模袋混凝土技術(shù)在航道岸坡除險加固工程中的應(yīng)用

楊勇 尹桂平 李結(jié)華

摘 要：通過對常用岸坡防護(hù)措施的優(yōu)缺點分析，結(jié)合南京市某航道岸坡除險加固工程案例，本文詳細(xì)介紹了護(hù)坡加固方案的設(shè)計、施工工藝流程。模袋混凝土護(hù)坡的優(yōu)點比較明顯：一次充灌成型，施工簡便、速度快，機(jī)械化程度高，防護(hù)坡面面積大、整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，防沖刷效果較好，可以水下施工，不需設(shè)置圍堰等。

關(guān)鍵詞：模袋混凝土;岸坡;除險加固

中圖分類號：U61 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）08-0085-03

航道是以組織水路運(yùn)輸為目的所規(guī)定或設(shè)置的船舶航行通道。由于河道水流沖刷、船行波侵蝕等因素，航道岸坡往往面臨著結(jié)構(gòu)破壞、變形失穩(wěn)等問題，這關(guān)系到河道堤防穩(wěn)定、航道運(yùn)行安全。因此，航道岸坡需要根據(jù)實際情況定期進(jìn)行除險加固措施，維護(hù)岸坡穩(wěn)定安全。

1 岸坡防護(hù)措施概述

相關(guān)研究及實際應(yīng)用表明，常用的岸坡防護(hù)措施包括兩類：一類是實體抗沖防護(hù)，另一類是減速不沖防護(hù)[1]。目前內(nèi)河航道中常用的是實體抗沖防護(hù)措施，包括：拋石防護(hù)、模袋混凝土防護(hù)、軟體排防護(hù)以及賽克格賓防護(hù)等，主要優(yōu)缺點對比如下：

2 工程概述

南京市某航道建于上世紀(jì)七十年代，根據(jù)文獻(xiàn)記載，當(dāng)年開挖過程中在切嶺段發(fā)現(xiàn)中生代次火山巖系風(fēng)化物，經(jīng)薄片鑒定為安山玢巖，并已產(chǎn)生了較強(qiáng)烈的蒙脫石化。蒙脫石具有強(qiáng)烈的吸附性和遇水膨脹的特點。據(jù)此，當(dāng)年采用了防滲、防巖體風(fēng)化和防隆脹等綜合處理方案，本工程段邊坡處理具體方案為：在膨脹性巖土坡面上回填一層1.5m厚的粘土，再鋪一層0.5m厚漿砌塊石。

航道開通后未進(jìn)行過系統(tǒng)整治，近年來河道兩岸漿砌石護(hù)坡砌石脫落破損，水位變動區(qū)護(hù)坡沖刷嚴(yán)重，影響堤坡穩(wěn)定及河道通航安全，需要對問題嚴(yán)重岸段進(jìn)行除險加固。

3 護(hù)坡加固方案

3.1加固方案選擇

本工程涉及河段位于切嶺段，水面相對較窄，岸坡較陡;河道行洪、通航功能要求盡量減少對河道斷面的占用;施工過程中，河道水位不能降低，不能斷航，需要進(jìn)行水下施工。根據(jù)表1中常用實體抗沖防護(hù)措施的優(yōu)缺點分析，結(jié)合本工程實際情況，確定采用模袋混凝土對現(xiàn)狀岸坡進(jìn)行除險加固。

3.2加固方案設(shè)計

3.2.1模袋混凝土護(hù)坡厚度確定

因模袋混凝土厚度是不均勻的，最大厚度與系繩處最小厚度有一定差別，一般所提的模袋混凝土護(hù)坡厚度為平均厚度[2]。根據(jù)相關(guān)規(guī)范及文獻(xiàn)，模袋混凝土厚度的制約因素主要是抗漂浮能力。根據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（SL/T225-98），抗漂浮所需厚度按下式計算：

式中：c為面板系數(shù)1.0;Hw、Lw為波浪高度與長度（m）;Lr為垂直于水邊線的護(hù)面長度（m）;m為坡角α的余切;γc為砂漿或混凝土有效容重（kN/m3）;γw為水容重（kN/m3）。根據(jù)以往工程經(jīng)驗，結(jié)合常用模袋混凝土厚度0.15～0.25m，本次取模袋混凝土厚度為0.2m。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合本工程運(yùn)行環(huán)境及工程等級，要求模袋混凝土強(qiáng)度不小于C25。

3.2.2模袋材料技術(shù)要求

根據(jù)確定的模袋混凝土厚度，計算確定模袋材料的單位面積重量、抗拉強(qiáng)度、延伸率、滲透系數(shù)、等效孔徑等參數(shù)，并通過試驗確定[2]。模袋材料的抗拉強(qiáng)度與模袋厚度、單位時間充填高度有關(guān)。模袋的單位面積重量與抗拉強(qiáng)度有關(guān)。材料滲透系數(shù)的確定需要考慮混凝土漿灌入后多余水分的及時排出。等效孔徑的選取應(yīng)從防止?jié){液中砂粒外流的角度進(jìn)行考慮。本工程模袋材料主要技術(shù)指標(biāo)見表2。

3.2.3護(hù)坡穩(wěn)定計算分析

根據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（SL/T225-98），對水下模袋混凝土護(hù)坡進(jìn)行穩(wěn)定計算分析。

式中：L2為坡面模袋長度（m）;L3為坡腳以外模袋長度（m）;m為邊坡系數(shù);α為斜坡傾角;H為護(hù)面高度（m）;fcs為模袋與坡面間的摩擦系數(shù)，應(yīng)由試驗測定。Fs為抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。選取工程段典型斷面進(jìn)行穩(wěn)定計算，F(xiàn)s>1.3，滿足1級堤防規(guī)范要求。

3.2.4模袋混凝土護(hù)坡設(shè)計

本次對工程河段兩岸迎水坡高程8.0m至河底采用模袋混凝土護(hù)坡，上部設(shè)素混凝土格梗，尺寸400mm×500mm（寬×高），用于固定模袋上緣。模袋混凝土護(hù)坡鋪設(shè)前，應(yīng)對標(biāo)高8.00m以下水下漿砌石護(hù)坡表面進(jìn)行清理，對現(xiàn)狀護(hù)坡破損、松動處用塊石填筑。

4 混凝土配合比設(shè)計要求

水泥漿量不僅要滿足泵送要求，還要滿足模袋填充要求，一般占混凝土總量的30%左右。

砂率的確定要考慮混凝土的強(qiáng)度要求，一般模袋混凝土的砂率在50%左右。

石子最大粒徑是根據(jù)模袋混凝土的厚度來決定的，石子過大不宜充灌模袋，本工程最大粒徑選取20mm。

模袋混凝土拌合物需要較多的膠凝材料，可以摻用一定量的粉煤灰。

摻入混凝土高效減水劑或泵送劑，可減少用水量，節(jié)約部分水泥，增加和易性。

5 施工工藝流程

（1）基礎(chǔ)開挖及坡面整理。按照設(shè)計，在迎水坡8.20m標(biāo)高位置開挖格埂溝槽。坡面平整度控制在150mm內(nèi)。

（2）鋪設(shè)模袋。將模袋（寬度12m/塊）均勻攤鋪在坡面上，不能有折疊、卷曲、覆蓋等現(xiàn)象，并預(yù)留收縮余量。

（3）混凝土充灌?；炷脸涔嗖捎猛媳?，灌注前潤濕管道，輸送混凝土至管口后停止輸送。施工人員將軟管口插入模袋口，扎牢后開機(jī)輸送灌注混凝土。充灌速度控制在4～5m/h（充填高度）范圍內(nèi)，充灌壓力控制在0.2～0.3MPa范圍內(nèi)。施工人員站立于袋口位置，時刻檢查灌注情況，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。灌注將近飽滿時，應(yīng)暫停5～10min，待模袋中的水分析出后，再灌注至飽滿[3]。相鄰模袋接縫采用人工縫制土工布，土工布與每塊模袋搭接寬度不小于500mm。

6 結(jié)語

（1）本工程已建成，目前運(yùn)行情況良好。

（2）模袋混凝土護(hù)坡在河道護(hù)岸工程中已有較多應(yīng)用，建議制定專門的模袋混凝土護(hù)坡技術(shù)規(guī)范、施工規(guī)程和驗收標(biāo)準(zhǔn)。

（3）今后應(yīng)加強(qiáng)對已建模袋混凝土護(hù)坡運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，同時進(jìn)一步加強(qiáng)對模袋混凝土技術(shù)的應(yīng)用研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]房世龍.江河航道岸坡防護(hù)工程的措施研究[J]，南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2009，8（3）：84-87.

[2]任重琳，任傳棟，王志真，孫炎渤.模袋混凝土護(hù)坡設(shè)計[J]，海河水利，2013，（1）：35-37.

[3]陳大洪，楊以瓊.模袋砼在河道護(hù)坡工程中的應(yīng)用研究[J]，城市建設(shè)理論研究（電子版），2015，5（18）.