1、工程概況

　　丙村水電站位于梅縣丙村鎮(zhèn)上游，主要建筑物有擋水壩、泄水閘、電站廠房及船閘等，左岸有梅坎鐵路通過。工程分兩期施工，一期枯水期低水圍堰維護(hù)右岸廠房、7孔半泄水閘施工，并開挖左岸灘地船閘基礎(chǔ)至58.0m，同時(shí)向左拓寬河床形成寬約40m的明渠，進(jìn)行一期工程導(dǎo)流。

　　導(dǎo)流明渠在施工過程中，由于各種原因，如征地不夠，導(dǎo)致開挖邊坡由1：1改為1：0.4，上游邊坡壩上0-135處存在一沖溝，受河水沖刷影響，明渠邊坡上游出現(xiàn)塌方，同時(shí)，開挖的邊線距離梅坎鐵路最小距離僅25m，嚴(yán)重威脅著梅坎鐵路及附近村民的安全，因此，在汛期到來之前，做好左岸邊坡的防護(hù)尤為重要。

　　2、明渠邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)與施工

　　2.1丁壩的設(shè)計(jì)與施工

　　為改變水流流向，減小汛期洪水對(duì)邊坡的直接沖刷，于壩上0-075～壩上0-150處設(shè)一丁壩，丁壩左側(cè)接明渠開挖邊坡，右側(cè)接一期縱向低水圍堰。

　　丁壩采用大塊石碾壓填筑，塊石塊度大于40cm，底部寬度為14.6m，高度為4m，頂部寬度為5m，滿足壩頂通車要求，丁壩斷面見圖2。

　　由于施工臨設(shè)全部集中在右岸，因此，在梅江水位較低（約▽60高程）時(shí)，利用一期低水縱向圍堰儲(chǔ)存的廠房開挖塊石料，由一期縱向圍堰（壩上0-75）斜向上填筑一條可供行走的石渣路與左岸明渠邊坡（壩上0-150）相接，考慮到在施工期間，一期上橫圍堰還不能破除，必須在石渣底部埋設(shè)涵管（管徑1.2m，一節(jié)1.0m），每排10m，共10排，石渣路施工期間面上可以過水，左岸護(hù)腳和護(hù)坡結(jié)束后，選用大塊石對(duì)道路加高擴(kuò)寬成丁壩設(shè)計(jì)斷面。

　　2.2模袋砼護(hù)坡設(shè)計(jì)與施工

　　由于明渠開挖邊坡由設(shè)計(jì)的1：1改為1：0.4，整個(gè)邊坡頭重腳輕，在水流的影響下，邊坡腳必然形成掏刷，針對(duì)這一問題，對(duì)開挖邊坡腳進(jìn)行塊石壓腳處理，對(duì)邊坡進(jìn)行石渣覆蓋，護(hù)腳和護(hù)坡的迎水面均采用模袋砼進(jìn)行防沖。壓腳塊石設(shè)計(jì)邊坡為1：1.2，底寬10.5m，填高4m；護(hù)坡石渣填筑于壓腳塊石上，設(shè)計(jì)邊坡為1：1.2，底寬6.3m，頂寬1.5m，填筑至▽68高程，護(hù)坡底設(shè)一寬1m的檢修馬道。護(hù)坡及壓腳處理見圖１。

　　

圖１護(hù)坡斷面圖

　　a）模袋砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　模袋形式的選擇

　　護(hù)坡的砼模袋根據(jù)工程等級(jí)、施工條件、風(fēng)浪和水流狀況、資金和施工設(shè)備以及外觀要求等確定選用無錫前達(dá)工業(yè)用布公司的WQC框格帶排水點(diǎn)型的機(jī)織模袋，其技術(shù)指標(biāo)見表1-1。

　　厚度確定

　　模袋砼護(hù)坡主要承受風(fēng)浪荷載�？共ɡ朔�(wěn)定要求的板厚可用式（1-1）計(jì)算。

　�。�1-1）

 

材質(zhì)　 重量
G/m2　		 沖灌材料　 成型厚度（平均值）
mm　		 主要技術(shù)參數(shù)　
抗拉強(qiáng)度N/5cm　 延升率
%　		 等效孔徑　 垂直滲透系數(shù)
cm/s　		 GBR頂破強(qiáng)度（N）　
丙錦綸×
丙錦綸　		 ＞600　 砂漿或砼　 150~500　 經(jīng)＞2200
緯＞2000　		 ＜30　 0.084~0.25　 1.0×10-2~5.0×10-3　 ＞4000　

 

　　式中：t為模袋砼厚度，m；η為系數(shù)，一般開縫板可取0.075；H為計(jì)算波高，m（取H1％）；γc為砼容重，kN/m3；B為順坡方向的砼板長(zhǎng)度，m；L為計(jì)算波長(zhǎng)，m；m為坡比；γw為水的容重，kN/m3。

　　計(jì)算結(jié)果：t=0.05m=5cm，考慮到坡面變形，水流沖刷及施工因素，從構(gòu)造上要求，砼護(hù)坡的厚度不宜小于10cm，本工程模袋砼護(hù)坡厚度取t=15cm。

　　抗滑穩(wěn)定性校核

　　按極限平衡法計(jì)算模袋砼沿坡面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：

　�。�1-2）

　　式中：-安全系數(shù)，土基按GB50286—98規(guī)定的土堤抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)（表1-2）取值；

　　R、T-模袋沿坡面的抗滑力與滑動(dòng)力（kN）；

　　α-坡角；

　　f-模袋與坡土間的摩擦系數(shù)，可取0.5；

　　L1、L-模袋砼下端水平長(zhǎng)度、上端水平長(zhǎng)度（m）。

　　表1-2  護(hù)坡安全系數(shù)

 

工程等級(jí)　 1　 2　 3　 4　 5　
防洪標(biāo)準(zhǔn)
[重現(xiàn)期（年）]　		 〉100　 〈100且≥50　 〈50且≥30　 〈30且≥20　 〈20且≥10　
非常運(yùn)用條件　 1.2　 1.15　 1.1　 1.05　 1.05　

 

　　計(jì)算時(shí)取模袋與坡面土之間的界面為滑動(dòng)面進(jìn)行，計(jì)算結(jié)果=1.38，滿足要求。

　　排滲核算

　　機(jī)織模袋的每個(gè)排水點(diǎn)面積僅4c㎡，其排滲能力應(yīng)滿足下式1-3、1-4要求：

　　qg≥Fsq（1-3）

　　qg＝naKgi（1-4）

　　式中：qg為每延米寬度模袋排水點(diǎn)的單寬排水量，m3/s；Fs為安全系數(shù)，可取Fs≥1.2；q為每延米坡長(zhǎng)的單寬出流量，m3/s；n為每延米有效排水的排水點(diǎn)個(gè)數(shù)；a為排水點(diǎn)的面積，㎡；Kg為排水點(diǎn)的滲透系數(shù)，m/s；i為排水點(diǎn)處的作用平均水力比降。

　　計(jì)算結(jié)果：qg=2×10-7m3/s，F(xiàn)sq=7.5×10-7m3/s，排水點(diǎn)的排水能力不足，應(yīng)加設(shè)排水孔。排水孔的間距取4m，孔徑取Ф50mm，孔底設(shè)土工織物濾層。

　　頂部和底部結(jié)構(gòu)

　　在梅江水流和雨季匯水沖刷下，護(hù)坡側(cè)面邊界、底部邊界形成掏空，會(huì)影響模袋護(hù)坡整體穩(wěn)定性，直接影響護(hù)坡安全，因此，模袋頂部、側(cè)邊采取順坡挖溝、模袋折角及回填砼處理，底部邊界作大塊石壓腳處理，邊界處理見圖4。

　　b）護(hù)坡施工

　　塊石壓填施工

　　護(hù)坡塊石壓填采用分層施工，每層厚1.5m，▽65.5高程以下采用自卸汽車直接卸渣到施工面，按照設(shè)計(jì)邊坡，推土機(jī)推平，公路碾振動(dòng)壓實(shí)，▽65.5高程以上采用自卸汽車直接卸渣到施工面附近，挖掘機(jī)鋪填，公路碾振動(dòng)壓實(shí)，塊石壓填完成后，選用細(xì)渣鋪填在坡面上，對(duì)突出的塊石予以清除，人工修坡至設(shè)計(jì)坡度。

　模袋砼施工

　　施工準(zhǔn)備：包括備足所需材料和設(shè)備、平整坡面、現(xiàn)場(chǎng)就位、放線定位、開挖頂腳基槽、測(cè)量水下施工水深和流速等。泵送施工主要設(shè)備是砼攪拌機(jī)和砼泵等，見表1-3。由于模袋尺寸須根據(jù)設(shè)計(jì)坡面進(jìn)行確定，在石渣壓填前根據(jù)設(shè)計(jì)邊坡按岸線上游~下游方向劃分單元，然后根據(jù)編制單元進(jìn)行定制加工。

　　鋪設(shè)模袋：邊坡修整完畢后，開挖頂部邊界和側(cè)面邊界溝槽，并按岸線施工方向鋪設(shè)模袋單元，有異型單元要對(duì)號(hào)入座，鋪設(shè)模袋時(shí)，坡頂平段溝槽前設(shè)錨墩或可回收鋼錨體，用手動(dòng)葫蘆收緊模袋。模袋應(yīng)在各片連接的底面鋪非織造土工織物。各片間連接底面的非織造土

　　工織物采用縫接，土工織物在坡頂處可用8號(hào)鐵絲制成的n形釘固定。順?biāo)鞣较蜾佂凉た?/p>

　　圖2邊界處理圖

　　物時(shí)，搭接帶亦應(yīng)固定。

　　按預(yù)定位置順坡準(zhǔn)確展開模袋，扎緊下口，上下兩端設(shè)樁固定。機(jī)織模袋上沿連接松緊器，掛在固定樁上，如圖5所示。

　　充灌砼：充灌攪拌機(jī)的內(nèi)壁和模袋內(nèi)事先用水適當(dāng)潤(rùn)濕，再按要求的配比裝料攪拌。拌和好的砼應(yīng)測(cè)定坍落度，合格后才能灌入模袋內(nèi)。

　　模袋砼用砼泵充填。充填按自下而上和左、右、中的順序進(jìn)行。

　　模袋在充填過程中模袋的收縮可由松緊器控制，模袋在灌上部2m模袋時(shí)松開上端的固定樁，讓模袋沿坡面充分收縮，然后再灌至坡頂。排水管，在充灌完成1h后將排水管按設(shè)計(jì)要求插入。

　　模袋砼充灌過程中應(yīng)注意和解決如下幾個(gè)問題：

　　防止堵塞事故，應(yīng)隨時(shí)檢查砼級(jí)配和坍落度；防止過粗骨料進(jìn)入和堵塞管道；防止泵入空氣，造成堵管或氣爆；充灌應(yīng)連續(xù)，停機(jī)時(shí)間一般不得超過20min。

　　

　　圖3機(jī)織模袋鋪設(shè)示意圖

　�。╝）平面圖；（b）斷面圖

　　泵與充灌操作人員之間應(yīng)隨時(shí)聯(lián)系，緊密配合，充灌到位后及時(shí)停機(jī)，以防充灌過程產(chǎn)生鼓包或鼓破。出現(xiàn)鼓脹時(shí)，應(yīng)及時(shí)停機(jī)，查找原因并處理。

　　隨時(shí)檢查坡頂鋼樁是否牢固，以防充灌過程中模袋下滑。

　　灌完一片后，移動(dòng)設(shè)備，按上述步驟進(jìn)行下一片的充灌施工。應(yīng)特別注意兩片間的聯(lián)接、靠緊。

　　施工過程中做好記錄和取樣、成形，然后進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)定。

　　砼施工中，根據(jù)模袋的部位設(shè)三組配合比和漸變坍落度，底部水下平段采用自流平水下不擴(kuò)散水下砼，斜坡段采用常規(guī)泵送砼，坡頂平段采用加大坍落度砼。砼設(shè)計(jì)參數(shù)見表1-4。

　　砼澆筑過程中，需人工沿砼流線腳跺模袋體，防止砼堵塞模袋體，從而使模袋鼓起破壞，砼轉(zhuǎn)段時(shí)（平段轉(zhuǎn)斜段或斜段轉(zhuǎn)平段），應(yīng)適時(shí)調(diào)整配合比，通過改動(dòng)砼坍落度增加砼內(nèi)摩擦

　　力或流動(dòng)性，砼灌填坡頂平段時(shí)，須專人跟進(jìn)，砼灌滿一角時(shí)，及時(shí)割除模袋錨鏈，使模袋砼拐進(jìn)溝槽中，灌滿單元模袋后，在轉(zhuǎn)泵管前將該單元回填砼澆筑完，從而確保砼施工質(zhì)量。

表1-3                主要施工機(jī)械

 

設(shè)備名稱　 數(shù)量　 單位　 規(guī)格　 用途　
砼輸送泵　 1　 臺(tái)　 37Kw HB30A型　 自動(dòng)攪拌輸送　
砼攪拌機(jī)　 2　 臺(tái)　 515kW JZC350　 砼攪拌　
葫蘆導(dǎo)鏈　 10　 個(gè)　 100kg　 模袋定位　
鋼管　 20　 根　 Ф60，6m　 模袋定位　
槽鋼　 10　 根　 1.5m　 模袋定位　
砼輸送管　 25　 根　 3m,2m,1m　 輸送砼　
高強(qiáng)度輸送膠管　 2　 根　 3m　 輸送砼　

 

　　表1-4                  模袋砼設(shè)計(jì)參數(shù)表

 

砼
設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)　		 水灰比
%　		 坍落度
cm　		 配合比（重量比）
（水泥:粉煤灰;碎石;粗砂）　		 級(jí)配/骨料粒徑（mm）　 砼
澆筑部位　
C20　 0.6　 自流平　 1:0.5:2.5:2.5　 一級(jí)配/＜15　 水下平段　
C15　 0.65　 21~23　 1:0.7:3:3　 一級(jí)配/＜15　 斜坡段　
C20　 0.62　 25　 1:0.6:2.8:2.8　 一級(jí)配/＜15　 坡頂平段　

 

　　砼澆筑過程中，需人工沿砼流線腳跺模袋體，防止砼堵塞模袋體，從而使模袋鼓起破壞，砼轉(zhuǎn)段時(shí)（平段轉(zhuǎn)斜段或斜段轉(zhuǎn)平段），應(yīng)適時(shí)調(diào)整配合比，通過改動(dòng)砼坍落度增加砼內(nèi)摩擦

　　力或流動(dòng)性，砼灌填坡頂平段時(shí)，須專人跟進(jìn)，砼灌滿一角時(shí)，及時(shí)割除模袋錨鏈，使模袋砼拐進(jìn)溝槽中，灌滿單元模袋后，在轉(zhuǎn)泵管前將該單元回填砼澆筑完，從而確保砼施工質(zhì)量。

　　養(yǎng)護(hù)：全部護(hù)坡施工完成后，進(jìn)行坡頂、坡腳和上下游兩側(cè)接頭的回填處理，同時(shí)進(jìn)行護(hù)面砼的養(yǎng)護(hù)。一般養(yǎng)護(hù)期為7天，要求在此期間護(hù)坡表面處于潤(rùn)濕狀態(tài)。

　　3、幾點(diǎn)總結(jié)

　　模袋砼水下平段根據(jù)施工實(shí)際需要采用自流平水下不擴(kuò)散砼，其強(qiáng)度遠(yuǎn)超過C15；

　　泵機(jī)的管道與模袋的聯(lián)接宜采用膠管，模袋灌口的直徑與膠管外徑匹配，為了便于灌注時(shí)膠管與模袋的聯(lián)接，有時(shí)為避免模袋的灌口經(jīng)受不住填充料的摩擦而破損，需在膠管與模袋聯(lián)接處做好附件，以保證連續(xù)灌注。

　　模袋砼水下沖填時(shí)，應(yīng)采用流動(dòng)性較好的砼，可使砼較易充灌到位，同時(shí)注意水下模袋布的錨固牢靠，在水深較大或水下流速較快時(shí)，可借助潛水員水下定位和輔助砼充灌。

　　模袋施工采用砼一次灌注成形，具有整體性好，施工簡(jiǎn)便，速度快，防護(hù)面不需要常年維修，成形后的坡面美觀大方。

　　模袋施工時(shí)無須圍堰，可水上水下直接施工，機(jī)械化程度較高，施工的坡面面積大，穩(wěn)定性好。但同時(shí)，應(yīng)注意砼充入模袋時(shí)水分較多，經(jīng)過2～3h后，水分排出，易造成砼厚度不足，致使護(hù)坡面厚度不均勻，同時(shí)縱橫方向均會(huì)發(fā)生收縮，使坡頂?shù)哪４怕袢霚喜鄣纳疃葴p少。因此，充灌過程中應(yīng)充分保證砼的充灌飽滿而又不至于使模袋鼓爆。

　　由于采用模袋砼護(hù)坡，左岸導(dǎo)流明渠搶在汛前完成護(hù)坡加固，保證了電站施工安全渡汛和梅坎鐵路的安全運(yùn)行，比原施工單位提出的方案節(jié)省了大約100萬元；鑒于此，右岸雷公坑300多m渠道兩側(cè)邊坡也采用模袋砼，搶在汛前完成了護(hù)襯加固。

　　模袋砼在丙村水電站的成功應(yīng)用，也是在梅州地區(qū)的首次應(yīng)用，引起了當(dāng)?shù)厮�、公路、煤礦、鐵路等部門的重視，對(duì)模袋砼技術(shù)的推廣普及，無疑起了推動(dòng)作用，必將越來越發(fā)揮出它巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。