模袋混凝土技术在江江河大坝加固中的应用
徐瑞静
(泊头市水务局,河北泊头062150)
摘要:模袋混凝土技术作为河北省实验推广项目首次应用于子牙新河堤防加固工程,在江江河大坝加固工程中得到进一步推广,施工中采用多种措施使模袋混凝土工艺获得成功,为我省广泛应用此技术奠定了良好的基础。
关键词:模袋混凝土;技术;应用
中图分类号:TV544文献标识码:A文章编号:1672-9900(2007)S0-0028-03
模袋混凝土技术是我国20世纪80年代初从国外引进的一项现浇混凝土技术。经多年探讨研究,一种更为廉价的聚炳烯编织模袋于1999年在长江干流马湖堤护岸抢险时首例试验成功。同年9月在沧州子牙新河堤防加固工程中引进了该技术,2001年10月在泊头市江江河大坝加固中进一步推广,经过几年的实践表明模袋混凝土护坡稳定,无冻害、无塌陷裂缝现象,充分发挥了新技术的优势,取得了显著的效果。
1工程概况
江江河是我省的主要行洪排泄河道,江江河大坝位于河北省泊头市境内引黄主干线江江河与杨圈干渠交汇处,1993年在引黄济津、引黄济淀工程中发挥了重要作用。2000年由于长时间、大流量超标准运行(设计过水流量30m³/s,实际流量60～80m³/s;超标准运行达152d),且大坝所处两河交汇处水流垂直顶冲,致使该河大坝河床被冲刷成长40m、宽50m(设计宽45m)、深8m的大坑。冲刷使大坝内侧边坡陡峭,坡比为1∶1,该危险工段影响着引黄济津工程的运行,亦直接威胁着当地居民的生产与生活。
为加固江江河大坝堤防工程,决定将水上部分采取削坡减荷措施,在距水位1m处设宽5.0m的平台,平台以上削成1∶2土坡,在平台上设置井柱导流排,平台以下采用模袋混凝土护坡。
2 模袋混凝土技术原理及特点
模袋混凝土是利用强化纤维编织成双层并能控制一定间距的袋体做模板,通过混凝土泵将混凝土(或砂桨)冲灌进模袋使之形成一个刚性的板状防护块体,并能适应地形变化而紧贴在岸坡或河床上起到抗冲防护层作用的新技术。它具有整体性好、耐久性好、地形适应性强、施工速度快、省工、省时,并可以在水下铺设冲灌等优点。适合应用于水下护底、护坡、护岸等工程。
3模袋混凝土设计
3.1模袋混凝土充填厚度的确定
模袋混凝土充填厚度应考虑能抵抗在水下漂浮和抵抗冬季坡前水体冻胀水平力将其往坡上推移。经计算抗漂浮所需厚度δ为5cm,抗冰推所需厚度δ为负值,说明抗冰推是满足的。由于江江河大坝内侧坡度较陡,且坡比变化较大,土工模袋施工受边坡影响较大,从稳定和抗滑等多方面考虑本次施工中确定模袋混凝土充填厚度为20cm。
3.2模袋混凝土抗滑稳定性分析
模袋不允许在沿坡面的分力作用下产生滑动,安全系数应满足式(1)要求:
3.3模袋材质选择
模袋材质选择要根据工程要求和当地水文、地质、地形、施工条件及经济等因素综合考虑,选择的土工模袋应具有较高的强度和一定的透水性,保证在混凝土自重压力作用下,模袋不至于挤压、破裂、变形,但又能将混凝土中的部分水分挤排出来,降低混凝土水灰比,提高混凝土早期强度及混凝土质量;选择模袋的平均孔径应小于胶凝材料的平均粒经。
考虑以上要求,根据计算结果,该工程选用了无锡市海浪工业用布有限责任公司生产的“海浪”牌机织土工模袋。主要技术指标如下:编织布重量为210g/m2;垂直向渗透系数5×10-3cm/s;有效孔径为0.084～0.25mm;纵向抗拉强度≥2200N/cm;横向抗拉强度≥2200N/cm;纵向伸长率≤30%;横向伸长率≤30%;顶坡强度4kN;厚度20cm模袋制成后约重500g/m2。
3.4模袋布的设计
模袋布设计要综合考虑以下内容:
(1)符合工程要求并便于施工;
(2)充填后混凝土及模袋的收缩变化,应适当加长;
(3)外表美观;
(4)搭接缝处理;
(5)机织模袋布幅宽。
模袋由厂家加工成幅宽3.9m,4～5幅连成一个单元,每块模袋布中部间隔4m,设置直径15cm注料口,顺水流方向28～32m的成品袋,相邻两块模袋接缝处底层布设宽50cm的土工反滤布。
3.5模袋混凝土配合比设置
混凝土的配合比在整个模袋混凝土施工中是一个比较重要的问题,根据模袋成型尺寸及充填混凝土要求,混凝土拌和物必须具有良好的流动性和和易性,并能满足塌落度要求,且在混凝土充灌过程中不至于产生分层离析现象。本工程依据上述要求,采用中砂和粒径0.5～1.5cm的骨料,混凝土标号为C20,一级配。
4模袋混凝土的施工
4.1施工工艺流程
工艺流程为:施工准备→加密河道断面测量→水上坡面开挖、平整→水下修坡、整平→缝连、铺放模袋→冲灌设备试灌检查→冲灌混凝土→养护→现浇混凝土护坡施工。
4.2施工机械设备
主要机械设备有:混凝土搅拌机,灌混凝土输送泵,灌混凝土输送管,钢管,葫芦导链,磅秤,手推车,施工船,绳索,铁丝和铅丝等。
4.3河道断面修整
为彻底摸清水下地形变化情况,对原测河道断面进行加密复测。顺水流方向每5m设一测站,垂直方向每1m设一测站。根据设计与复测边坡进行施工放样并对施工区域进行开挖削坡、补坡修整和水下清淤。采用人工和机械相结合,清除坡面上淤泥、杂物等阻碍物并进行修坡整平;对局部被冲刷成陡坎和凹陷部位采用打木桩固基和回填碎石砂包袋叠铺牢固。修坡经验收合格后,进行模袋铺设。
4.4 模袋铺设
模袋铺设前在平面上先进行单元块缝连,并把反滤搭接布与模袋布在缝连口紧密连接起来,在检查模袋布及缝连口、搭接布、充灌袖口和穿管布等的完好性后,沿斜坡自上而下铺设,分块单元铺设应按顺水流方向由下游向上游铺放。为防止模袋顺坡滑动,在模袋底部与顶部布设等距离带松紧器的地锚定位,水下部位由潜水员定位打桩,并用尼龙绳与穿入模袋穿管孔中的钢管定位系牢固,固定方式由手动葫芦控制,根据水下潜水员反馈的情况随时控制各葫芦的拉力。然后顺坡面平行地往下铺设,在保证模袋不偏斜、不褶皱后于底部与定位桩临时固定。检查冲灌袖口的完好性后,即可转入充灌工序。
4.5模袋混凝土充灌
模袋混凝土充灌是整个施工过程的关键工序,应予以高度重视,严格控制。充灌顺序是先充灌水下后充灌水上,按块与单元逐一充灌。施工前应对施工设备进行检查,并对输送设备进行湿润及试灌,确保设备工况良好。把充灌口与输送泵软管口连接好,绑扎紧密,以防脱漏。充灌时要严格控制混凝土的密实度,应注意灌料是否在袋内分布均匀、饱和、密实。当灌至上端平台折角处时,拆除连接钢管,充灌折角弯段模袋混凝土至设计厚度。在一个分块内充灌混凝土应平行浇灌,由低位注料口逐个往上进行,在转移注料口时,停泵并迅速移动输料管至下一个注料口,用细铅丝将已灌袖口绑扎牢固。注意每次充灌完毕,都应把输送泵与管道清洗干净,以免水泥砂浆粘附于机械和管道表面,影响下次使用。
5 结语
施工中模袋混凝土整体性好,充灌速度快,劳动强度低,模袋混凝土质量容易控制,大大缩短了施工时间,降低了工程成本,充分发挥了新技术优势。经过几年的运行,效果良好,为我省广泛应用此技术奠定了良好基础。
|
