張松濤，姜 偉，張 鈺

（海河水利委員會海河下游管理局，天津 300061）

模袋混凝土技術(shù)是我國上世紀70年代末、80年代初從國外引進的一種現(xiàn)澆混凝土新技術(shù)，采用土工織物（即模袋）作為載體，通過混凝土泵將混凝土充灌進模袋成型。它具有整體性優(yōu)、耐久性好、地形適應(yīng)性強、施工效率高、可以在水下施工等特點，因而被越來越廣泛地應(yīng)用于河堤、航道、海擋等水利工程設(shè)施中。

屈家店樞紐上游右岸堤防除險加固工程建設(shè)采用了模袋混凝土技術(shù)，通過建設(shè)各方的共同努力，模袋混凝土施工任務(wù)圓滿完成。

1 工程概況

屈家店樞紐位于永定河與北運河匯流處，包括北運河節(jié)制閘、新引河進洪閘、永定新河進洪閘及3.5 km河道堤防工程，樞紐總設(shè)計流量為1 800 m3/s，總校核流量為2 200 m3/s，是天津市城市防洪的北大門。上述3座水閘先后于1991、1994和1999年進行了改建或除險加固，達到了設(shè)計防洪標準。

根據(jù)《天津城市防洪規(guī)劃》，屈家店樞紐上游右岸堤防為天津市城市防洪圈的一部分，屬于一級堤防標準。該堤防建于1970年，因年久失修，漿砌石護坡出現(xiàn)風化、松動、流失及局部塌陷，對右堤防洪墻基礎(chǔ)逐年淘刷，影響防洪墻的穩(wěn)定安全；同時，隨著樞紐水閘改建或除險加固的完成，堤防不達標、與水閘的正常運行相矛盾的問題凸顯出來，甚至到了威脅閘本身安全的程度，直接影響樞紐本身的安全與達標，并嚴重威脅天津市區(qū)的安全。

本次屈家店樞紐上游右岸堤防除險加固范圍從樁號0+000—0+310，總長共計410 m。工程主要任務(wù)是針對該段堤防存在的問題，根據(jù)海河流域防洪及天津城市防洪總體要求及管理需求，對其進行除險加固，以滿足屈家店樞紐的安全與達標，進一步完善天津市的城市防洪體系。

2 模袋混凝土設(shè)計要點

2.1 工程布置

近閘段100 m（0+310—0+410），由于現(xiàn)狀坡頂較低（5.0 m左右，1985國家高程基準，下同），較屈家店樞紐上常水位4.5 m稍高，設(shè)計采用模袋混凝土護坡。近閘段以上0+000—0+310范圍內(nèi)，由于坡頂較高，設(shè)計在常水位以上設(shè)一馬道，馬道設(shè)計高程5.25 m，馬道以下采用模袋混凝土，馬道以上至坡頂為漿砌石護坡。

2.2 工程主要設(shè)計指標

模袋混凝土護砌厚0.25 m。模袋混凝土沿現(xiàn)狀岸坡進行布置，在坡腳處將模袋沿河底平鋪4 m，近閘段0+310—0+410進行全斷面鋪設(shè)，坡頂處采取挖齒槽埋置，并采用0.4 m厚現(xiàn)澆混凝土壓重措施；0+000—0+310段在馬道坡頂處采取挖齒槽埋置的措施，在每塊模袋的左側(cè)預留0.4 m寬的搭接布，底部滲水通過兩塊模袋之間的縫隙排走，以保證混凝土模袋的穩(wěn)定。

為滿足護坡混凝土對強度和耐久性要求，根據(jù)臨近地區(qū)模袋混凝土施工經(jīng)驗，本設(shè)計模袋混凝土按C20、F200考慮。

2.3 土工模袋技術(shù)指標

（1）本次模袋混凝土護坡位于馬道以下水下部分，因此選用無排水型編織布模袋，且需滿足表1所列技術(shù)指標要求。

表1 土工模袋技術(shù)指標

（2）設(shè)計模袋為雙層，上層滌綸，下層丙綸，厚度為25 cm，每塊模袋的長度按設(shè)計護坡需要的長度加工，在每塊模袋上層預留混凝土充灌口，間距根據(jù)模袋的厚度和充灌能力確定。

（3）模袋不允許有重缺陷，如破損、斷紗等，對個別輕缺陷點用黏合膠修補好；模袋上下層的扣帶間距經(jīng)現(xiàn)場試驗確定；模袋上下兩層邊框縫制采用4層疊制法，縫制寬度不小于5 cm，針腳間距不大于0.8 cm。

2.4 混凝土要求

（1）混凝土的配合比既要滿足設(shè)計強度和耐久性的要求，又要滿足混凝土的可泵行要求，必要時通過試泵送驗證，并進行必要的調(diào)整。

（2）混凝土的砂率低于40%。

（3）為保證混凝土的可泵送性、便于工程施工、保證模袋施工質(zhì)量，一般要求坍落度為21 cm。混凝土經(jīng)時坍落度損失值，可按表2確定。

表2 混凝土經(jīng)時坍落度損失值

（4）混凝土采用現(xiàn)場攪拌生產(chǎn)，必要時外購商品混凝土滿足混凝土澆筑需要。

3 工程主要施工步驟和故障排除

3.1 現(xiàn)場準備

（1）水上邊坡整理：鋪設(shè)前按照設(shè)計要求對邊坡進行挖填整平，保證坡面平順，施工部位要夯實。

（2）水下邊坡處理：對凹坡回填坡面，可先用拋石體回填邊坡，

3.2 模袋鋪設(shè)

（1）鋪設(shè)模袋前先使用長臂挖機和抓斗式挖泥船進行河底清理，清理挖出來的土方用船運至棄土場。清理基本到位后，河底采用在挖機斗上焊上2.5 m長的槽鋼來進行來回刮動加以整平。

（2）50 m模袋混凝土護坡為一個單元工程，模袋按設(shè)計要求在工廠進行整片制作，每個模袋尺寸須符合施工圖紙的要求。鋪設(shè)前注意沿水流方向為施工方向，然后沿岸線施工方向鋪設(shè)土工模袋單元，鋪設(shè)中對個別鋪設(shè)不到的部位采用異型單元，對號入座，施工程序方向與單元搭接同向。

（3）模袋下放時，潛水員先對其四角進行固定，固定前必須按照測量成果進行定位，以確保鋪設(shè)準確。各部位高程符合設(shè)計要求錨固位置的同時，保持布面無折皺、松緊適度，以便于混凝土的充灌。

（4）相鄰模袋用雙股線縫接緊密，接縫底部采用幅寬1.0 m丙綸無紡布作為反濾墊層。接縫保持順直，縫寬要求最小，并留有充灌收縮的富余量。

（5）模袋鋪設(shè)經(jīng)監(jiān)理方檢查合格后方可進行充灌。

3.3 混凝土灌注

（1）混凝土的灌注利用泵送將混凝土灌入模袋，自下而上按次序進行。

（2）混凝土泵送距離不超過50 m，充灌速度控制在10 m3/h以內(nèi)，混凝土泵的出口壓力為0.2～0.3 MPa。充灌混凝土連續(xù)進行，當模袋內(nèi)混凝土充灌將近飽滿時，暫停5～10 min，待水分析出后，再灌至飽滿。模袋混凝土充灌找平時，在初凝前可采用人工踩平。

（3）泵送前用水泥砂漿（1∶1）潤滑料斗、泵體和輸送管內(nèi)壁，以減少泵送阻力。開始壓送混凝土時，要比配合比稍多加10%水泥，使其流動性好些，然后用正常配合比施工。

（4）混凝土泵出口用鋼管連接，一直延伸至待澆筑模袋的中間位置，在河道上的鋼管與浮筒綁扎浮于水面上。然后，接一段足夠長的高壓軟管，高壓軟管的長度滿足不用移動鋼管而能與所有的混凝土灌注口連通，同時在其他混凝土灌注口也事先連接好幾個高壓軟管，用浮筒浮在水面上。等前一個混凝土灌注口結(jié)束后直接把鋼管連接到另外的軟管上繼續(xù)灌注混凝土，從而節(jié)約時間。

（5）混凝土泵的布置與待澆注的模袋在同一直線上，避免彎管太多影響輸送能力，減少產(chǎn)生堵管的可能性。混凝土泵的出口軟管由潛水員伸入模袋上的混凝土灌注口，綁扎好后即可灌注混凝土。

（6）混凝土灌注過程中潛水員必須經(jīng)常進行觀察，并在下面進行不停的踩動使混凝土能夠順暢地流動，從而保證模袋中混凝土的充盈。待灌注口的混凝土灌注量滿足要求，及時更換灌注口。在最后一個灌注口進行灌注時，應(yīng)同時對實際灌注量與理論方量進行比較，避免灌注不足或超灌。灌注結(jié)束后的混凝土面高程應(yīng)控制在要求的范圍內(nèi)。

（7）如發(fā)生混凝土堵管現(xiàn)象時，混凝土泵車壓力驟減，輸送管發(fā)生激烈震動，立即停止泵送，并迅速檢查堵塞位置。對堵塞位置立即進行疏通，如無法疏通，立即清洗管道，處理后再進行泵送。

（8）混凝土的灌注施工中，必須注意以下事項：在下設(shè)模袋的同時，用細繩將每個灌注口用活結(jié)扎好，細繩的另一端懸掛在浮標浮在水面上，以減少潛水員在水下尋找灌注口的時間；灌注將近飽滿時，暫停5～10 min，待模袋中的水分析出后，再灌注至飽滿；每個灌注口灌注結(jié)束后，用繩子將灌注口扎死。

3.4 水上模袋混凝土養(yǎng)護

水上部分模袋混凝土的養(yǎng)護采用與普通混凝土養(yǎng)護相同的方法進行。

3.5 故障及排除

在模袋混凝土施工過程中，有時會發(fā)生故障。常見的故障情形及其排除辦法如下。

（1）堵塞現(xiàn)象：堵塞常出現(xiàn)于泵送機械料斗、輸送管道及模袋內(nèi)，出現(xiàn)該故障的主要原因有：①泵送機械不正常。應(yīng)選用可靠機械，最好能夠進行試灌。②骨料不合適。粗骨料粒徑最大不能超過泵送管直徑的1/3。③坍落度變化。要嚴格控制混凝土的坍落度在22±2 cm內(nèi)。天熱時應(yīng)給管道灑水降溫，避免日曬，防止管道內(nèi)出現(xiàn)結(jié)實段。停水停電造成停工過長也容易使坍落度改變而堵塞。④充填料配合比不合適。應(yīng)嚴格控制充填料的配比，使其有良好的和易性、流動性和泵送性。

（2）鼓脹現(xiàn)象：鼓脹是充填厚度明顯不均勻的結(jié)果，常出現(xiàn)在坡底或灌料口。防止方法是灌料應(yīng)與其灌料口齊平，停泵3～5 min再泵入。有時因泵與灌料口距離遠，操作人員配合不好而超灌，故在快灌滿時注意配合；也會因袋內(nèi)控制厚度的尼龍繩被拉斷所致，這時應(yīng)暫停泵送，往鼓處加載，待袋內(nèi)料初凝再繼續(xù)充填。

（3）模袋塊之間接縫不密：一般情況下，相鄰模袋之間采用靠接，接縫下面鋪反濾無紡土工布。如施工不善，會出現(xiàn)靠接不緊，應(yīng)在泵送前先將兩塊的底角靠緊并固定，充料管先灌底部，輔以調(diào)整模袋張力。如仍有縫隙，可以小模袋灌料向縫中擠入。

（4）充填不飽滿或者未灌入：充填不滿的應(yīng)打開原灌口，再進行補灌。未灌入的要另開灌口，灌口應(yīng)放在未灌入處的中間位置。開口不宜大，灌后應(yīng)塞入單層土工織物并加荷載，防止回流。

4 結(jié)語

模袋混凝土的應(yīng)用，不僅能減少周邊地區(qū)的山體石料開采，還可以減少拋石材料和生產(chǎn)水泥所需原材料用量及因其生產(chǎn)而產(chǎn)生的廢氣等污染源。采用模袋混凝土代替?zhèn)鹘y(tǒng)的拋石防護，施工簡便快捷，且能進行水下施工，解決了拋石難以準確定位的難題。模袋混凝土施工一次灌注成形，整體性好、施工簡便、速度快、防護面不需要常年維修，成形后的坡面美觀大方。模袋施工時無需圍堰，可水上水下直接施工，機械化程度高、施工的坡面面積大、穩(wěn)定性好。對于充填材料，在滿足混凝土設(shè)計強度的前提下，應(yīng)根據(jù)模袋的型號選用骨料，并通過現(xiàn)場試驗確定滿足模袋混凝土充填所要求的流動性及和易性的配合比?？傊?，模袋護坡作為一種新型的防護工具，種類較多，能滿足不同工程的需要，可以廣泛在海河流域推廣應(yīng)用。