模袋混凝土在石佛寺水庫水毀工程中的應(yīng)用探析

李世丹

(遼寧江河水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，遼寧 沈陽110003)

石佛寺水庫位于遼河干流中上游，行政區(qū)域分屬遼寧省沈陽市新城子區(qū)黃家鄉(xiāng)，法庫縣依牛堡鄉(xiāng)，鐵嶺縣新臺(tái)子鎮(zhèn)、阿吉鎮(zhèn)、范河鄉(xiāng)等。工程區(qū)址距沈陽市區(qū)約20 km，有明沈公路(203國道)通過;區(qū)內(nèi)有鄉(xiāng)間公路通向各工程部位，交通較為便利。距沈陽市區(qū)約20 km。

石佛寺水庫樞紐為Ⅱ等工程，永久性主要水工建筑物:主壩、左付壩及泄洪閘級(jí)別為2級(jí)。防洪標(biāo)準(zhǔn)按100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，300年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。

2013年8月14日15時(shí)至17日5時(shí)，流域平均降水量107.3 mm，最大點(diǎn)降雨量230 mm(南城子水庫站)，石佛寺站降雨量38 mm，降雨中心位于清河支流寇河，入庫洪峰流量2 280 m3/s。最高庫水位46.16 m，對(duì)應(yīng)庫容1 804萬m3，最大泄洪流量2 230 m3/s。

降雨發(fā)生后水庫上游清河、柴河、南城子、榛子嶺4座大型水庫共計(jì)下泄流量為65 m3/s，對(duì)洪峰流量的貢獻(xiàn)率為3%，影響非常有限。清河開原站洪峰過后，清河水庫下泄流量為301 m3/s，南城子水庫、榛子嶺水庫下泄流量50 m3/s，柴河水庫下泄4 m3/s。

入庫洪峰流量2 280 m3/s，峰現(xiàn)時(shí)間8月18日14時(shí)。水庫最大下泄流量2 230 m3/s。本次洪水過程歷時(shí)15天，累計(jì)入庫水量13.9億m3。

1 工程現(xiàn)狀

石佛寺水庫泄洪閘下游左右岸堤防均為C20模袋混凝土護(hù)坡，其堤防現(xiàn)狀為:

左岸DL0+113-DL0+628處41～45.8 m高程范圍為C20模袋混凝土護(hù)坡，邊坡1:3.0，護(hù)腳為毛石混凝土，河道內(nèi)水平方向?yàn)?6 m長(zhǎng)格賓石籠。

右岸DR0+113—DR0+413處44.9～49 m高程范圍為舒布洛克砌塊擋墻，41～44.9 m為C20模袋混凝土護(hù)坡，邊坡1:3.0，護(hù)腳為毛石混凝土，河道內(nèi)水平方向?yàn)?6 m長(zhǎng)格賓石籠。右岸DR0+413—DR0+649 41～49 m為C20模袋混凝土護(hù)坡，邊坡1:3.0，護(hù)腳為毛石混凝土，河道內(nèi)水平方向?yàn)?6 m長(zhǎng)格賓石籠。

由于此次暴雨歷時(shí)長(zhǎng)，降雨量集中，造成石佛寺水庫泄洪閘下游左右岸堤防護(hù)坡局部破損，破損的部位如下:

⑴右堤 DR0+288—DR0+413、DR0+629—DR0+649，計(jì)145 m長(zhǎng);

⑵左堤DL0+113-DL0+178，計(jì)65 m長(zhǎng)。

為保證堤防安全及正常運(yùn)用，需對(duì)水毀部分進(jìn)行修復(fù)。

現(xiàn)狀左岸堤頂高程為45.8 m，由于標(biāo)準(zhǔn)較低(5年一遇洪水水位46.4 m)，導(dǎo)致汛期時(shí)洪水經(jīng)常漫頂，淘刷堤頂，從而影響護(hù)坡的安全。今年8月18日，入庫洪峰流量2 280 m3/s，未達(dá)到5年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，但是本次洪水同樣漫過堤頂，造成堤頂沖刷破壞。為了減少洪水對(duì)堤頂淘刷，在堤頂上修建防淘墻。通過水毀修復(fù)工程保證遼河堤防的正常運(yùn)行。

2 水毀修復(fù)工程設(shè)計(jì)

2.1 遼河大堤右岸護(hù)坡設(shè)計(jì)

樁號(hào)DR0+288—DR0+413段，將原護(hù)坡?lián)p壞部分拆除，然后在原位置對(duì)堤岸進(jìn)行防護(hù)，堤坡及基礎(chǔ)水毀部分回填砂礫石并壓實(shí)整形之后，鋪設(shè)坡面防護(hù)材料，護(hù)坡材料為C20模袋混凝土，模袋厚15 cm，下設(shè)500 g/m2長(zhǎng)絲土工布。護(hù)坡頂高程44.9m，底高程41m，坡度1:3.0。在新老模袋護(hù)坡結(jié)合部位設(shè)置C25F200混凝土齒墻，齒墻深0.5 m寬1 m。由于原護(hù)腳齒墻和石籠未損壞，因此本次工程未作處理。

大堤右岸樁號(hào)DR0+629-DR0+649段為新建防護(hù)段，將原堤坡按照設(shè)計(jì)斷面整形后進(jìn)行防護(hù)，護(hù)坡材料為C20模袋混凝土，模袋厚15 cm，下設(shè)500 g/m2長(zhǎng)絲土工布，坡度1:3.0。由于護(hù)坡下游石佛寺水庫管理范圍分界線外岸坡沒有防護(hù)設(shè)施，為了防止水流淘刷漿砌石護(hù)坡末端，因此末端設(shè)2 m深，1 m寬的C25F200混凝土齒墻。護(hù)岸水平段長(zhǎng)16 m，為格賓石籠，格賓石籠厚0.5 m，坡腳處格賓石籠下設(shè)C25F200混凝土擋墻，擋墻頂高程41.0 m，底高程38.5 m，底寬1.0 m。護(hù)坡、護(hù)岸膜袋混凝土及格賓石籠下設(shè)500 g/m2長(zhǎng)絲土工布。

DR0+649處的排水溝在原位置重新修建，排水溝下為C25F200混凝土基礎(chǔ)，厚2 m，寬1 m，排水溝為 C25F200混凝土結(jié)構(gòu)，橫斷面為矩形，底寬0.5 m，頂寬0.5 m，深 0.5 m，坡度與護(hù)坡坡度一致。

對(duì)于堤頂上肉眼可見的孔洞和漏水部位，采用粉質(zhì)粘土進(jìn)行封堵壓實(shí)，在新老模袋護(hù)坡結(jié)合部位設(shè)置齒墻。

2.2 遼河大堤左岸護(hù)坡設(shè)計(jì)

樁號(hào)DL0+113-DL0+178段將原護(hù)坡?lián)p壞部分拆除，護(hù)坡拆除后就地回填。然后在原位置對(duì)堤岸進(jìn)行防護(hù)，堤坡及基礎(chǔ)水毀部分回填砂礫石并壓實(shí)整形之后方可鋪設(shè)坡面防護(hù)材料，護(hù)坡材料為C20模袋混凝土，模袋厚15 cm，下設(shè)500 g/m2長(zhǎng)絲土工布，坡度 1:3.0。護(hù)坡頂高程 45.8 m，護(hù)坡頂部水平段長(zhǎng)2 m，護(hù)坡底高程41 m，坡度1:3.0。在DL0+113坡腳上游部位設(shè)置C25F200混凝土墻，對(duì)坡腳到翼墻之間的部位進(jìn)行封堵。對(duì)于堤頂上肉眼可見的孔洞和漏水部位，采用粉質(zhì)粘土進(jìn)行封堵壓實(shí)。在新老結(jié)構(gòu)結(jié)合部位，混凝土碎塊清理干凈，淘空部位及接縫處用混凝土填實(shí)。由于原護(hù)腳齒墻和石籠未損壞，因此本次工程未作處理。

2.3 左岸DL0+113—DL0+618段堤頂防淘刷設(shè)計(jì)

為了防止水流淘刷左岸堤頂，需要在堤頂設(shè)置防淘墻，堤頂防淘刷采用防淘墻方案，防淘墻長(zhǎng)505 m，分段長(zhǎng)度10 m，分縫材料為閉孔泡沫板。防淘墻為C25F200素混凝土結(jié)構(gòu)，距離現(xiàn)有模袋混凝土護(hù)坡1.5 m處修建，防淘墻和模袋混凝土護(hù)坡之間平臺(tái)修建1.5 m寬0.2 m厚的C25F200混凝土防護(hù)，各混凝土結(jié)構(gòu)之間的分縫處應(yīng)用水泥砂漿勾縫。防淘墻頂寬 0.3 m，底寬 0.8 m，墻高 1.2 m，埋深 1 m，外露0.2 m，下為10 cm厚C15素混凝土墊層。

3 機(jī)制模袋砼施工

3.1 混凝土指標(biāo)要求

機(jī)制模袋混凝土采用C20細(xì)石混凝土，各項(xiàng)指標(biāo)要求:混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)C20，抗凍指標(biāo)F150，抗?jié)B指標(biāo)W6。水泥應(yīng)選用425#普通硅酸鹽水泥，混凝土細(xì)骨料采用級(jí)配良好的中細(xì)砂，粗骨料采用質(zhì)地堅(jiān)硬、不易風(fēng)化的新鮮碎石料，粒徑0.5～2.0 cm，粉煤灰滿足Ⅱ級(jí)要求。模袋施工前，須根據(jù)選用的材料，做室內(nèi)配合比試驗(yàn)，并做現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)，確定混凝土配合比及外加劑。

3.2 模袋指標(biāo)要求

模袋加工由施工單位根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸要求、模袋縱橫向收縮率以及沖灌口位置和縫制要求等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，由施工單位或供貨廠家加工制作。模袋材料采用全丙綸高強(qiáng)機(jī)織土工模袋布，性能指標(biāo)見表1。

表1 高強(qiáng)機(jī)織土工模袋布性能指標(biāo)表

3.3 施工要求

模袋鋪設(shè)前坡面應(yīng)進(jìn)行修坡，坡面應(yīng)平順壓實(shí)、無明顯凹凸、無雜物，坡頂線棱角要分明;其表面平整度不應(yīng)大于100 mm。施工時(shí)，相鄰兩塊模袋混凝土接縫處，鋪設(shè)180 g/m2高強(qiáng)機(jī)織土工反濾布，反濾布與模袋搭接長(zhǎng)度1 m。

模袋在沖灌前應(yīng)充分灑水濕潤(rùn)。沖灌應(yīng)從已沖灌的相鄰的模袋混凝土塊處開始，由上而下，依次進(jìn)行，沖灌過程應(yīng)及時(shí)調(diào)整模袋上緣張緊裝置，沖灌速度宜在10～15 m3/h范圍內(nèi)，沖灌壓力宜為0.2～0.3 MPa，每一沖灌口的沖灌應(yīng)連續(xù)，沖灌將近飽滿時(shí)，應(yīng)暫停5～10 min，待模袋中水分析出后，再?zèng)_灌至飽滿，灌滿撤管后應(yīng)將沖灌口扎緊。

模袋混凝土沖灌完成后，應(yīng)及時(shí)用水將模袋表面的灰渣沖洗、清理干凈，并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。鋪設(shè)下一塊模袋時(shí)宜預(yù)留一定富裕量，搭在前一塊模袋之上，在沖灌混凝土?xí)r輔之人力使之?dāng)D嚴(yán)。模袋混凝土護(hù)坡外觀允許偏差見表2。

表2

模袋尺寸要求單排塊體寬度不小于10 m，每個(gè)塊體縱向布設(shè)4條灌漿通道，分別與沉排壓載塊體相連，通道在河床變形時(shí)能及時(shí)斷裂，保證排體隨河床變形下沉，灌注孔由廠家按模袋布特性設(shè)計(jì)加工并直接縫制在模袋布上層。

4 結(jié)語

機(jī)制模袋混凝土施工快速、方便，可機(jī)械化施工，而且投資節(jié)省，施工質(zhì)量較易控制。在石佛寺水庫水毀修復(fù)工程中，起到了關(guān)鍵性的作用。

［1］韓記.土工模袋在水利工程中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技.2012:02.

［2］王瑞海，孫衛(wèi)平.模袋混凝土充灌施工工藝［J］.水運(yùn)工程.2000:12.