南水北調(diào)梁濟運河不斷航邊坡襯砌施工技術(shù)

牟忠善，武守猛，李典基

（1.南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟南 250109；2.山東省水利工程局有限公司，山東 濟南 250013）

南水北調(diào)南四湖至東平湖段輸水河道沿著京杭大運河原址擴建，工程建成后不但用于調(diào)水還要恢復(fù)大運河的通航功能。為防止航行中的船舶碰撞岸堤及產(chǎn)生的波浪掏空邊坡，引起塌陷破壞，保證工程安全，確保河道輸水及航運的正常運行，采取措施，對河堤進行工程保護是必要的。其中南水北調(diào)梁濟運河段工程設(shè)計樁號0+000～18+750段一直處于通航狀態(tài)，在施工期需要保證不斷航，因此無法使用圍堰截流、導(dǎo)流方法進行干面施工，經(jīng)分析論證后決定采用現(xiàn)澆模袋混凝土襯砌施工技術(shù)。該技術(shù)主要特點是將混凝土在一定壓力下注入有合適透水性的土工模袋中，混凝土內(nèi)的部分水分被擠出模袋，凝固后的混凝土強度高；土工模袋好像一個塑性胎模，能夠?qū)崿F(xiàn)將混凝土填充料按照預(yù)先設(shè)定好的形狀和厚度成型，有很好的適應(yīng)性；在江河內(nèi)施工時，不需要做圍堰排水就能進行水下施工，施工過程中可以河道不斷航，施工難度大大降低，施工效率也有很大提高，施工質(zhì)量易于保證。

1 模袋混凝土厚度設(shè)計、抗滑校核

1.1 厚度計算

混凝土抗漂浮厚度采用下式校核：

上式中：c=1.5；HW、LW為波浪高度、波浪長度，m；Lr為垂直于水邊線的襯砌面長度，m；m為河坡系數(shù)；γc為混凝土比重，kN/m3；γW為水的密度，kN/m3。

通過計算δ≥0.16m，考慮工程實際情況，抗漂浮模袋混凝土襯砌厚度按δ=0.2m選取。

1.2 抗滑校核

坡面抗滑安全校核計算如下：

式中：L2為坡面上模袋混凝土長度，m；L3為坡腳外模袋混凝土長度，m；m為河坡系數(shù)；α為河坡傾角；H為襯砌面高度；fcs為模袋混凝土與河坡的摩阻系數(shù)，按fcs=0.5。

以本工程樁號2+500處設(shè)計斷面進行校核，此處需要襯砌的坡面長度為29.27m，為了增強模袋混凝土的抗滑性能，將混凝土襯砌從河道的內(nèi)坡腳向外伸長3m左右作為模袋混凝土護腳，根據(jù)設(shè)計圖（圖1所示）計算模袋混凝土抗滑安全系數(shù)Fs=2.1＞1.1，符合安全規(guī)定要求。

1.3 混凝土材料設(shè)計要求

工程中模袋混凝土的設(shè)計標(biāo)號為C25，抗?jié)B要求為W6，抗凍要求為F150，粗骨料最大尺寸24mm，坍落度 22～26cm。

2 模袋混凝土施工

圖1

在修好的邊坡上鋪設(shè)反濾土工布，再將定制的模袋平鋪在河坡上。鋪設(shè)時，需將模袋的上緣做好安全固定，然后將配合比滿足設(shè)計要求的混凝土通過模袋灌注口泵送入模袋內(nèi)部，灌注的混凝土厚度達到設(shè)計要求后扎緊灌注口。河坡上部混凝土施工要將模袋混凝土鋪入挖好的溝槽內(nèi)，素土回填夯實固定。

2.1 坡面修整

邊坡修整分水上部分和水下部分。水上部分采用挖掘機進行粗修，精修采用挖掘機配合人工掛線修坡。水面以下部分可采用挖泥船施工，將邊坡修制成數(shù)個臺階，土水混合體沿著輸泥管泵送到棄土場，坡面修整采用水上挖掘機配合潛水員實施，多余土方用泥駁船運至卸泥區(qū)，再用挖泥船泵送至棄土區(qū)。水下凹陷部分用石塊或者裝石子的編織袋做成標(biāo)準(zhǔn)坡面。

2.2 水工模袋訂制注意事項

根據(jù)設(shè)計圖結(jié)合現(xiàn)場實際情況，計算出模袋的長度，并按照8%考慮收縮率設(shè)計模袋加工尺寸，本工程每副寬度按照4.1m制作，4副為一個灌注作業(yè)面。做好的模袋緊卷在鋼管上，每卷標(biāo)注上編號，和現(xiàn)場樁號對應(yīng)。模袋灌注口數(shù)量和位置設(shè)計要合理，以保證混凝土充分充滿模袋。模袋材料保證足夠的強度和合適的透水性能。

2.3 水工模袋鋪敷

模袋鋪敷前現(xiàn)將精修好的渠坡上鋪敷土工布，相鄰?fù)凉げ嫉拇罱娱L度要大于300mm，其搭接的位置和模袋的分縫相錯開。在渠坡上部打入固定鋼釬，掛上手動葫蘆，然后和模袋卷上的鋼管固定。模袋卷放在反濾土工布上，由渠坡上部慢慢滾動到渠底，在水中設(shè)置參照樁，模袋長度方向和渠坡垂直。

2.4 混凝土充灌施工

混凝土充灌的實施步驟按照由坡下到坡上，由左右到中間，由上游到下游，先標(biāo)準(zhǔn)斷面施工再異形斷面施工，澆注混凝土前先將模袋用水淋濕，以防模袋吸收混凝土的水分影響和易性，澆注混凝土?xí)r要防止模袋偏移，混凝土水平輸送距離一般控制在120m左右為宜，澆注速度一般控制在10～15m3/h，澆注壓力按照0.2～0.3MPa原則控制。

混凝土充灌時要隨時觀察灌注壓力表的指示，當(dāng)數(shù)值超過控制壓力值時需要及時檢查泵送混凝土是否產(chǎn)生阻塞，并采取措施進行疏通。當(dāng)混凝土充灌模袋近豐滿時，暫停5～10min，再進行充灌至結(jié)束。

每幅充灌結(jié)束后水上部分模袋上的砂漿、雜物等及時用水沖洗干凈。澆注從河底開始，逐步往河面推進。水下施工需要潛水員進行操作，潛水員將泵送管頭插進澆注口并用鐵絲綁緊。灌注過程中需要實時踩踏模袋表面，增加混凝土的流動性，保證混凝土填充飽滿。

3 模袋混凝土質(zhì)量控制

1）正式施工前需先做一個試驗段，根據(jù)試驗成果，修訂完善施工工藝。

2）施工單位應(yīng)根據(jù)灘地高程變化情況，按照一定長度分成幾個高程襯砌段，各段之間需連接順平。

3）混凝土泵選型應(yīng)根據(jù)泵送距離、混凝土和易性進行確定。

4）模袋混凝土灌注過程中應(yīng)在充灌口留取強度試塊，每班或100m3混凝土留1組試樣進行檢測強度?？箖?、抗?jié)B指標(biāo)檢測數(shù)量滿足要求。

5）模袋混凝土坡面平整度允許誤差為±5cm。

6）模袋混凝土充灌后應(yīng)用鋼尺測量相鄰模袋的連接縫寬，最大縫寬應(yīng)小于10cm。

4 結(jié)語

南水北調(diào)東線濟寧以北段樁號0+000～18+750選取模袋混凝土水下襯砌施工技術(shù)，在保證航道通航的前提下進行模袋混凝土邊坡襯砌施工，合格率達到100%，并編寫南水北調(diào)東線山東段模袋混凝土施工技術(shù)規(guī)程，為以后類似工程施工提供了很好的范例。