河套灌區(qū)模袋法施工工藝及存在問(wèn)題探討

趙泉 武軍 王偉 等

摘要 河套灌區(qū)作為全國(guó)3個(gè)特大型灌區(qū)之一是項(xiàng)目主要實(shí)施區(qū)，項(xiàng)目工程中渠道襯砌占的比重較大。模袋混凝土由于其一次噴灌成型、施工簡(jiǎn)便、速度快、耐久性好等優(yōu)勢(shì)，在渠道襯砌工程的應(yīng)用逐年增加。闡述了渠道襯砌模袋施工的工序以及施工中容易出現(xiàn)的一些問(wèn)題及處理方法，并討論模袋混凝土施工中需要改進(jìn)的方法和工藝，包括土坡的密實(shí)度和坡比的控制、原材料的質(zhì)量控制、后期養(yǎng)護(hù)方法的選擇等方面，以為河套灌區(qū)模袋混凝土的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 模袋混凝土;河套灌區(qū);施工工藝

中圖分類號(hào) TV43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）04-0205-02

Abstract As one of the three largescale irrigation districts in China， Hetao irrigation district is the main implementation area of the project. The proportion of channel lining in the project is large. Because ?of ?its advantages of onetime sprinkling and forming， ?simple construction， high speed and good durability， the application of it in the channel lining project increased year by year. Some problems and treatment methods ?of ??the process of channel lining bag construction and in the construction were described ， and ?some methods and processes needed to improve ?were discussed ?in ?the construction of the bag concrete，including ?compactness of the slope and the control of the slope ratio， the quality control of the raw materials， and the selection of the later maintenance methods.It ?can ?provide reference ?for ?the application of ?molded bag concrete ?in Hetao irrigation district.

Key words Molded bag concrete;Hetao irrigation district;Construction technology

隨著國(guó)家加快水利發(fā)展，增強(qiáng)水利支撐保障能力，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用戰(zhàn)略部署實(shí)施，近幾年黃河內(nèi)蒙古續(xù)建配套與節(jié)水改造工程投資逐年加大[1]。河套灌區(qū)作為全國(guó)3個(gè)特大型灌區(qū)之一是項(xiàng)目主要實(shí)施區(qū)，項(xiàng)目工程中渠道襯砌占的比重較大[2]。目前，灌區(qū)大部分渠道運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，施工期短，這使模袋混凝土的一次噴灌成型、施工簡(jiǎn)便、速度快、耐久性好等優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，在渠道襯砌工程的應(yīng)用逐年增加[3-5]。但是，模袋混凝土作為一種新技術(shù)、新工藝，目前還沒(méi)有國(guó)家規(guī)程規(guī)范，施工工藝及方法往往憑借近幾年施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和已完工護(hù)坡相似工法[6-7]。其中河套灌區(qū)烏拉特灌域從2009年開(kāi)始到2018年已陸續(xù)實(shí)施模袋混凝土襯砌工程將近10年，襯砌國(guó)管干渠、分干渠長(zhǎng)度累計(jì)55 km，通過(guò)已經(jīng)竣工工程和后續(xù)實(shí)施項(xiàng)目比較而判斷其優(yōu)劣，從施工實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、探討不足，從而再指導(dǎo)施工就顯得尤為重[8-10]。目前河套灌區(qū)模袋混凝土施工工藝較成熟，但是在施工中也會(huì)有一些易發(fā)問(wèn)題，需要及時(shí)處理;在施工工藝方面的護(hù)坡壓實(shí)度、原材料質(zhì)量、摻合料選用、外加劑類型和養(yǎng)護(hù)辦法等還需要繼續(xù)探討。

1 渠道襯砌模袋施工的工序及易出現(xiàn)問(wèn)題處理方法

1.1 渠道模袋襯砌施工的工序

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→斷面土方挖填→邊坡機(jī)械粗修→邊坡人工精修→高程校核→模袋鋪設(shè)縫接與定位→混凝土泵車(chē)安裝就位→混凝土罐車(chē)與泵車(chē)對(duì)接→泵車(chē)軟管插入袋口及固定→充灌混凝土→質(zhì)量檢查→模袋清洗→養(yǎng)護(hù)。

1.2 模袋混凝土在施工中容易出現(xiàn)的問(wèn)題及處理方法

1.2.1 邊坡的平整度控制。

渠道修坡重點(diǎn)控制修坡平整度、密實(shí)度，及時(shí)清理雜草樹(shù)根，還需控制坡頂寬度順直度、外坡溝開(kāi)挖深度。邊坡平整度、密實(shí)度檢查，目前項(xiàng)目工程監(jiān)理復(fù)核邊坡平整度一般采用4 m長(zhǎng)鋁合金摑杠分段驗(yàn)坡，有回填土方的段落密實(shí)度通過(guò)環(huán)刀取樣后計(jì)算確定是否需要碾壓機(jī)具壓實(shí)和壓實(shí)參數(shù)等。

1.2.2 邊坡土壤含水量大小控制。

邊坡土壤含水量大時(shí)，采取分段分層修坡，通過(guò)自然晾曬，渠道中明渠排水和水泵輔助排水降低邊坡土壤含水量，使其達(dá)到最優(yōu)含水率。降水時(shí)要合理地控制降水時(shí)間、允許下降的速度，避免因降水過(guò)快出現(xiàn)邊坡塌陷現(xiàn)象，目前對(duì)塌陷采取的方法是砂礫料護(hù)坡和護(hù)角。

邊坡土壤含水量小時(shí)，采取分層修坡，水車(chē)現(xiàn)場(chǎng)灑水，使其達(dá)到最優(yōu)含水率。為保證模袋混凝土充填前邊坡含水率，目前采取措施是邊坡在模袋鋪設(shè)完成后用灑水車(chē)均勻?yàn)⑺槐椋３滞疗录澳４鼭駶?rùn)，然后開(kāi)始充填。

土壤含水率適中時(shí)也需控制人工精修坡工序、模袋鋪設(shè)、充填工序的銜接時(shí)間，最好控制在6～8 h，間隔時(shí)間長(zhǎng)會(huì)降低邊坡土壤含水率，影響模袋充填或需增加灑水工序。

1.2.3 混凝土入袋不順暢原因及解決方法。

1.2.3.1 因混凝土離析造成的不好充填。產(chǎn)生離析的混凝土進(jìn)入模袋后，粗骨料在灌口處集中，形成過(guò)濾作用，砂漿在泵壓力作用下濾過(guò)去，石子留下，很快便形成阻塞，這時(shí)往往出現(xiàn)泵管劇烈振動(dòng)很快便形成阻塞，繼而灌口被破壞。處理辦法可將泵管拆走，將阻塞的石子或混凝土從灌口內(nèi)掏出，或用一木桿將阻塞物搗散疏通后，再繼續(xù)充填。

1.2.3.2 因混凝土流動(dòng)性不好造成不好充填。灌口周?chē)瘸涔嗟幕炷烈褯](méi)有足夠的流動(dòng)性，這種情況往往由于充灌中途有較長(zhǎng)時(shí)間的停歇或混凝土長(zhǎng)距離運(yùn)輸快達(dá)到初凝期而造成。處理辦法：①工人用腳快速踩踏增強(qiáng)流動(dòng)性;②現(xiàn)場(chǎng)混凝土罐車(chē)摻入外加劑增強(qiáng)流動(dòng)性;③側(cè)面隱蔽處改口充填，盡量保證整體美觀。

1.2.4 模袋鼓包原因及解決方法。

模袋在充填過(guò)程中出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象：①立即減小充填泵壓力或停止充填，工人用鐵鉤拉動(dòng)鼓包處周?chē)４?，用腳輕微踩踏鼓包，使混凝土向四周流動(dòng)。②檢查模袋內(nèi)拉線是否斷裂或松動(dòng)，及時(shí)處理。③如出現(xiàn)鼓包炸袋現(xiàn)象，可用編織袋或大石塊堵塞炸口處，待混凝土初凝時(shí)，用木棒清理鼓包處多余混凝土使其表面平整，炸袋口較大或不規(guī)則時(shí)，清理完成后，用同批次模袋裁塊刷膠粘貼破損處達(dá)到平整美觀要求。

1.2.5 模袋坡頂處厚度控制及模袋封口方法。

混凝土模袋施工中隨時(shí)用探針檢查厚度，保證達(dá)到設(shè)計(jì)值。每袋充填快完成時(shí)，操縱人員立即停止泵壓力，等泵管中砼全部充填到袋口內(nèi)后暫停5～10 min，工人檢查袋口處和模袋頂是否飽滿，同時(shí)排除頂部空氣待水分析出后，如不飽滿，再灌至飽滿。從袋口移除泵管，工人清除袋口內(nèi)多余混凝土，用細(xì)鉛絲綁扎袋口稍后用木棒將綁扎處反塞入袋口中，然后將模袋表面沖洗干凈，這種處置袋口的方法，可減少袋口混凝土外溢，使模袋封頂處砂漿飽滿，避免出現(xiàn)封頂塌陷現(xiàn)象。模袋充填完成后終凝前禁止人員踩踏，以免影響混凝土強(qiáng)度和美觀。

1.2.6 襯砌渠道斷面較寬或高邊坡充填方法。

渠道斷面較寬或高邊坡充填時(shí)混凝土輸送距離長(zhǎng)，在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)控制適宜的坍落度很關(guān)鍵，如果混凝土流動(dòng)性不好是由灌口向四周呈輻射狀流動(dòng)，混凝土主要是在泵壓力推動(dòng)下強(qiáng)制移動(dòng)，隨著模袋中充灌砼范圍的擴(kuò)大，充灌的難度增大，模袋承受的砼壓力過(guò)大容易造成破壞，無(wú)法將模袋充滿。解決方法：①現(xiàn)場(chǎng)罐車(chē)混凝土中少量添加外加劑增加流動(dòng)性，并且采用二次充填方法，先充填模袋底部至半坡處，靜置5～ 10 min，再進(jìn)行第2次充灌，使其全部充填飽滿。②及時(shí)調(diào)整坍落度，增加砼流動(dòng)性，使其達(dá)到充填入模袋后是由灌口直接向下流動(dòng)，然后自下而上將模袋充滿。

2 模袋混凝土施工方法和工藝

從已完工多年的模袋混凝土出現(xiàn)的一些問(wèn)題來(lái)看，模袋混凝土在施工和工藝方面需要注意的一些問(wèn)題和改進(jìn)方法如下。

2.1 土坡的密實(shí)度和坡比的控制要按設(shè)計(jì)要求平整護(hù)坡，坡基礎(chǔ)要平整牢固，尤其是坡頂處。如果土坡密實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，會(huì)出現(xiàn)模袋細(xì)微裂縫，坡頂處更明顯。

模袋混凝土邊坡在坡度設(shè)計(jì)方面還需探討，多年運(yùn)行觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，模袋混凝土坡度較緩的邊坡運(yùn)行比較穩(wěn)定，坡度較陡的邊坡容易在坡頂和水位變幅區(qū)出現(xiàn)細(xì)微裂縫，尤其是干渠較陡的邊坡，往往邊坡較長(zhǎng)，凍脹、澆筑厚度、土坡密實(shí)度、抗拉能力都會(huì)影響混凝土的耐久性。

2.2 原材料的質(zhì)量控制

所有進(jìn)場(chǎng)的原材料必須符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格執(zhí)行施工方送檢、監(jiān)理抽檢、第三方檢測(cè)等。

2.2.1 模袋的質(zhì)量控制。

模袋的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。如果模袋質(zhì)量不合格，施工中就會(huì)出現(xiàn)袋口破損、炸袋、混凝土穿破袋底、串袋等現(xiàn)象。

2.2.2 砂石料的質(zhì)量控制。

模袋混凝土一般采用一級(jí)配，設(shè)計(jì)強(qiáng)度C25、抗?jié)BW6、抗凍F200，要求細(xì)骨料采用中砂含泥量≤3，粗骨料宜采用5～25 mm的連續(xù)級(jí)配含泥量≤1。需要重點(diǎn)控制骨料含泥量，含泥量不達(dá)標(biāo)會(huì)嚴(yán)重影響混凝土各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，從而影響混凝土壽命。

2.2.3 外加劑的選擇。

根據(jù)《DL/T5144—2001水工混凝土施工規(guī)范》，水工混凝土中必須摻加適量外加劑;有抗凍性要求的混凝土應(yīng)摻用引氣劑。目前主要使用奈系和聚羧酸2種引氣減水劑，奈系引氣劑性能較穩(wěn)定，減水效果中等，混凝土試驗(yàn)配合比一般為膠凝材料∶砂∶石子∶水∶=1∶2.5∶2.4∶0.47，水灰比為0.47，引氣劑摻量3.4%，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)氣含量控制在5.5±1.0。聚羧酸引氣劑近2年開(kāi)始使用，減水效果較好，但是對(duì)溫度敏感性強(qiáng)，黏度高，對(duì)砂石集料的含泥量敏感性強(qiáng)，需要添加穩(wěn)定劑，混凝土試驗(yàn)配合比一般為膠凝材料∶砂∶石子∶水∶=1∶2.4∶2.49∶0.42，水灰比為0.42，引氣劑摻量3.5%，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)氣含量控制在5.5±1.0。當(dāng)采用同一水泥（品種和強(qiáng)度相同）時(shí)，混凝土的強(qiáng)度主要決定于水灰比;在混凝土能充分密實(shí)的情況下，水灰比愈大，水泥石中的孔隙愈多，強(qiáng)度愈低，與骨料粘結(jié)力也愈小，混凝土的強(qiáng)度就愈低;反之，水灰比愈小，混凝土的強(qiáng)度愈高。

2.2.4 摻和料質(zhì)量控制。

目前，模袋混凝土一般采用粉煤灰作為摻合料。粉煤灰目前摻量一般在20%，主要使用華電集團(tuán)Ⅱ粉煤灰。在模袋混凝土中摻入合理的粉煤灰，能改善其和易性、可泵性，使混凝土具有較大坍落度和良好的工作性能;可減少模袋混凝土的徐變，減少水化熱、熱能膨脹性，降低模袋混凝土的造價(jià)成本，可替代部分普通水泥或硅酸鹽水泥。但是一定要控制好進(jìn)場(chǎng)原料質(zhì)量，粉煤灰在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中應(yīng)防水防潮，并不應(yīng)混入雜物，進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)儲(chǔ)存到有明顯標(biāo)志的儲(chǔ)罐或倉(cāng)庫(kù)中。

2.3 后期養(yǎng)護(hù)方法的選擇

模袋混凝土澆筑完成后養(yǎng)護(hù)至關(guān)重要。如氣候炎熱、空氣干燥，不及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，混凝土中水分會(huì)蒸發(fā)過(guò)快，形成脫水現(xiàn)象，使已形成凝膠體的水泥顆粒不能充分水化，不能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的結(jié)晶，缺乏足夠的粘結(jié)力，從而會(huì)在混凝土表面出現(xiàn)片狀或粉狀脫落。此外，在混凝土尚未具備足夠的強(qiáng)度時(shí)，水分過(guò)早的蒸發(fā)還會(huì)產(chǎn)生較大的收縮變形，出現(xiàn)干縮裂紋，所以混凝土澆筑后初期階段的養(yǎng)護(hù)非常重要，養(yǎng)護(hù)應(yīng)在澆筑完畢后12～18 h內(nèi)開(kāi)始灑水養(yǎng)護(hù)，混凝土應(yīng)連續(xù)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)始終使混凝土表面保持濕潤(rùn)。目前采用養(yǎng)護(hù)方法有2種，一是水車(chē)灑水養(yǎng)護(hù)，澆筑后12 h開(kāi)始養(yǎng)護(hù)，白天2 h澆水1次，夜間澆水2次。二是覆膜養(yǎng)護(hù)，模袋混凝土終凝后，用塑料膜覆蓋在模袋表面，利用混凝土凝固過(guò)程中水分蒸發(fā)集聚在塑料膜表面來(lái)達(dá)到養(yǎng)護(hù)混凝土的目的。目前來(lái)看效果較好，14 d內(nèi)混凝土表面保持濕潤(rùn)，經(jīng)濟(jì)成本也比灑水養(yǎng)護(hù)低。無(wú)論采用哪種方法，混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)有專人負(fù)責(zé)，并做好養(yǎng)護(hù)記錄，各齡期階段用回彈儀檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，保證混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)值。

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