三溪口船閘湖邊坑出口土石方開(kāi)挖及模袋混凝土施工技術(shù)

王進(jìn)波

（中國(guó)葛洲壩集團(tuán)建設(shè)工程有限公司，云南 昆明650217）

1 工程概況

三溪口船閘位于浙江省青田縣三溪口水電站右岸，上閘首位于樞紐擋水線上，左右側(cè)分別與泄洪閘和右岸連接壩相連。船閘工程由上下閘首、閘室和上下游引航道組成。工程區(qū)均為中密—密實(shí)的粉細(xì)砂、砂卵礫石、含少量泥砂礫卵石和含泥砂礫卵石等，覆蓋層總厚度32.0 ～60.5 m。

湖邊坑出口位于三溪口船閘右側(cè)，其出口右側(cè)邊坡為斜坡式結(jié)構(gòu)，共分為三級(jí)，坡比均為1 ∶2，其中坡頂標(biāo)高約▽21.0 m，在▽9.5 m及▽15.0 m高程設(shè)有馬道平臺(tái)。坑底開(kāi)挖高程為▽2.6 m ～▽8.1 m，寬36 m（在三期圍堰外的寬度為19 m）。▽7 m高程以下設(shè)有400 mm厚的模袋混凝土，模袋充灌混凝土為C25 水下混凝土，▽7 m高程以上為常態(tài)混凝土護(hù)面。

在下游庫(kù)區(qū)青田水利樞紐放水期間，湖邊坑出口拋石防沖槽及底板局部已開(kāi)挖到位，尚有部分底板及邊坡未開(kāi)挖到位，剩余的砂礫石開(kāi)挖工程量約3.4 萬(wàn)m3。下游庫(kù)區(qū)青田水利樞紐蓄水后，▽7 m高程以下位于庫(kù)區(qū)水位以下，需進(jìn)行水下開(kāi)挖及模袋混凝土施工。

2 土石方開(kāi)挖方法

2.1 施工準(zhǔn)備

結(jié)合工程的實(shí)際情況，編制合理的施工方案并向作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底。開(kāi)挖前，先標(biāo)識(shí)出設(shè)計(jì)開(kāi)挖邊線及開(kāi)挖高度，然后用反鏟將開(kāi)挖區(qū)內(nèi)的植被清除，局部配合人工清理。植被清理后，將表土挖運(yùn)臨時(shí)堆土場(chǎng)外側(cè)堆放。同時(shí)，要做好開(kāi)挖區(qū)周邊的截排水工作，將外來(lái)水引排至開(kāi)挖施工區(qū)外，以防雨水漫流沖刷導(dǎo)致邊坡垮塌發(fā)生。

2.2 施工原則

湖邊坑出口處全部為砂卵礫石覆蓋層，用挖掘機(jī)可直接開(kāi)挖到位，不需爆破作業(yè)。開(kāi)挖時(shí)分為河道水位以下和河道水位以上兩部分進(jìn)行，其中河道水位以下部位采用加長(zhǎng)臂挖掘機(jī)一次性開(kāi)挖到位；河道水位以上部位采用普通挖掘機(jī)自上而下分層開(kāi)挖方法進(jìn)行，開(kāi)挖料由自卸汽車(chē)直接運(yùn)至項(xiàng)目部砂石骨料加工場(chǎng)備用。

2.3 施工程序

測(cè)量放線→坡頂截水溝修筑→臨時(shí)施工道路修筑→Ⅰ區(qū)塊開(kāi)挖→Ⅱ區(qū)塊開(kāi)挖→Ⅲ區(qū)塊開(kāi)挖→檢查驗(yàn)收。

2.4 施工分區(qū)及分層

根據(jù)場(chǎng)內(nèi)施工道路布置和開(kāi)挖部位地形特點(diǎn)，擬將湖邊坑出口土石方開(kāi)挖分為3 個(gè)區(qū)塊，其中Ⅰ區(qū)塊開(kāi)挖先施工，待其模袋混凝土澆筑至▽7 m 高程后，再進(jìn)行Ⅱ區(qū)塊開(kāi)挖及其模袋混凝土澆筑，最后進(jìn)行Ⅲ區(qū)塊開(kāi)挖及護(hù)坡混凝土澆筑。對(duì)Ⅲ區(qū)塊開(kāi)挖厚度較大部位，采用由上至下分層開(kāi)挖，分層厚度一般為2 ～3 m（見(jiàn)圖1）。

2.5 開(kāi)挖方法

Ⅰ區(qū)塊的開(kāi)挖施工從下游往上游方向采用加長(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行水下開(kāi)挖，加長(zhǎng)臂挖掘機(jī)?？吭谟覀?cè)▽6.5 m 高程臨時(shí)施工道路上直接水下開(kāi)挖至▽1.5 m高程，開(kāi)挖料通過(guò)布置在▽7 m ～▽9.5 m高程通往鋼棧橋處的臨時(shí)施工道路進(jìn)行運(yùn)輸。該區(qū)塊施工擬配置1 臺(tái)斗容1 m3的18 m 加長(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖，2 臺(tái)20t 自卸汽車(chē)運(yùn)輸，開(kāi)挖方量約為950 m3（見(jiàn)圖2）。

Ⅱ區(qū)塊的開(kāi)挖范圍較大，加長(zhǎng)臂挖掘機(jī)?？吭谟覀?cè)▽7 m 高程的施工道路上以及左側(cè)混凝土防滲墻外側(cè)▽8 m 高程的施工道路上不能對(duì)所有開(kāi)挖區(qū)域進(jìn)行全覆蓋，為此需在右側(cè)▽6.5 m/▽7 m 高程施工道路外側(cè)填筑1 個(gè)5 m 寬的施工平臺(tái)。加長(zhǎng)臂挖掘機(jī)?？吭谠撌┕て脚_(tái)上可以一次性開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程，開(kāi)挖料通過(guò)布置在▽7 m ～▽9.5 m 高程通往鋼棧橋處的臨時(shí)施工道路進(jìn)行運(yùn)輸。該區(qū)塊施工擬配置1 臺(tái)斗容1 m3的18 m 加長(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖，2 臺(tái)20t 自卸汽車(chē)運(yùn)輸，該區(qū)塊開(kāi)挖方量約為4 640 m3。Ⅱ區(qū)塊中拋石防沖槽開(kāi)挖通過(guò)加長(zhǎng)臂挖掘機(jī)交替進(jìn)行，防沖槽經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后，采用加長(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行防沖槽拋石作業(yè)，防沖槽頂面拋石粒徑不小于0.5 m（見(jiàn)圖3）。

Ⅲ區(qū)塊開(kāi)挖全部在河道水位以上進(jìn)行，開(kāi)挖設(shè)備布置及臨時(shí)施工道路布置較靈活，開(kāi)挖時(shí)采用自上而下分層開(kāi)挖，擬配置3 臺(tái)斗容1.6 m3普通型挖掘機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖，12 臺(tái)20 t 自卸汽車(chē)運(yùn)輸，該區(qū)塊開(kāi)挖方量約為2.8 萬(wàn)m3。挖掘機(jī)削坡時(shí)，表面預(yù)留0.2 ～0.3 m 厚砂卵礫石料暫不開(kāi)挖，待混凝土澆筑之前，采用人工的方法將表面預(yù)留料修整至設(shè)計(jì)開(kāi)挖線（見(jiàn)圖4）。

3 模袋混凝土施工方法

3.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→基礎(chǔ)驗(yàn)收→模袋驗(yàn)收與鋪設(shè)→固定模袋→灌注混凝土→檢查→初凝后表面沖洗→養(yǎng)護(hù)。

模袋施工作業(yè)方法為“先鋪后灌、先坡后底”，水下施工時(shí)專(zhuān)業(yè)潛水員配合作業(yè)。

3.2 模袋混凝土施工

3.2.1 混凝土水平及垂直運(yùn)輸

本工程混凝土由項(xiàng)目部自建的拌合樓進(jìn)行拌合供料，混凝土運(yùn)距較短，采用2 輛攪拌車(chē)進(jìn)行水平運(yùn)輸，混凝土由汽車(chē)泵直接灌入鋪設(shè)到位的模袋中。

3.2.2 模袋規(guī)劃

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)要求，采購(gòu)質(zhì)量合格的模袋。模袋布應(yīng)選用正規(guī)廠家生產(chǎn)的高強(qiáng)機(jī)織土工布，其抗氧化、抗酸堿及抗磨損性能等指標(biāo)應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.2.3 模袋鋪設(shè)

模袋混凝土平面結(jié)構(gòu)尺寸寬窄不一，屬于異型模袋。模袋加工運(yùn)到工地后，應(yīng)在平整場(chǎng)地對(duì)模袋進(jìn)行試拼裝，檢查模袋規(guī)格、型號(hào)和性能等是否符合設(shè)計(jì)要求；另外制作模袋時(shí)應(yīng)考慮預(yù)留一定的收縮量。

模袋鋪設(shè)時(shí)選在下游庫(kù)區(qū)青田水利樞紐發(fā)電后低水位期間進(jìn)行，模袋用裝載機(jī)運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，從模袋頂部位置開(kāi)始順坡面向下鋪設(shè)，對(duì)岸人員通過(guò)模袋端部系繩向河中展開(kāi)，安排專(zhuān)業(yè)潛水員對(duì)水下部分進(jìn)行鋪設(shè)定位。模袋頂部通過(guò)打入砂卵礫石中的鋼管樁固定，以防止混凝土灌注時(shí)模袋下滑。

3.2.4 模袋混凝土灌注

混凝土灌注前，對(duì)鋪設(shè)好的模袋驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行混凝土灌注。在邊坡和底板充灌混凝土?xí)r，施工人員應(yīng)密切注意定位樁和模袋的抗滑穩(wěn)定性（可預(yù)先在模袋鋪設(shè)的坡頂端開(kāi)挖溝槽放置模袋上緣并充灌混凝土），有無(wú)漏洞等突發(fā)情況，如有，則應(yīng)做應(yīng)急處理。水下部分的充灌應(yīng)由專(zhuān)業(yè)潛水人員下潛進(jìn)行充灌袖口與泵管的綁扎，同時(shí)負(fù)責(zé)水下部分模袋充灌混凝土的查探工作。

泵灌速度和泵灌壓力應(yīng)控制適宜，其值太小，混凝土在模袋內(nèi)不易密實(shí)；其值太大，模袋容易脹破。充灌次序依據(jù)工藝試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際充灌情況進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)密切觀察灌口充填范圍內(nèi)的飽滿度，近飽滿時(shí)，可暫停5 ～10 min，待模袋中水分和空氣析出后，再充填至飽滿。填充效果應(yīng)以模袋飽滿密實(shí)，無(wú)灌注不足或超灌為準(zhǔn)。

充灌結(jié)束后，應(yīng)將充灌袖口系緊，防止混凝土外溢，同時(shí)用清水將水上部位模袋表面水泥漿沖洗干凈，以免影響后期模袋混凝土外露部位整體外觀效果。

3.2.5 養(yǎng)護(hù)

河道水面以下的模袋混凝土不需要養(yǎng)護(hù)，灌筑成型的混凝土可在水中直接凝固硬化，河道水面以上部位的模袋混凝土在澆筑完成后要安排專(zhuān)人及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，確保模袋表面保持濕潤(rùn)，模袋混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于28 d。同時(shí)，在模袋混凝土強(qiáng)度達(dá)到3.5 MPa之前，模袋混凝土上面不得上人和碼放重物。

4 施工過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)

（1）模袋混凝土施工涉及到危險(xiǎn)性較大的水下作業(yè)，因此必須制定專(zhuān)門(mén)安全管理措施方案，尤其要編制潛水事故應(yīng)急措施，必要時(shí)要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演練。施工時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)供氧設(shè)備的檢驗(yàn)，潛水人員要做到持證上崗，專(zhuān)職安全管理人員應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督實(shí)施，避免安全事故的發(fā)生。

（2）水下基礎(chǔ)面處理是混凝土模袋施工前的重要準(zhǔn)備工作，直接決定著模袋混凝土整體觀感質(zhì)量，在基礎(chǔ)開(kāi)挖施工過(guò)程中，要經(jīng)常檢測(cè)開(kāi)挖面高程，以指導(dǎo)施工，及時(shí)糾偏。水下部位開(kāi)挖時(shí)可適當(dāng)超挖，后期通過(guò)回填碎石進(jìn)行基礎(chǔ)修坡整平。在模袋鋪設(shè)前，要認(rèn)真檢查基底高程、邊坡坡度及平整度等驗(yàn)收指標(biāo)，各指標(biāo)驗(yàn)收合格后方可開(kāi)始模袋鋪設(shè)。

（3）水下混凝土和易性的好壞對(duì)模袋混凝土施工質(zhì)量有較大影響，施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度、施工條件、原材料供應(yīng)情況等做好混凝土配合比設(shè)計(jì)工作，施工時(shí)應(yīng)用坍落度不小于160 mm的大流動(dòng)性混凝土進(jìn)行灌注。

（4）模袋充灌口處的袖口在混凝土泵送時(shí)受力較大且受力復(fù)雜，加工模袋時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制袖口縫制質(zhì)量，必要時(shí)在袖口部位增設(shè)拉筋（化纖繩）作加強(qiáng)處理，以防治袖口處發(fā)生爆裂事故。

（5）受河道水流、水位等外界環(huán)境條件的影響，鋪設(shè)驗(yàn)收合格后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行混凝土澆灌，否則，在灌注混凝土前應(yīng)對(duì)鋪設(shè)好的模袋重新進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

5 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合三溪口船閘湖邊坑出口現(xiàn)狀，利用項(xiàng)目部現(xiàn)有的施工設(shè)備解決了河道水位以下土石方開(kāi)挖問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)模袋混凝土的有效實(shí)施解決了湖邊坑出口護(hù)坡防護(hù)問(wèn)題。模袋混凝土具有施工簡(jiǎn)潔方便、施工速度快、施工費(fèi)用較低、整體性好、成型效果美觀等優(yōu)點(diǎn)，值得在水利工程建設(shè)中大力推廣應(yīng)用。