50m以上的原混凝土護岸采用補砌維修的方法。水泥砂漿模袋垂直河向順坡鋪設(shè)長度為25m，節(jié)點最小厚度0.20m，相鄰兩幅模袋搭接長度為0.30m。油坊頭水毀修復(fù)工程2005年4月底竣工，模袋澆注飽滿，厚度均勻，搭接嵌壓密實，基礎(chǔ)與模袋銜接牢固穩(wěn)定。

經(jīng)多年的觀測，該工程運行情況良好，險情得到有效控制。沙、汝河河槽大部分是流沙、淤土，岸坡局部夾砂，受洪水沖刷時，河岸坍塌嚴(yán)重。油坊頭砂漿模袋護基護底工程的成功運用給同類防護工程提供了應(yīng)用參考和借鑒。

（三）土工模袋在馬灣攔河閘導(dǎo)流明渠工程中的應(yīng)用

馬灣攔河閘是河南省沙潁河渦河近期治理工期第Ⅱ標(biāo)段項目。在導(dǎo)流明渠開挖完成后，發(fā)現(xiàn)下部為粉砂中積層。通水后，水流對渠道底部沖刷極其嚴(yán)重，大量的細砂被水流沖走，然后迅速向邊坡底部發(fā)展，掏空了土袋木樁防護層的底部基礎(chǔ)，將防護層掏空沖毀，隨后直接沖刷了兩岸邊坡的底部，造成邊坡底部懸空塌陷，在兩岸造成了嚴(yán)重的塌方，特別是在上游左岸的老堤處，由于高差大，塌方尤其嚴(yán)重。在此情況下，施工方將進水口強行截堵停止運行。由于工程工期緊，為保證工程順利進行而不受洪水威脅，在導(dǎo)流明渠出現(xiàn)以上情況后，建設(shè)單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位、施工及運管單位多次召開專題研討會，討論處理方案。在滿足過流流量200m3/s，流速2.73m/s的前提下經(jīng)過多種方案綜合比較，最終確定采用土工模袋護砌。針對工程量大、工期緊的特點，建設(shè)方采用大幅模袋，模袋幅長37m、寬12m，長度可以完整覆蓋導(dǎo)流明渠橫斷面。設(shè)計用水泥土做充灌材料，水泥土水泥摻量為10%，22060m2水泥土模袋充灌僅用了27d就全部完成?？⒐ず蟮哪４w性好，灌注飽滿，厚度均勻，強度高，施工速度快，并且充分利用現(xiàn)場砂土資源，減少了材料運輸費用。滿足了建設(shè)方提出的處理工期要快、質(zhì)量保證、費用節(jié)約的目標(biāo)要求。馬灣閘導(dǎo)流明渠大幅模袋施工方法，打破了常規(guī)的模袋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，拓展了水泥土模袋技術(shù)在沙潁河河道的應(yīng)用領(lǐng)域，為搶險、渡汛工程提供了一個成功模式。

二、土工模袋工程應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題探索

在多年的土工模袋施工過程中取得了一些成功經(jīng)驗，但也出現(xiàn)了一些問題，施工方對這些問題提出了相應(yīng)的解決方案，值得與大家一起探討。

問題一：在沙河葉縣段遵化店鄉(xiāng)土工模袋護岸工程施工中，出現(xiàn)了一幅模袋整體滑動的情況。在施工到0+070m位置，即將完成整幅模袋充灌時，26m長4m寬的整幅模袋突然拽斷牽引繩滑向河中，滑動距離30余米。分析原因，滑動處斷面水深坡陡，土工模袋在坡角的水平長度不夠，沒有形成足夠的抗滑持力，導(dǎo)致模袋沿坡面產(chǎn)生滑動。為避免模袋在自重的坡向分力下產(chǎn)生滑動，應(yīng)進行抗滑穩(wěn)定驗算。抗滑穩(wěn)定系數(shù)K可按下式驗算：

式中，Kcs為砂漿模袋與堤防土體的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；L2為砂漿模袋護坡的坡面長度；L3為模袋混凝土在坡角的水平和長度；fcs為砂漿模袋與堤防土體的摩擦系數(shù)；θ為堤防的坡角（護坡與水平面的夾角）。經(jīng)過計算，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K值≥1.5。

問題二：澧河右岸城區(qū)段丁灣橋上游模袋護基護底工程完成于1999年7月底。護岸全長360m，腰臺底高程53.5m以下鋪設(shè)150#水泥砂漿模袋，腰臺以上坡采用混凝土板護砌。水泥砂漿模袋垂直河流鋪設(shè)長度≥5m，厚度0.15m，相鄰兩幅模袋搭接寬度0.30m。工程竣工后，運行情況良好。但經(jīng)過當(dāng)年汛期洪峰沖擊，局部模袋底部出現(xiàn)翻卷、斷裂。2000年8月份對該護岸工程整修時發(fā)現(xiàn)損毀的原因之一是：土工模袋在汛期施工，受水流沖擊使模袋兩幅之間搭接處疊壓不密實，沒有形成完整統(tǒng)一的整體，使砂漿模袋的整體防沖抗浮能力差，在主汛期強水流沖擊下，造成單幅模袋浮起翻卷、斷裂。丁灣橋砂漿模袋工程的經(jīng)驗是：模袋施工應(yīng)避開汛期，避免強水流沖擊后造成土工模袋位移。建議勘測設(shè)計部門應(yīng)根據(jù)工程所在地河道地形、最大過流量、流速來確定砂漿模袋的長度、寬度、厚度，土工模袋抗漂浮所需厚度根據(jù)《水利水電工程合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（SL/T225—98）》公式計算。

問題三：澧河左岸陰陽趙鄉(xiāng)大樓魏村險工護岸工程完成于1998年12月。工程長度300m，護岸型式設(shè)計下坡水泥砂漿模袋護基護底，模袋長度22m，上坡采用土工織物與生物防護相結(jié)合的護岸形式。由于工期較緊，上坡削坡和下坡充灌土工模袋同時進行施工。施工中，上坡削坡土方直接推入河中，由于土方量大，此處河道水深坡陡，削坡土方淤積在河口處，土工模袋在淤積土上面充灌。在施工進行到0+110段時，即出現(xiàn)了一幅砂漿模袋斷裂現(xiàn)象，當(dāng)時處理辦法是用鉛絲籠編網(wǎng)，拋投塊石對斷裂處進行防護。分析斷裂原因，模袋座落在松散的削坡土體上面，土體沉積出現(xiàn)不均勻沉降，固化后的砂漿模袋隨即出現(xiàn)斷裂。建議在采用土工模袋做護基護底工程時，應(yīng)先進行土工模袋充灌，并應(yīng)注意上坡削坡土方不得覆壓在模袋之上，防止土工模袋受壓而產(chǎn)生滑動。在邊坡小于1：1.5時，考慮采用柔性加筋帶，加筋帶寬5cm，規(guī)格50g/m，每根抗拉能力為10000N，每米模袋垂直水流方向加兩根，順?biāo)鞣较蛎棵准右桓?。在水流流速較大地區(qū)，加筋帶適當(dāng)加密。

三、土工模袋施工中應(yīng)注意的其它問題

第一，施工中需配備性能良好的施工機械和業(yè)務(wù)熟練的技術(shù)工人。充灌過程環(huán)環(huán)相扣，一個環(huán)節(jié)有問題，整個班組都無法作業(yè)。

第二，充灌材料水泥灰漿的比重定在1.9～2.1之間，過稀過稠都將影響充灌的進度和質(zhì)量。輸漿距離適宜在80～100m,輸漿管在充灌前要沖刷干凈，每班組使用后要沖洗直到出清水。

第三，土工織物質(zhì)量與工程質(zhì)量有著密切的聯(lián)系，在應(yīng)用時，應(yīng)通過試驗來確定選用。

第四，邊坡陡時應(yīng)減少每次灌入量，采用反復(fù)多次充灌的辦法，預(yù)防模袋脹裂，保證模袋充灌飽滿。模袋施工方向從下游向上游進行逐幅疊壓，每兩幅搭接寬度為40cm。彎道處適當(dāng)增加疊壓寬度，保證模袋之間疊壓緊密，形成整體。

第五，設(shè)計、應(yīng)用單位需全面了解掌握該項技術(shù)工藝后，針對具體工程應(yīng)用情況具體分析設(shè)計，并注意解決以上問題，按照有關(guān)施工規(guī)范要求保證工程應(yīng)用圓滿成功。

2010-05-24