模袋混凝土技術(shù)在水利建設(shè)中的應(yīng)用

　　模袋混凝土技術(shù)是我國(guó)20世紀(jì)80年代初從國(guó)外引進(jìn)的一項(xiàng)現(xiàn)澆混凝土新技術(shù)，它采用織物模袋做軟模具，通過(guò)混凝土泵將砂漿或混凝土充灌進(jìn)模袋成型，起到護(hù)坡、護(hù)底、防滲等作用。它具有整體性好、耐久性好、地形適應(yīng)性強(qiáng)、施工速度快、省工省時(shí)，并可以在水下鋪設(shè)充灌施工等特點(diǎn)，可以應(yīng)用在道路、水庫(kù)、河渠、海堤、港灣等工程上，因此在國(guó)內(nèi)應(yīng)用發(fā)展較快。天津市水利局自1986年即組織開(kāi)展此項(xiàng)技術(shù)的試驗(yàn)研究，結(jié)合天津市引灤工程建設(shè)和其他水利工程管理需要，進(jìn)行大量的模袋混凝土試驗(yàn)應(yīng)用，取得了很好的應(yīng)用效果，摸索出一套易于推廣的充灌施工工藝，為模袋混凝土的廣泛應(yīng)用奠定了很好的基礎(chǔ)。

　　一、模袋混凝土在天津市水利建設(shè)中的試驗(yàn)應(yīng)用

　　1.引灤明渠大張莊段模袋混凝土護(hù)坡

　　該段工程位于引灤工程大張莊段輸水明渠左岸，進(jìn)行了6500m2的模袋混凝土工程，模袋形式為帶濾點(diǎn)型，模袋混凝土設(shè)計(jì)厚度為12cm，充灌材料為流動(dòng)混凝土，設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為20MPa，混凝土設(shè)計(jì)抗凍標(biāo)號(hào)為D150。現(xiàn)場(chǎng)從邊坡清淤清坡開(kāi)始到全部工作完成，僅用20天時(shí)間，模袋混凝土充灌施工過(guò)程僅用８天時(shí)間即告完成。該工程主要特點(diǎn)為打破了帶濾點(diǎn)型模袋只能充灌砂漿，不能充灌混凝土的國(guó)外施工經(jīng)驗(yàn)的束縛，采用帶濾點(diǎn)型模袋充灌流動(dòng)混凝土，應(yīng)用效果非常好，降低了材料成本，提高了技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。

　　2.引灤黎河模袋混凝土跌水壩試驗(yàn)應(yīng)用

　　引灤黎河大安樂(lè)莊橋上跌水壩段河底寬70m，設(shè)計(jì)輸水流量60m3/s。壩址處5年一遇洪水流量為240m3/s，10年一遇洪水流量為380m3/s，大安樂(lè)莊橋上跌水壩設(shè)計(jì)控制流速為1.0m/s。本工程設(shè)計(jì)按輸水流量60m3/s設(shè)計(jì)，輸水流量75m3/s校核，壩體橫斷面結(jié)構(gòu)形式為實(shí)用堰型，頂寬3.0m，上游側(cè)邊坡坡比為1∶2，現(xiàn)澆模袋混凝土伸入上游河底，下游側(cè)邊坡坡比為1∶1，模袋混凝土一直伸到消力坎形成消力池。為約束水流減輕對(duì)護(hù)坡底部沖擊，堰頂兩側(cè)設(shè)計(jì)高出堰頂1m的戧臺(tái)，由混凝土預(yù)制塊構(gòu)成。

　　為了更好地了解模袋混凝土跌水壩的水流、消能防沖特征，進(jìn)一步優(yōu)化消力池、海漫及防沖槽的結(jié)構(gòu)形式，保證工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量和跌水壩工程運(yùn)行的安全可靠，進(jìn)行了混凝土跌水壩水工模型試驗(yàn)。試驗(yàn)要求對(duì)正常輸水及5年一遇、10年一遇洪水條件下的跌水壩的水流流態(tài)、水深、流速、沖刷情況進(jìn)行研究，以提高消能效果和優(yōu)化上、下游水流的銜接方式。

　　經(jīng)過(guò)室內(nèi)的多方案試驗(yàn)比較，采用方案為：在距跌水壩堰頂7.5m處設(shè)高0.45m、寬0.45m的一道消力坎，在距消力坎5.1m處設(shè)一排高0.45m、平面尺寸0.3m×0.3m的消力墩，間距為0.3m。該方案在正常輸水及5年一遇、10年一遇洪水流量情況下的消能效果和水流銜接條件皆良好。使海漫末端的水流流速、水深調(diào)整到與下游河道的水流流速、水深基本一致，可減輕對(duì)防沖槽的沖刷破壞，保證工程安全。

　　河底跌水壩壩體基礎(chǔ)利用原有的跌水壩基礎(chǔ)，壩坡面覆蓋一層300g/m2無(wú)紡?fù)凉た椢�，然后覆蓋織物模袋以充灌混凝土，順河道方向布置，每塊模袋材料之間搭接布寬50cm，其中河底模袋混凝土厚30cm，兩岸邊坡采用15cm厚模袋混凝土，混凝土的設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為25MPa，混凝土設(shè)計(jì)抗凍標(biāo)號(hào)為D150。壩下游消力池模袋混凝土通過(guò)混凝土之間的分縫以降壓，從而提高穩(wěn)定安全系數(shù)。

　　1998年5月首先進(jìn)行分段圍堰法施工，采用推土機(jī)開(kāi)挖，人工找平、清理、整平河底及兩側(cè)1∶5邊坡，砌筑消力坎、消力墩及兩側(cè)戧臺(tái)，壩后端及消力池、海漫邊坡鋪設(shè)一層無(wú)紡?fù)凉た椢镒龇礊V層。從6月2日開(kāi)始進(jìn)行左岸河底、邊坡護(hù)面的模袋混凝土充灌施工，混凝土坍落度控制在23～25cm之間，相應(yīng)配套攪拌機(jī)2臺(tái)，要求供應(yīng)混凝土攪拌料不能間斷30分鐘，增強(qiáng)模袋混凝土的整體防沖抗浮能力。至6月13日模袋混凝土充灌施工全部完成。隨后進(jìn)行土工網(wǎng)石籠軟體排防沖槽施工成型，最后進(jìn)行模袋混凝土跌水壩整體工程的封頂?shù)日�理工作，模袋混凝土工程量�?70m3。在1998年6月大汛前，歷時(shí)1個(gè)月，現(xiàn)場(chǎng)模袋混凝土澆筑僅用8天即告完成。通過(guò)以上工作，即完成引灤工程黎河模袋混凝土跌水壩試驗(yàn)工程。

　　該項(xiàng)工程將模袋混凝土護(hù)坡技術(shù)應(yīng)用于引灤工程黎河跌水壩工程上，改變了以往全斷面砌筑混凝土預(yù)制塊修筑跌水壩的方式，針對(duì)模袋混凝土技術(shù)在防汛河道跌水壩上應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式及壩下消能等主要問(wèn)題，通過(guò)水工模型及室內(nèi)試驗(yàn)的研究，解決其壩型結(jié)構(gòu)及壩下消能方式及施工關(guān)鍵問(wèn)題，拓展模袋混凝土技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。1998年8月，竣工后僅1個(gè)月，即經(jīng)歷了280m3/s洪水流量的考驗(yàn)，工程運(yùn)用狀況很好，確保了工程運(yùn)用安全和正常使用。該項(xiàng)工程設(shè)計(jì)目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)，成為國(guó)內(nèi)工程應(yīng)用方面的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和最新應(yīng)用，為國(guó)內(nèi)工程領(lǐng)域推廣應(yīng)用模袋混凝土技術(shù)提供了應(yīng)用參考和借鑒。

　　3.漢沽海擋工程模袋混凝土護(hù)坡工程

　　漢沽海擋工程采用模袋混凝土，根據(jù)《水利水電工程合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（SL/T225-98）》土工模袋抗漂浮所需厚度公式計(jì)算。天津市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院海擋工程設(shè)計(jì)中工程等級(jí)為Ⅱ級(jí)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，潮位標(biāo)準(zhǔn)4.69m，堤前水深為2.69m，堤前波高Hω為1.48m，波長(zhǎng)Lω為40.9m，模袋寬度Lｒ分別為1m、2.5m、17.5m。根據(jù)有關(guān)公式的計(jì)算結(jié)果，漢沽蟶頭沽段海擋兩側(cè)模袋混凝土厚度選擇為30cm，其底部鋪設(shè)一層400g/m2的無(wú)紡?fù)凉た椢铮�模袋混凝土設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為25MPa，抗凍標(biāo)號(hào)為D150。

　　蟶頭沽段海擋工程模袋混凝土護(hù)坡工程施工分成兩部分來(lái)做，必須首先完成其基礎(chǔ)、坡面的整平、夯實(shí)工作，然后進(jìn)行漿砌石基礎(chǔ)及包角處的漿砌石施工，在此基礎(chǔ)上依次從外向里、從下至上的模袋混凝土現(xiàn)場(chǎng)充灌施工，模袋混凝土塊與塊之間的搭接必須處理好，以增強(qiáng)模袋混凝土護(hù)坡工程的整體防沖淘能力。首先進(jìn)行南側(cè)的模袋混凝土充灌施工，施工面積為600m2，厚度為30cm，實(shí)際充灌施工時(shí)間為2天，隨后進(jìn)行北側(cè)的模袋混凝土充灌施工，同樣規(guī)模的模袋混凝土充灌施工僅用了1天即全部完成。蟶頭沽段海擋模袋混凝土護(hù)坡工程的順利實(shí)施，體現(xiàn)了模袋混凝土技術(shù)的優(yōu)越性，發(fā)揮了模袋混凝土技術(shù)的各種優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到海擋工程的高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求，發(fā)揮了新技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

　　4.引灤入津水源保護(hù)工程模袋混凝土護(hù)底

　　2001年5月，天津市飲用水源保護(hù)工程潮白河段明渠試驗(yàn)段工程（樁號(hào)5+578～5+796），本工程護(hù)砌型式為218m模袋混凝土護(hù)底，模袋混凝土設(shè)計(jì)厚度為10cm，底寬22m，長(zhǎng)度218m，模袋混凝土工程量為490m3，模袋混凝土設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為20MPa，設(shè)計(jì)抗凍標(biāo)號(hào)為F100。該區(qū)段渠底淤泥很厚，清淤到設(shè)計(jì)渠底高程時(shí)，淤泥深度仍然有半米深，為了保證施工按期完成，采取先鋪一層300g/m2土工織物，上鋪10cm厚的碎石墊層，然后進(jìn)行模袋混凝土充灌施工，施工速度較快，非常適應(yīng)軟基上施工作業(yè)，并且減少了淤泥土方開(kāi)挖及碎石墊層方量，4900m2護(hù)底模袋混凝土充灌施工僅用了6天時(shí)間。雖然平整度在軟基上不易控制，但是這次施工中模袋混凝土整體性能好，充灌施工速度非�？欤瑴p少了許多材料運(yùn)輸、倒運(yùn)，勞動(dòng)強(qiáng)度低，減少了勞動(dòng)用工，質(zhì)量容易控制，大大縮短了施工時(shí)間，特別適合于引灤水源保護(hù)工程明渠護(hù)砌施工工期短、工程量大的施工特點(diǎn)要求。

　　2001年10月，天津市飲用水源保護(hù)工程明渠06標(biāo)段窩頭河倒虹吸處護(hù)底工程開(kāi)工。該段由于窩頭河倒虹吸內(nèi)城市污水上冒滲漏非常嚴(yán)重，嚴(yán)重影響引灤入津水質(zhì)。為確保治理水質(zhì)污染工程的目標(biāo)，決定在窩頭河倒虹吸上面采用整體性能較好的模袋混凝土技術(shù)進(jìn)行該段的護(hù)底施工。該工程護(hù)砌形式為180m模袋混凝土護(hù)底，模袋混凝土設(shè)計(jì)厚度為10cm，底寬22m，模袋混凝土工程量為400m3，模袋混凝土設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為20MPa，設(shè)計(jì)抗凍標(biāo)號(hào)為F100。為了保證上冒滲漏問(wèn)題的解決，采取上面鋪一層0.3mm厚/300g/m2的復(fù)合防滲土工織物，然后進(jìn)行模袋混凝土的充灌施工，施工速度極快，4000m2的模袋混凝土護(hù)底充灌施工僅用了5天時(shí)間，即告完成。平整度比試驗(yàn)段模袋混凝土在軟基上的充灌施工要好。這次施工中模袋混凝土整體性能好，充灌施工速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，減少了勞動(dòng)力，模袋混凝土施工質(zhì)量容易控制，大大縮短了工程施工時(shí)間。

　　二、模袋混凝土應(yīng)用中存在的問(wèn)題

　�、� 施工機(jī)械設(shè)備問(wèn)題直接影響工程正常施工和進(jìn)度。

　�、� 充灌材料必須滿(mǎn)足施工設(shè)計(jì)要求，否則影響正常充灌施工的進(jìn)度和質(zhì)量。

　�、� 織物模袋質(zhì)量與工程質(zhì)量有著密切的關(guān)系，在工程應(yīng)用時(shí)，必須首先通過(guò)小塊模袋的充灌試驗(yàn)來(lái)確定模袋的具體型號(hào)和尺寸，保證工程正常使用。

　�、� 設(shè)計(jì)、應(yīng)用單位需全面了解掌握該項(xiàng)新技術(shù)工藝后，針對(duì)具體工程應(yīng)用情況具體分析設(shè)計(jì)，并注意解決以上有關(guān)問(wèn)題，按照有關(guān)應(yīng)用、施工規(guī)范要求，保證工程應(yīng)用圓滿(mǎn)成功。

　　今后應(yīng)在現(xiàn)有施工工藝基礎(chǔ)上，針對(duì)以上存在的有關(guān)問(wèn)題，最大限度地發(fā)揮施工機(jī)械化和水下施工優(yōu)勢(shì)，加快施工進(jìn)度，降低工程成本，減輕工作強(qiáng)度，充分發(fā)揮新技術(shù)優(yōu)勢(shì)，滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)需要，提高模袋混凝土技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。