模袋混凝土在河套灌區(qū)渠道襯砌中的施工方案和質(zhì)量控制研究

王俊 吉仁古日巴 張亮

摘要：本文通過(guò)調(diào)研模袋混凝土在河套灌區(qū)渠道襯砌的實(shí)驗(yàn)示范點(diǎn)，總結(jié)出來(lái)一套河套灌區(qū)模袋混凝土渠道襯砌的施工技術(shù)方案，同時(shí)也擬定了初步的質(zhì)量控制點(diǎn)以及施工技術(shù)的相關(guān)要求，為模袋混凝土襯砌渠道在河套灌區(qū)的使用及推廣奠定了一定的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：模袋混凝土;施工方案;質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TU528 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

模袋混凝土相較于普通的混凝土板進(jìn)行渠道襯砌，具有防滲效果好、施工快速簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。而且在不影響模袋混凝土的正常工作性能下，河套灌區(qū)模袋混凝土盡可能多地使用粉煤灰這種工業(yè)廢料，可以起到變廢為寶、保護(hù)環(huán)境的作用。

河套灌區(qū)的整個(gè)沈?yàn)豕嘤蛟圏c(diǎn)項(xiàng)目工程作為第一批實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的渠系工程部分就是沈?yàn)豕嘤蛞桓汕隙?、建設(shè)一分干、建設(shè)二分干控制范圍內(nèi)的渠系工程。以上的渠道襯砌改造工程中，渠道條數(shù)總計(jì)693條，總長(zhǎng)度為1 390.65 km。使用模袋混凝土進(jìn)行渠道襯砌的方法在河套灌區(qū)大量使用，不僅可以體現(xiàn)其自身的優(yōu)越性，還可以在后期的使用過(guò)程中還可以體現(xiàn)其最終的應(yīng)用效果[1]。

依據(jù)項(xiàng)目的總體工程方案以及項(xiàng)目的進(jìn)度安排，需要采用C20、F200、W6的模袋混凝土在總干渠、一干渠、沙河渠、豐濟(jì)渠以及南邊分干渠等5處進(jìn)行渠道襯砌，模袋混凝土的厚度由工程中所遇到的不同邊界條件的受力因素確定，取為10 cm、12 cm、15 cm三種厚度。截至2014年5月，這些工程已經(jīng)基本全部竣工并投入使用。從已建工程的運(yùn)行管理維修養(yǎng)護(hù)情況，以及工程造價(jià)施工安全穩(wěn)定等方面進(jìn)行分析，模袋混凝土具有一次成型、施工速度快、質(zhì)量容易控制、可在水上或水下直接澆筑、成型后不易破損、大幅減輕管理維護(hù)負(fù)擔(dān)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)初步達(dá)到生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益三種效益的同步化和統(tǒng)一化[2]。

根據(jù)相關(guān)資料顯示，研究人員對(duì)河套灌區(qū)的模袋混凝土襯砌技術(shù)做了相關(guān)研究，具體內(nèi)容是以河套灌區(qū)烏蘭布和灌域建設(shè)二分干作為試驗(yàn)段進(jìn)行研究，同時(shí)了解模袋混凝土在渠道襯砌中的最終應(yīng)用和實(shí)際的效果，對(duì)烏蘭布和灌域建設(shè)二分干試驗(yàn)段進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)的勘探，在勘探的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在面對(duì)河套灌區(qū)這樣嚴(yán)酷的自然氣候和環(huán)境下，模袋混凝土渠道襯砌的試驗(yàn)段并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)模袋表面有任何大的問(wèn)題出現(xiàn)（例如：表面發(fā)生剝落、整體變形、因不能承受多次的凍融循環(huán)而發(fā)生的部分?jǐn)嗔训葐?wèn)題）。因此，模袋混凝土渠道襯砌的試驗(yàn)段在河套灌區(qū)的適應(yīng)性良好，可以在北方嚴(yán)寒地區(qū)進(jìn)行推廣使用。

1 渠道襯砌工程中模袋混凝土技術(shù)的概述

基于對(duì)模袋混凝土在渠道襯砌中施工方案的對(duì)比、分析，歸納總結(jié)得出模袋混凝土在渠道襯砌工程中優(yōu)良的施工工藝流程、施工方法及技術(shù)措施。

1.1 模袋混凝土的施工工藝流程

模袋混凝土施工工藝流程圖如圖1所示。

1.2 施工方法及技術(shù)措施

（1）測(cè)量放樣。為了保證模袋混凝土的平整度，必須在模袋混凝土施工之前進(jìn)行土方的開(kāi)挖和回填，按照模袋混凝土的渠道襯砌設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)邊坡、坡腳、堤頂?shù)冗M(jìn)行測(cè)量并以此為依據(jù)，布置控制樁和控制的導(dǎo)線(xiàn)，做好保護(hù)和固定，控制樁和控制的導(dǎo)線(xiàn)須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)高程進(jìn)行布設(shè)，在挖掘過(guò)程中多次運(yùn)用水準(zhǔn)儀、坡度尺、鋼尺對(duì)坡的比值進(jìn)行檢測(cè)，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求[3]。

（2）基礎(chǔ)開(kāi)挖及坡面整理。當(dāng)現(xiàn)水位線(xiàn)以上坡面按設(shè)計(jì)要求的坡比進(jìn)行放樣，預(yù)留10 cm保護(hù)層由人工挖除修理，坡面平整度控制在100 mm內(nèi)。按照設(shè)計(jì)圖紙要求，在規(guī)定標(biāo)高位置開(kāi)挖溝槽。坡面整坡到位，并報(bào)驗(yàn)監(jiān)理驗(yàn)收。

（3）模袋縫制加工。材料檢驗(yàn)之后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙尺寸進(jìn)行模袋的加工制作，尤其是扇形形狀的尺寸，更要精確計(jì)算其母線(xiàn)長(zhǎng)及弧長(zhǎng)，并預(yù)留余量。模袋出廠(chǎng)應(yīng)具有出廠(chǎng)合格證和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

（4）布設(shè)定位樁及拉緊裝置。按照測(cè)量結(jié)成果對(duì)懸掛模袋布的定位樁進(jìn)行等距離布設(shè)，在模袋的平行處、護(hù)坡?lián)鯄?nèi)邊線(xiàn)側(cè)布設(shè)，張緊器是需要安裝在各個(gè)定位樁上，以便后續(xù)充填的混凝土充填方便。

（5）鋪設(shè)模袋前的準(zhǔn)備工作。鋪設(shè)模袋之前需要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的交通情況采取適宜的方法進(jìn)行混凝土的泵送施工?；炷翑嚢枵拘枰ㄔ谑┕がF(xiàn)場(chǎng)的不遠(yuǎn)處建立，混凝土的運(yùn)輸要靠罐車(chē)來(lái)實(shí)現(xiàn)。前提是需要準(zhǔn)備充足的施工材料，以保證材料的連續(xù)供應(yīng)。

（6）鋪設(shè)模袋。模袋在沒(méi)有被鋪設(shè)模袋之前，檢查坡面的基礎(chǔ)是十分有必要的，待檢查驗(yàn)收沒(méi)有問(wèn)題以后，才可以進(jìn)行模袋的鋪設(shè)。首先按照定位樁的布設(shè)鋪展將模袋布鋪展，模袋的鋪設(shè)方向是按照水流的方向進(jìn)行鋪設(shè)，模袋灌入口面朝上方。模袋布的外表檢查是首要任務(wù)，注意檢查模袋布的外表是否存在脫線(xiàn)、破損都是要注意的內(nèi)容等情況，并檢查模袋布的大小和要求是否一致，查驗(yàn)合格后將相鄰的模袋布進(jìn)行縫合起來(lái)，使其成為一體，并在每塊模袋布的橫縱向提前預(yù)留4%的收縮余量，同時(shí)將模袋的松緊調(diào)整適度，促使采用混凝土充灌模袋的過(guò)程中模袋能充分地貼伏在坡面上。鋪設(shè)模袋布需要從坡頂端緩慢滾放到坡腳，穩(wěn)固住定4個(gè)坡腳，把模袋鋪平，調(diào)整理順，使模袋布兩邊對(duì)稱(chēng)、順直，嚴(yán)禁出現(xiàn)褶皺或偏斜，保證模袋混凝土的外觀(guān)及整體性良好[4]。

（7）混凝土的攪拌生產(chǎn)。在施工現(xiàn)場(chǎng)附近選擇合適的地方作為建立混凝土的攪拌合站，混凝土拌制全過(guò)程都使用機(jī)械，拌和系統(tǒng)均需要具備發(fā)電機(jī)、電子配料機(jī)、混凝土攪拌機(jī)等等?；炷涟韬系谋壤耆显O(shè)計(jì)準(zhǔn)則，拌合合格后才可以進(jìn)行運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。混凝土拌制的全過(guò)程都使用機(jī)械拌制，拌合系統(tǒng)均需要具備發(fā)電機(jī)、電子配料機(jī)、混凝土攪拌機(jī)等等。和易性、流動(dòng)性是拌合好的混凝土應(yīng)有的指標(biāo)，而且坍落度一定要足夠高，只有這樣才能使混凝土的泵送施工順利進(jìn)行，充分灌注。

（8）混凝土灌注?；炷恋陌韬褪前凑蘸侠淼谋壤?，并且符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的結(jié)果，然后運(yùn)輸?shù)绞┕つ康牡??；炷脸涔噙\(yùn)用混凝土輸送泵和輸送管進(jìn)行施工，將充灌管頭安插到入模袋灌口，一切工作準(zhǔn)備就緒后就可以開(kāi)始混凝土的灌注，混凝土灌注要保證混凝土能自流灌注，灌注過(guò)程中要避免堵塞的現(xiàn)象出現(xiàn)，要保證連續(xù)灌注。在整個(gè)灌注的過(guò)程中，均需要采用對(duì)講機(jī)以保證混凝土輸送控制人員與灌口灌注人員需要采用對(duì)講機(jī)之間進(jìn)行無(wú)障礙溝通，以保證停灌時(shí)機(jī)。當(dāng)灌注過(guò)程中如遇到堵塞、偏移、流動(dòng)不暢等情況時(shí)，混凝土輸送控制人員與灌口灌注人員應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的溝通并做出相應(yīng)的調(diào)整和處理。

（9）灌口封口。一個(gè)單元的混凝土灌注完成以后，需要將安插在模袋灌口的灌注管頭緩慢拔出，并迅速將灌口扎緊，以免混凝土流出，封好模袋灌口以后，當(dāng)混凝土有微微的凝固時(shí)，人為地將灌口模袋布放入模袋里，確保模袋混凝土的整體性和美觀(guān)性。

（10）模袋混凝土的清理和養(yǎng)護(hù)。一個(gè)單元的模袋混凝土灌注結(jié)束以后，20 min～30 min以?xún)?nèi)用水沖洗進(jìn)行模袋混凝土表面的沖洗，將模袋混凝土表面的水泥砂漿和一些雜物沖洗干凈，并在未來(lái)的28 d內(nèi)對(duì)模袋混凝土進(jìn)行適時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)期間，需要安排專(zhuān)門(mén)的工作人員依據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)成型的模袋混凝土進(jìn)行處理以及看護(hù)，以免發(fā)生模袋混凝土被破壞的現(xiàn)象，直到28d齡期結(jié)束。

1.3 模袋混凝土在河套灌區(qū)渠道襯砌中的應(yīng)用

模袋混凝土是針對(duì)可用于解決河套灌區(qū)季節(jié)性?xún)鐾脸霈F(xiàn)的渠道襯砌工程的不均勻沉降、冰壓力、凍融循環(huán)以及凍脹破壞等問(wèn)題而提出的一種技術(shù)。通過(guò)模袋混凝土在使用過(guò)程中的具體情況分析，以2013年?yáng)|風(fēng)一干渠節(jié)水改造工程（位于河套灌區(qū)東分一干渠上）為例，分析模袋混凝土在使用過(guò)程中的具體情況，具體資料如下：

（1）通過(guò)觀(guān)測(cè)河套灌區(qū)兩年的凍融周期循環(huán)，模袋混凝土在渠道襯砌中沒(méi)有凍裂和變形的現(xiàn)象出現(xiàn)。河套灌區(qū)干渠厚度為10 cm的模袋混凝土渠道襯砌的陰坡最大凍脹量為11.9 cm，陽(yáng)坡最大凍脹量為9 cm，模袋混凝土鋪設(shè)渠道的邊坡凍脹量也是不小的，當(dāng)凍土通融完畢后，渠道邊坡無(wú)明顯的殘余變形現(xiàn)象出現(xiàn)，較好地進(jìn)行了位置的恢復(fù)，和剛鋪設(shè)成型的模袋混凝土沒(méi)有太大的區(qū)別。

所以模袋混凝土進(jìn)行渠道襯砌的優(yōu)點(diǎn)是：應(yīng)用模袋混凝土進(jìn)行渠道襯砌可以降低凍融循環(huán)及凍脹問(wèn)題導(dǎo)致的不均勻性，故而可以加強(qiáng)渠道坡面的穩(wěn)定性;模袋混凝土在適應(yīng)變形及適應(yīng)地形方面有很強(qiáng)的能力，且整體性好。

（2）預(yù)制混凝土板、土方成型、土工膜的鋪設(shè)、砂漿墊層的鋪設(shè)、混凝土預(yù)制板的鋪設(shè)、勾縫、伸縮縫處理是普通混凝土預(yù)制板進(jìn)行渠道襯砌中的工序，工序比較多，共有七道工序。而土方成型、鋪設(shè)模袋、混凝土充吹填模袋、模袋清洗是模袋混凝土進(jìn)行渠道襯砌的主要工序，工序少，共有四道工序。模袋混凝土是一種現(xiàn)澆混凝土技術(shù)，應(yīng)用現(xiàn)澆的方式可以大量縮短渠道襯砌的施工時(shí)間。

所以，模袋混凝土進(jìn)行渠道襯砌的優(yōu)點(diǎn)是：與普通預(yù)制板鋪設(shè)相比而言，在模袋混凝土渠道襯砌中，模袋混凝土鋪設(shè)顯著地減少了施工的工序，施工簡(jiǎn)便，明顯地縮短了施工的時(shí)間，施工簡(jiǎn)便能為后續(xù)的工作爭(zhēng)取了大量的時(shí)間[5]。

（3）通過(guò)對(duì)河套灌區(qū)模袋混凝土的觀(guān)測(cè)可以知道，模袋混凝土適應(yīng)凍脹變形的能力是很強(qiáng)的，而且抗凍脹的能力也是相對(duì)而言比較強(qiáng)的。渠道邊坡發(fā)生最大凍脹量的部位位于邊坡下部，不同厚度的模袋混凝土進(jìn)行渠道襯砌的陽(yáng)坡最大凍脹量分別為8.3～3.3 cm，陰坡的最大凍脹量分別為11.9～11.6 cm，并且發(fā)現(xiàn)有模袋混凝土厚度越來(lái)越厚、凍脹量越來(lái)越小的這種趨勢(shì)，而15 cm厚的模袋混凝土抗凍脹的能力是比較相對(duì)而言較強(qiáng)的。

所以，模袋混凝土進(jìn)行渠道襯砌的優(yōu)點(diǎn)是：沒(méi)有因?yàn)閮鋈谘h(huán)及凍脹破壞問(wèn)題而引起模袋混凝土產(chǎn)生裂縫和變形，故而模袋混凝土的適應(yīng)性比較強(qiáng)，且穩(wěn)定性好。

2 模袋混凝土的質(zhì)量控制

2.1 原材料質(zhì)量控制

模袋混凝土主要原材料包括模袋布、水泥、砂子、石子、摻合料、外加劑。其中砂子、石子需重點(diǎn)關(guān)注含泥量，外加劑則需重點(diǎn)關(guān)注品種以及用量。施工前，需要應(yīng)用抽樣檢驗(yàn)的方法研究水泥、砂子、石子的質(zhì)量，依據(jù)相關(guān)規(guī)定按批次送檢（不同的原材料送檢次數(shù)不同），經(jīng)檢驗(yàn)合格的原材料允許進(jìn)場(chǎng)，其余的不允許進(jìn)場(chǎng)，這樣可以使施工質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。模袋布需要在工廠(chǎng)進(jìn)行尺寸和質(zhì)量的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格的模袋布需有合格證和檢驗(yàn)報(bào)告，最后需要在對(duì)各個(gè)批次的模袋布進(jìn)行性能、技術(shù)指標(biāo)的再次檢驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理也需要對(duì)每一批次的原材料進(jìn)行查驗(yàn)，直到所有原材料合格后方能開(kāi)始施工。

由《水工混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（DL/T 53030-2005）得出以下原材料的技術(shù)指標(biāo)：（1）砂子：細(xì)度模數(shù)為2.5，Ⅱ區(qū)中砂，含水率0.3%，含泥量0.4%;（2）石子：破碎料，含水率0.5%，含泥量0.4%，泥塊含量0.5% ;（3）粉煤灰摻合料：等級(jí)為Ⅱ級(jí)，含水率0.9%;（4）水泥應(yīng)符合《通用硅酸鹽水泥》（GB 175-2007）規(guī)范的規(guī)定。

2.2 生產(chǎn)性施工檢驗(yàn)

在渠道襯砌的各個(gè)環(huán)節(jié)里，混凝土要提前進(jìn)行生產(chǎn)性施工檢驗(yàn)。生產(chǎn)性施工檢驗(yàn)所要驗(yàn)證的是混凝土的含氣量、保坍性及和易性等指標(biāo)，而和易性包括保水性、流動(dòng)性、黏粘聚性等指標(biāo)，檢驗(yàn)以上這些指標(biāo)之前，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室提供的混凝土配合比在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行多次有效地拌合以滿(mǎn)足施工要求。由于有了生產(chǎn)性施工檢驗(yàn)這一項(xiàng)，模袋混凝土的充灌壓力、灌注速度等參數(shù)被確定，從而明確所需輔助機(jī)械的數(shù)量和種類(lèi)、需要的人員數(shù)量和施工組織模式，提供可操作性的施工方案。生產(chǎn)性施工檢驗(yàn)的全過(guò)程都需要有現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師的全程監(jiān)督。

根據(jù)河套灌區(qū)試驗(yàn)段的配合比（見(jiàn)表1）拌和混凝土，再進(jìn)行生產(chǎn)性施工檢驗(yàn)，可以得到以下混凝土的配合比及檢驗(yàn)結(jié)果。

通過(guò)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出：生產(chǎn)性施工檢驗(yàn)所檢驗(yàn)的各項(xiàng)指標(biāo)都在控制范圍之內(nèi)，表示混凝土符合相關(guān)規(guī)范及文件的要求，而且在試驗(yàn)的環(huán)節(jié)里，混凝土的流動(dòng)性、保水性、黏粘聚性的狀況都十分穩(wěn)定。就前期混凝土所表現(xiàn)的性能來(lái)看，模袋混凝土襯砌技術(shù)是適宜在河套灌區(qū)大面積推廣使用的[6]。

2.3 模袋混凝土生產(chǎn)及澆筑過(guò)程質(zhì)量控制

（1）模袋混凝土組成材料的配料量均以質(zhì)量計(jì)，組成材料稱(chēng)量的允許偏差;水泥、摻和料、水、外加劑溶液允許偏差±1%，砂、石允許偏差±2%。

（2）計(jì)量系統(tǒng)在混凝土生產(chǎn)中，各種原材料的配料稱(chēng)量、混凝土拌和合物的均勻性和、拌和合時(shí)間設(shè)專(zhuān)業(yè)質(zhì)檢員進(jìn)行檢查并記錄，每8 h檢查次數(shù)應(yīng)不少于2次。

（3）原材料進(jìn)場(chǎng)應(yīng)逐車(chē)檢測(cè)，檢驗(yàn)合格方可卸車(chē)。每天早、中、晚應(yīng)對(duì)砂石骨料的含水率進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)調(diào)整配合比用水量。

（4）模袋混凝土的水膠比不大于0.45。

（5）模袋混凝土的砂率不大于50%。

（6）模袋混凝土的含氣量，攪拌合站出機(jī)口含氣量要求為（6±1）%，運(yùn)輸?shù)綕仓F(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)泵車(chē)加壓后，泵管出口處混凝土含氣量要求不小于5%。

（7）模袋混凝土應(yīng)具有一定的流動(dòng)性及保坍性。混凝土在攪拌合站出機(jī)時(shí)坍落度控制為240～260 mm，擴(kuò)展度控制為580～600 mm?；炷翉某鰴C(jī)到現(xiàn)場(chǎng)澆筑，坍落度損失應(yīng)不大于20 mm，擴(kuò)展度損失應(yīng)不大于50 mm?；炷翉某鰴C(jī)到澆筑完成嚴(yán)禁二次加水，如現(xiàn)場(chǎng)停留時(shí)間較長(zhǎng)，可向混凝土中加入適量外加劑。

3 結(jié)論

基于模袋混凝土在渠道襯砌中的施工工藝流程和施工方案以及模袋混凝土在河套灌區(qū)渠道襯砌中的多種優(yōu)點(diǎn)，模袋混凝土在渠道襯砌方面是宜于推廣使用的。嚴(yán)格按照模袋混凝土在渠道襯砌中的施工方案進(jìn)行施工，充分展露模袋混凝土襯砌技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)的需要，提升模袋混凝土在渠道襯砌中的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益。

（責(zé)任編輯：武多多）

參考文獻(xiàn)：

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