模袋混凝土護(hù)坡在港航整治工程中的應(yīng)用

殷壕

（長江重慶航道工程局，重慶 400011）

1 工程概況

某航道全長54.75km，全線均按照內(nèi)河Ⅳ級航道通航標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，最大通航船舶噸位為500t。航道橫斷面為梯形斷面，底寬40m，航道水深2.8m，彎道半徑最小為320m，航道口寬58.5m。此次港航整治工程任務(wù)主要為1400×104m3的土方疏浚，新建及改建橋梁15 座，新建護(hù)岸608km，其中，模袋混凝土護(hù)坡在全部護(hù)岸工程中占69.8%，也是該航道整治中主要的護(hù)岸結(jié)構(gòu)類型。

2 施工參數(shù)設(shè)計

模袋混凝土技術(shù)主要將高強(qiáng)化纖長絲機(jī)織雙層模型袋平鋪于待整治坡面，通過尼龍繩控制兩層織物之間的距離，并通過泥漿泵充填流動性砂漿或混凝土。模袋具備一定的滲水性，在充填壓力的作用下，砂漿或混凝土內(nèi)多余水分被擠出，混凝土水灰比降低，凝固過程得以加速，短時期內(nèi)得到高密實(shí)度、高強(qiáng)度的砂漿或混凝土硬結(jié)體[1]。模袋混凝土技術(shù)對于內(nèi)陸河道、水庫、堤壩等護(hù)坡加固均較為適用，設(shè)備簡單，抗沖刷性能優(yōu)異，可在水上、水下同時施工，工效高。

2.1 模袋技術(shù)參數(shù)

該港航整治工程中模袋混凝土護(hù)坡所使用的土工織物模型袋型號、規(guī)格及性能均必須滿足設(shè)計要求，主要性能指標(biāo)見表1。

表1 土工織物模袋性能指標(biāo)

2.2 模袋混凝土性能指標(biāo)

模袋混凝土為水硬性復(fù)合材料，其性能主要與原材料屬性、類型、配合比、施工工藝等有關(guān)，并直接影響模袋混凝土護(hù)坡成型質(zhì)量。該港航整治工程所用模袋混凝土設(shè)計標(biāo)號為C30，水灰比在0.60～0.65 之間，集料粒徑5～20mm，塌落度為22cm±2cm，水泥、粉煤灰、碎石料和粗砂的配合比根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果確定。工程性能完全符合《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范》（JTS 202-2011）。

3 施工工藝

3.1 材料及設(shè)備準(zhǔn)備

設(shè)計規(guī)范中對模型袋土工織物強(qiáng)度、等效孔徑、滲透系數(shù)等均有明確規(guī)定，據(jù)此選定土工織物模型袋；并根據(jù)護(hù)坡混凝土設(shè)計厚度，通過灌填試驗(yàn)確定模型袋尺寸[2]。基于此，委托廠家加工生產(chǎn)符合要求的土工織物模型袋。

混凝土模型袋采用2 層全丙綸高強(qiáng)機(jī)織布制成，外層布透水性良好，2 層機(jī)織布間按20cm 間隔布置化纖繩拉筋，拉筋長度根據(jù)模袋設(shè)計厚度確定。模型袋加工成長方形，其尺寸根據(jù)待整治護(hù)面尺寸確定，并預(yù)留出3%的收縮量[3]。為保證混凝土充灌速度，應(yīng)適當(dāng)增加充灌口，充灌口直徑30cm。模型袋和縫合處材料應(yīng)能承受1.0MPa 的膨脹壓力。

結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際，在距離澆筑面100m 以內(nèi)的堤頂施工道路上定位混凝土泵車，以縮短混凝土運(yùn)輸距離。完成1 個施工段混凝土充灌后再移位。以φ125mm 鋼管為泵送混凝土輸送管道，在泵送管和模袋充灌連接處還應(yīng)設(shè)置3～4 根φ100×5000mm 高壓軟膠管。管道布設(shè)時應(yīng)盡量選擇管路最短及彎頭最少的方案，節(jié)省管材用量。

管段接頭處必須正確安裝，密封良好，密封圈不得皺折，不得漏漿。

3.2 模型袋鋪設(shè)

在模型袋上下緣鋼管套內(nèi)穿入鋼管，并以下緣鋼管為軸，將模袋卷起。在與模型袋上緣相距1.5～2.0m的位置按1～2m 間距設(shè)置定位樁，將拉鏈葫蘆或滑輪安裝在各定位樁上，以調(diào)整模袋位置。模型袋鋪設(shè)過程中，必須考慮并預(yù)留出3%和5%的縱、橫向收縮余量?？v、橫向收縮余量分別預(yù)留在模型袋上端和相鄰接縫處，并通過雙股線將相鄰模型袋緊密縫接。在模型袋接縫底部鋪設(shè)土工織物，并以此為濾層，織物和模型袋邊緣至少搭接30cm。模型袋鋪設(shè)情況見圖1。

圖1 模袋鋪設(shè)情況

模袋鋪設(shè)前必須保證袋面平整緊湊，袋上緣和下緣管內(nèi)應(yīng)插入堅固的鋼管，鋼管長度應(yīng)超出模袋設(shè)計長度50cm。通過鋼管將模袋卷成卷后，從上至下平鋪于坡面，保證模袋位置準(zhǔn)確。模袋充灌時必須在相鄰模袋間預(yù)留出30cm 搭接寬度，以保證充灌后拼接嚴(yán)密。將充灌后的模袋放置于相應(yīng)位置，安排專人縫制連接。

模袋混凝土施工時，斜坡主體水流會阻礙模袋混凝土施工進(jìn)度，特別是漲潮期間，很容易使模袋滑離坡面，而落潮時，模袋又會因水流向外的吸力而緊貼坡面，加大處理難度。為此，必須選擇合適的模袋鋪放時機(jī)。結(jié)合航道水位變化趨勢及工程實(shí)際，應(yīng)選擇在高潮水位和內(nèi)外水位基本持平時鋪放模袋，可取得較好的施工效果。將模袋鋪展并壓穩(wěn)后，必須通過繩索固定，避免在外力作用下造成模袋下滑。

3.3 混凝土制備

機(jī)灌模袋混凝土28d 強(qiáng)度應(yīng)比試成型混凝土強(qiáng)度高出30%～40%。試驗(yàn)所確定的模袋混凝土擴(kuò)散度為50～55cm，含氣率3%～5%，水灰比0.65，砂率0.65，按照3‰的比例摻加引氣減水劑；水泥、砂、礫石、水的用量分別為382kg/m3、938kg/m3、637kg/m3和249kg/m3。

按照工程量及實(shí)際生產(chǎn)效率，確定混凝土拌和設(shè)備的生產(chǎn)能力；混凝土生產(chǎn)期間，通過裝載機(jī)上料，并借助配料機(jī)進(jìn)行計量；通過摻加減水劑，以縮短拌和時間，保證混凝土的和易性和流動性。

3.4 混凝土充填

混凝土泵送期間必須加強(qiáng)充灌范圍控制，避免因壓力過大而將模型袋內(nèi)吊筋拉斷，引起鼓包。如果出現(xiàn)鼓包等情況，必須立即暫停泵送過程，在模型袋上開口，將部分混凝土取出，再用重物將破損處壓住，在另一袋口繼續(xù)充填施工。

為節(jié)省時間，可在首批模袋混凝土灌注結(jié)束后，直接將鋼管移至另外軟管上，灌注其他模袋。由于河道內(nèi)軟管拆裝存在很大難度，故筆者建議將兩只施工船焊接起來，在船上安放混凝土升降扒桿，為軟管順利交替提供條件。

混凝土充填過程中，如果出現(xiàn)堵管，混凝土泵車壓力必然驟降，輸送管同時發(fā)生激烈抖動，此時必須立即暫停泵送，快速鎖定堵管位置。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，堵管一般發(fā)生在管段彎道、充灌袋口、接頭等部位。采取有效措施及時疏通堵塞管段，堵塞時間不得超出30min，以防超出后混凝土塌落度等性能發(fā)生改變。

模型袋充灌由下至上進(jìn)行，待下部充填飽滿后，加強(qiáng)土工布松緊程度控制。充灌速度應(yīng)控制在8～12m3/s 以內(nèi)，充灌壓力為0.3MPa，灌注過程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，待充灌滿后將袋口扎緊。軟管管口應(yīng)穿過灌口進(jìn)入模袋，以保證泵壓力直接作用于模袋內(nèi)混凝土，并降低灌口所承受的反作用力。模袋充灌期間，1 個單元模袋應(yīng)1 次連續(xù)充灌完成。

待模袋混凝土達(dá)到終凝狀態(tài)后按要求養(yǎng)護(hù)至少14d。

4 施工缺陷處治

該港航護(hù)坡整治工程建設(shè)規(guī)模大，施工點(diǎn)多而分散，陸域條件復(fù)雜，護(hù)坡形式多，施工周期長，季節(jié)跨度大，在施工過程中暴露出許多質(zhì)量通病和缺陷，不利于工程質(zhì)量和景觀效果。

4.1 土基塌陷

該航道開挖疏浚過程中存在超挖擾動；坡頂堆載較高，局部邊坡存在滑動跡象；大型施工機(jī)械作業(yè)期間過于靠近坡頂前沿，造成坡頂崩塌；堤頂排水沖刷；河道水位驟降，下層失水收縮沉積，上層隨之塌陷。由于以上情況的存在，如果僅采取簡單的復(fù)土貼皮處理，很容易引發(fā)模袋混凝土沉降開裂，淘蝕變形。為此，應(yīng)通過土方、石料等換填，并壓實(shí)，采用木樁和水泥樁加固，提升土基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4.2 模袋鼓包

上下層模袋間拉筋加工質(zhì)量缺陷或斷裂，均會在模袋充灌期間引發(fā)鼓包。引起這種現(xiàn)象的原因主要有模袋強(qiáng)度不足，型號規(guī)格選用錯誤；充灌用混凝土塌落度過大，致使泵送速度加快，壓力增大，對坡底模袋造成強(qiáng)烈沖擊。為應(yīng)對此類病害，必須嚴(yán)控模袋質(zhì)量，對于橫斷面較長的護(hù)坡，應(yīng)將相鄰兩塊模袋分段交替充灌，以保證受力均衡；加強(qiáng)混凝土拌和質(zhì)量控制，確保充灌口塌落度符合設(shè)計要求，并將泵送壓力及速度控制在合理范圍內(nèi)。

4.3 模袋混凝土表面龜裂

因混凝土質(zhì)量不符合要求或養(yǎng)護(hù)不到位，成型后的模袋混凝土表面可能出現(xiàn)不規(guī)則裂紋。針對此類病害，應(yīng)調(diào)整混凝土配合比，并適當(dāng)摻加粉煤灰、減水劑，以改善混凝土和易性，避免因發(fā)生離析而引起不均勻開裂；此外，在初凝前還應(yīng)輔以人工踩平方式，提升模袋混凝土灌注的均勻性；對水上混凝土加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，并確保水硬性固結(jié)材料水分供應(yīng)，避免發(fā)生混凝土表面龜裂。

4.4 膜袋混凝土冷縫

該港航整治工程護(hù)坡模袋混凝土采用從下而上的充灌次序，冷縫主要表現(xiàn)為縱向通縫，這種縫隙安全隱患較大，在外界因素作用下，很容易引發(fā)護(hù)坡變形、斷裂及破壞[4]。造成冷縫的原因主要在于工班交接時間過長，混凝土緩凝時間不足或運(yùn)輸時間過長等。為此，必須從原因入手，保證模袋混凝土初凝前灌填到位，避免初凝后二次補(bǔ)澆。

5 結(jié)論

該港航整治工程航道岸坡土質(zhì)松軟，承載力差，粉質(zhì)土無法抵擋河水沖刷，在應(yīng)用模袋混凝土護(hù)坡后取得了較好的固坡定形效果。工程應(yīng)用結(jié)果表明，模袋混凝土護(hù)坡造價低廉，地形適應(yīng)性強(qiáng)，施工快速，性能穩(wěn)定可靠，可水上水下同時施工，一次灌注成型；省去了填、拆圍堰及降排水等工作環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)相比，該航道整治工程1 套模袋混凝土充填施工設(shè)備需要同時配備10 個操作人員，24h 充灌混凝土量為200～300m3，總造價約540～580 元/m3，比常規(guī)技術(shù)節(jié)省人力，工效更高?？傊?，港航整治工程模袋混凝土護(hù)坡施工技術(shù)具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，適用于各類地質(zhì)條件及類型的河岸工程防護(hù)。