新沭河治理工程模袋混凝土設(shè)計與施工

黃光輝，付用坤

（1.山東省水利勘測設(shè)計院，山東 濟南 250013；2.山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

沂沭泗河洪水東調(diào)南下續(xù)建新沭河治理工程 （山東段）第4標位于新沭河下游段，系推移質(zhì)造床為主的寬淺多沙河道，坡陡流急，河槽彎曲多變，流勢不穩(wěn)。局部河段主流直沖河岸堤防，還有部分河段采砂嚴重，致使河床擴展，河槽逼近堤腳，危及沿岸地區(qū)的防洪安全。為穩(wěn)定河床，急需對此段沖刷嚴重的灘岸進行護砌。胡家溝-日曬河段上半段有部分灘地位于凸岸，是淤積段，經(jīng)現(xiàn)場勘察進一步核實確定護岸范圍16+451～17+228，護岸實際長度為657m。金花河口段護岸長度為1438m。

1 護砌型式及高度

胡家溝-日曬溝護砌型式初設(shè)批復(fù)采用漿砌塊石護砌。但經(jīng)實際進場勘探發(fā)現(xiàn)，該段的水位比較深，經(jīng)施工單位聯(lián)合建設(shè)單位、設(shè)計單位和監(jiān)理單位共同勘測，將此段漿砌石護險段變更為模袋混凝土護砌。另外，金花河口險工段位于石梁河水庫回水區(qū)內(nèi)，該段正常水位較高，而采用漿砌石方案施工排水困難，且造價高，因此采用水下施工土工模袋混凝土護砌。

新沭河為分泄沂沭河洪水的人工河道，非汛期區(qū)間支流多年平均來水大多集中于主河槽偏泓內(nèi)，河岸坡腳處基本無水，確定上段護岸基礎(chǔ)頂高程平河岸坡腳高程。根據(jù)河道水面線推算結(jié)果，上段護砌段灘地高程均低于斷面設(shè)計洪水位，護岸頂高程平灘地高程。

2 土工模袋混凝土施工設(shè)計

2.1 土工模袋混凝土護岸厚度

模袋厚度應(yīng)滿足抵抗在水下產(chǎn)生的漂浮力和抵抗冬季坡前水體凍脹水平推力導(dǎo)致模袋沿坡面滑動等要求。根據(jù)計算結(jié)果和已建工程經(jīng)驗，模袋砼充填厚度采用0.2m。

2.2 沖刷深度計算

模袋的頂端埋置于灘地內(nèi)側(cè)的溝槽中，模袋底部基礎(chǔ)為避免水下開挖溝槽而采用活絡(luò)塊式模袋，即使模袋底部河床受淘刷形成沖刷坑，活絡(luò)塊式模袋可隨之下沉護住坑內(nèi)側(cè)，避免進一步淘刷。根據(jù)矩形基礎(chǔ)河床的沖刷深度和活絡(luò)塊式模袋基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，確定活絡(luò)塊式模袋基礎(chǔ)寬度為4.0m。

2.3 模袋混凝土護坡式護岸穩(wěn)定計算

模袋混凝土橫斷面示意圖見圖1。

圖1 模袋混凝土橫斷面示意圖

按極限平衡原理進行土工模袋混凝土護坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算，K=1.6＞[Kc]=1.3，模袋混凝土護坡抗滑穩(wěn)定滿足要求。

2.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計

土工模袋混凝土護岸：模袋混凝土充填厚度0.2m，邊坡1∶2.5。根據(jù)有關(guān)技術(shù)資料和工程的實際情況，借鑒已建類似工程經(jīng)驗，選擇CX型無排水點混凝土模袋，模袋內(nèi)充填C20砼，骨料粒徑不大于15mm。為了提高混凝土的耐久性，混凝土水膠比不大于0.55，另外為改善混凝土的泵送和充灌性，摻加25～30%的粉煤灰和0.6%的泵送劑。模袋混凝土頂部設(shè)1.0m寬平臺，其端部埋置于1.0m深溝槽中，模袋底部基礎(chǔ)采用活絡(luò)塊式模袋，水平寬4.0m。模袋兩端設(shè)拋石護砌，寬2m，厚1m。

水下拋石護岸：采用拋石為模袋混凝土壓腳。拋石直厚1.0m，在拋石底部河槽緩坡坡腳處設(shè)置崩滾層，崩滾層頂寬3.0m，直厚1.0m，邊坡1:2。拋石下設(shè)碎石墊層，自漿砌塊石齒混凝土底部順坡沉放至崩滾層外2.0m。

3 模袋混凝土施工工藝

施工工藝流程：整坡—泵送管道鋪設(shè)—模袋布鋪設(shè)—混凝土攪拌、泵送—模袋混凝土灌填—現(xiàn)場質(zhì)量控制—模袋混凝土邊界處理、設(shè)備清理維護—循環(huán)施工。

1）模袋鋪設(shè)前，首先按設(shè)計要求對模袋混凝土施工區(qū)域進行開挖、修整及水下清淤，鋪筑面上的樹根等障礙物必須清除，以免扎破模袋，造成漏漿或噴漿。開挖上、下錨固溝槽。填坑削坡、填方坡面要壓實,由于水下施工，采用挖掘機帶鋼板進行修整。

2）根據(jù)設(shè)計斷面、高程進行放線定位，挖好邊界處理溝槽；檢查各種材料是否符合技術(shù)要求。大面積施工前必須通過小塊模袋的充灌試驗來確定模袋使用關(guān)鍵參數(shù)，保證工程正常進行。

3）按照設(shè)計要求鋪設(shè)模袋。模袋鋪設(shè)需選擇無風和潮水位較低時進行，水流速度要小于1.5m/s。鋪設(shè)前，將進場驗收過的模袋再進行一次檢查，察看編號是否對位，搭接布、充灌口和穿管孔是否縫制完整可靠，模袋是否有孔洞等。展開模袋，在其上下端插入Φ100掛袋鋼管，管長約計大于模袋寬度0.5m，將模袋人工移至預(yù)定位置；設(shè)置上緣固定樁（頂高程位置）和松緊器，錨樁長約1m，間距1m，錨樁與穿在模袋上的鋼管綁扎在一起。將模袋上端掛在松緊器上調(diào)節(jié)張力，從坡上往下鋪設(shè)，在模袋兩側(cè)加壓沙袋，順流將一端沉入水底，由潛水員牽引至設(shè)計位置，在充灌前采用砂袋壓重，防止浮移。攤鋪完成后進行檢查，確保模袋分布均勻，無折疊、彎曲、覆蓋等現(xiàn)象，并預(yù)留收縮余量。

4）按照批復(fù)配比拌制混凝土、灌填模袋。模袋混凝土施工采用泵灌法。由于戰(zhàn)線長且施工運輸條件有限，現(xiàn)場使用兩臺滾筒攪拌機進行拌制，使用車泵將其輸入進模袋進料口。輸送管在混凝土灌注前，用水沖洗、濕潤，可先灌注1.0m3左右的水泥砂漿，使管道得到充分潤滑，各項準備工作做好后方可灌注混凝土?；炷恋谋盟秃凸嘧⒉荒苤苯硬捎糜补芏褂密浌?，施工中盡量縮短泵送軟管長度，中間以短硬管相連，變換灌口時將灌口堵上以減少水泥漿流失，并盡量減少軟管的彎折和顫動，保證順利泵送。施工中應(yīng)根據(jù)灌填面積估算灌填方量，適時對比，直至確認灌注飽滿，停止輸送，泵送管退出進料口并及時綁扎封堵進料口。

5)移動攪拌設(shè)備，灌填下一片模袋。灌填下一模袋時須將相鄰前一塊模袋的搭接土工布平整地壓在下面，防止兩模袋單元搭接縫隙過大，造成泥沙被沖刷、掏空。

6)按要求取試樣并記錄。按照設(shè)計進行頂、腳及側(cè)段邊界的處理，對底端、頂端和側(cè)端齒槽進行回填。全部護坡施工完成后，進行坡面混凝土的養(yǎng)護，保證7天養(yǎng)護齡期。對模袋混凝土護砌施工中，模袋混凝土封頂齒槽開挖，坡面整修壓實均作為隱蔽工程進行驗收，提供隱蔽工程驗收資料。將模袋混凝土坡面施工作為重點部位和關(guān)鍵工序進行質(zhì)量驗收控制。

4 質(zhì)量控制要點

1）模袋混凝土水下平段根據(jù)施工實際需要采用自流平水下不擴散混凝土，其強度遠超過設(shè)計強度C20。2）泵機的管道與模袋的連接宜采用膠管，模袋灌口的直徑與膠管外徑匹配，為了便于灌注時膠管與模袋的連接，避免模袋的灌口經(jīng)受不住填充料的摩擦而破損，需在膠管與模袋連接處做好附件，以保證連續(xù)灌注。3）模袋砼水下沖填時，應(yīng)采用流動性較好的混凝土，可使混凝土較易充灌到位，同時注意水下模袋布的錨固牢靠，在水深較大或水下流速較快時，可借助潛水員水下定位和輔助混凝土充灌。4）模袋施工時應(yīng)注意混凝土充入模袋時水分過多，經(jīng)過2～3h后，水分排出，易造成混凝土厚度不足，致使護坡面厚度不均勻，同時縱橫方向均會發(fā)生收縮，使坡頂?shù)哪４炷谅袢霚喜鄣纳疃葴p少。因此，充灌過程中應(yīng)充分保證混凝土的充灌飽滿而又不至于使模袋鼓爆。

5 結(jié) 語

模袋混凝土在新沭河治理工程的成功應(yīng)用，是近20年來在臨沂地區(qū)沂沭河治理工程中的首次應(yīng)用，引起了當?shù)厮?、公路等相關(guān)部門對該技術(shù)的重視，對模袋混凝土技術(shù)的推廣普及起了極大的推動作用。

［1］ 崔紹炎.土工模袋混凝土護坡施工工藝及質(zhì)量控制[J].海河水利，2006(2).

［2］ 白贇，王俊杰.模袋混凝土在南水北調(diào)東線第一期工程中的應(yīng)用[J].山東水利，2009(4).