水下模袋混凝土的施工方法标准Word文档下载推荐.docx
《水下模袋混凝土的施工方法标准Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水下模袋混凝土的施工方法标准Word文档下载推荐.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
水下模袋混凝土护坡护底施工技术
苏战军，吴晓强
1 工程概况 永宁江治理二期工程是永宁江一期工程的延续，其任务为拓浚永宁江干流河道，提高宣泄永宁江流域洪水能力和长潭水库调蓄能力，增加向温黄平原灌溉供水量及改善永宁江通航条件。
潮济裁弯取直堤体及疏浚已施工结束，常水位高程2．4m,设计一级平台以下包括河底采用15cm厚C20模袋混凝土进行护坡护底。
2 模袋混凝土施工 工程共有C20模袋混凝土22661m3，厚度15cm,工期为3．5个月，月平均施工强度6475m3.因此，必须制定快速有效的施工方案，才能保证工程施工的顺利完成。
根据本工程的特点和现场施工条件，采用集中拌和、泵送混凝土入模袋的施工方法.
模袋混凝土施工工艺流程见图1。
2．1 施工准备
（1）测定河道轴线边线及江底基面高程，并利用船只打深土桩进行测量定位。
进一步了解水文地质情况，掌握第一手资料。
（2）组织机械设备进场，并进行维修保养,使之保持完好性能。
（3）组织专门施工班组，进行技术交底，在施工组织设计方面，请有关专家进行技术论证。
（4）备足施工材料，确保材料供应。
2．2 施工方法
2．2．1 水下坡面修整
由于施工区域一般水深2．6m，最大水深3．3m，因此如何选用合理的施工方法、合适的施工机具，对工程的施工安全、施工进度、施工质量乃至经济效益均会带来直接的影响。
考虑到施工区域范围较大，且边坡及河底土质以砂卵石为主，修整方法为：
一级平台以及河底到一级平台的边坡用长臂挖机进行修整，而河道中间则用抓斗式挖泥船进行修整。
挖泥船在施工前先进行原始断面的测量，出入较大的地方用挖泥船继续进行修整，修坡挖出来的土方用船运至弃土场。
修整基本到位后一级平台用人工辅以整平，而河底及边坡则用在挖机斗上焊上2．5m长的槽钢来进行来回刮动加以整平。
2．2．2 模袋的制作和铺设
本工程模袋采用420g／cm2双层机织模袋,其主要参数均满足设计要求，见表1。
模袋按设计要求在工厂进行整片制作，每个模袋尺寸16m×
28m，由4个4m×
28m的隔离体组成,每个隔离体之间互不相通。
铺设前须注意沿水流方向为施工方向，然后沿岸线施工方向铺设土工模袋单元，铺设中对个别铺设不到的部位采用异型单元，对号入座，施工程序方向与单元搭接同向。
模袋下放时，潜水员先对其四角进行固定，固定前必须按照测量成果进行定位，以确保铺设准确。
模袋铺设完成后，及时进行混凝土的灌注。
2．2．3 混凝土的生产
由于工程工期紧、战线长,所以在河道两边共布置3套拌和系统来进行混凝土的生产。
每个混凝土拌和系统配备JF750拌和机1台,混凝土的拌制按混凝土设计配合比采用自动配料机进行骨料、水泥、黄砂的配料，并按次序进入拌和机，然后自动加水搅拌,外加剂人工掺入.
该工程混凝土级配与一般泵送混凝土有一定的区别，因为模袋只有15cm厚，其混凝土流动性要好,塌落度要大，一般控制在23～24之间。
在这么大的塌落度下要保证混凝土的和易性，经过反复试验，在增加水泥用量的同时，掺用了15％的粉煤灰。
水泥采用三牛牌水泥,强度等级32．5；
黄砂采用中砂；
骨料采用5～15统料；
粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰，密度为2．20t／m3，水灰比0．51。
具体配合比见表2。
2．2．4 混凝土的灌注
混凝土输送采用HBT－60型混凝土泵进行，输送距离可达500m，输送混凝土速度为50m3／h.工程配备3台混凝土泵分别对应河道两边布置的3个拌和系统，混凝土泵根据输送距离在完成一段模袋混凝土后,进行移位。
混凝土泵置于河道两岸的二级平台上，混凝土泵出口用钢管连接,一直延伸至待浇筑模袋的中间位置，在河道上的钢管与浮简绑扎浮于水面上。
然后接一段足够长的高压软管，高压软管的长度必须能满足不用移动钢管而能与所有的混凝土灌注口连通，同时在其他混凝土灌注口也事先连接好几个高压软管，用浮筒浮在水面上。
等前一个混凝土灌注口结束后直接把钢管连接到另外的软管上继续灌注混凝土，从而节约时间。
在河道中间接拆混凝土管有一定难度，浮桥容易晃动造成速度减慢,施工中将两只船用槽钢焊接，并在船上装一个扒杆用于升降混凝土管。
保证了接拆混凝土管的顺利进行。
混凝土泵的布置尽可能与待浇注的模袋在同一直线上，避免弯管太多影响输送能力，减少产生堵管的可能性.
拌好的混凝土由机动翻动车运送至二级平台上的混凝土泵上。
混凝土的拌制和运输必须跟上混凝土泵的输送能力,尽可能加快浇注速度，缩短浇注时间，保证施工质量及施工安全.
混凝土泵的出口软管由潜水员伸入模袋上的混凝土灌注口，绑扎好后，即可灌注混凝土。
输送管在灌注前，必须用水冲洗、润湿，先灌注一车砂浆。
混凝土灌注过程中潜水员必须经常进行观察，并在下面进行不停的踩动使混凝土能够顺畅的流动,从而保证模袋中混凝土的充盈.待灌注口的混凝土灌注量满足要求，及时更换灌注口。
在最后一个灌注口进行灌注时,应同时对实际灌注量与理论方量进行比较，避免灌注不足或超灌。
灌注结束后的混凝土面高程应控制在要求的范围内。
混凝土的灌注施工中，必须注意以下事项：
①在下设模袋的同时，必须用细绳将每个灌注口用活结扎好，细绳的另一端悬挂在用浮标浮在水面上，以减少潜水员在水下寻找灌注口的时间;
②混凝土灌注前应用清水冲洗湿润管道，然后用水泥砂浆润滑管道；
③灌注将近饱满时，应暂停5~10min,待模袋中的水分析出后，再灌注至饱满；
④每个灌注口灌注结束后，必须用绳子将灌注口扎死；
⑤在更换灌注口时，水上安排人员协助潜水员工作;
⑥必须保证混凝土泵的运行可靠性，一旦产生堵管现象,应及时处理。
3 质量控制与检验
（1）模袋。
模袋生产厂家应按批提供出厂合格证、国家认可的质量检测单位出具的技术性能鉴定书或试验报告。
模袋出厂前，到厂家对模袋的规格尺寸、缝制质量和外观等进行检查，并在到场后按有关规定抽检,合格后方能用于工程施工。
（2）模袋混凝土.模袋混凝土强度采用在充灌口按有关规定取样,先灌入相同材质的小模袋（15cm×
150cm）中,吊置10～20min，取出再装入标准试模成型的方式检验。
模袋护坡护底的允许偏差、检验数量和检验方法按有关规定严格执行。
4 结 语 该工程水下模袋混凝土的施工方法及质量控制与检验，通过现场施工实践，证明施工方法及质量控制措施是切实可行的，施工强度完全满足工期要求，工程质量也得到了良好的控制.
二、混凝土模袋护坡
（一）模袋的类型和适用条件
混凝土模袋按其充填材料不同分为充填砂浆型和充填混凝土型两种。
前者适用于一般坡面、渠道、江河和水库的护坡以及码头工程等，后者适用于有较强水流和波浪作用的岸坡、海堤等。
模袋的类型已如第一章所述，即按所用的材质和加工工艺不同可分为机织模袋和简易模袋。
机织模袋主要由锦纶、涤纶和丙纶长丝织物制成，强度高，孔径均匀，充填时基本不漏水泥,可以制成带反滤点形式,可以用泵充灌砂浆或细砾混凝土。
简易模袋系我国东北某些省份创造的一种群众性护坡形式,目前均用聚丙烯编织物缝制，袋体本身不具备反滤功能，需在坡面上加铺非织造织物滤层,袋内只充灌砂浆和采取人工自流灌填方式.
机织模袋混凝土护坡可在最大坡度1：
1甚至更陡的条件下应用，较佳的坡度为1:
1.5，在水中充灌时允许水流流速一般小于1.5m/s。
简易模袋混凝土较适于坡度1:
1。
5~1:
3。
0的水上或较浅的静水下护坡，其施工设备简单，工程造价较机织模袋低。
国外机织模袋已基本定型化。
国内的混凝土模袋技术是从日本引进和研究发展起来的，其种类与国外的相仿。
表4—3为国内部分模袋产品及其与日本产品的对照。
简易模袋目前只有一种形式,类似于FP型。
表4—3
部分土工模袋基本特性表
型号
FP-100
CY—100
CYZ-3
WYS—100
模S和模C系列
原料
锦纶66
锦纶6
锦纶+涤纶+丙纶
单层质量（g/m2）
241。
6
240.8
273。
2
331.5
340.0
单层厚度（mm）
0。
334
0.356
485
0.536
0.55
抗拉强度
（n/3cm）
经向
1332～1432
1265～1342
1427~1546
1064～2003
1839~2158
纬向
1587～1605
1599～1615
1478～1482
1757～1984
1786~2003
伸长率（%）
10.3~11.4
10。
4～12.9
12.2～12。
5
15。
8~20。
4
14.5～21。
6～10。
8
8～11.0
12.2～15。
3
17。
1～18。
7
16.9~18.5
顶破强度（N）
1546
1572
1281
1584
5000
等效孔径O90（mm）
0.1
12
0.12
0.091
〈0.2且≥0.043
渗透系数（cm/s）
3×
10-3
1.0×
10—2
2。
87×
4×
1×
10-2
8。
6×
10-4
灌注后成型厚度
砂浆：
10cm
混凝土:
15cm
混凝土：
砂浆:
10～20cm
5～70cm
（二）模袋混凝土的配合比设计
机织模袋混凝土护坡采用泵送方法施工，要求所用混凝土或水泥砂浆除具有可泵性外，还要具有适宜的流动性，使之在模袋内能顺利流淌扩散，充满整个模袋，不发生分离。
因此，对其材料的配合比和外加剂的应用比一般泵送混凝土要求更高.必要时应根据具体工程情况通过试验确定。
表4—4和表4-5为日本蝶理公司提出的泵送充填料配合比,可供参考。
表4-4
充灌砂浆标准配合比
调合
种类
水泥和砂
比率C/S
水灰比
W/C（%）
流动值
（s）
单位质量（kg/m3）
备注
水泥C
细粒料S
水W
M-2
M—3
1：
2.0
3.0
60
70
20±
600
461
1200
1383
360
323
FM=2。
8混合剂、AE剂、减水剂
表4-5
充灌混凝土配合比
配合
粗粒料
最大尺寸
（mm）
坍落度
（cm）
空气
含量
（％）
W/C
（%）
细粒料
比率Sa
水泥
C
G
水
W
C-10
C-15
10
15
23±
65
382
365
938
963
637
654
248
237
混合剂、AE剂、减水剂
C-25
C—25W
25
21±
55
50
326
386
851
909
867
785
212
由于充填料灌入模袋后，其中多余的水分可以从模袋的孔隙中渗出,从而水灰比可降至0.4或更低,使混凝土或砂浆的凝固速度加快，强度大大提高。
如表4-4中的M一2砂浆在标准养护条件下，模袋混凝土R28＝54MPa,比普通混凝土强度高50％以上。
表4-5中细砾混凝土R28比普通混凝土强度高30％以上。
表中所列的AE剂为复合减水剂,具有引气和减水双重作用.国内有些单位采用PC一2型松香热聚物引气剂，掺量4.5％，含气量5％左右，外加减水剂0.6%左右，视减水剂的具体性能而定。
对于抗冻要求较低的护坡工程，可以考虑掺粉煤灰以降低水泥用量，但要通过试验,且掺量一般不得大于20％.
（三）模袋混凝土护坡结构设计
1．模袋形式的选择
用于堤岸护坡的混凝土模袋应根据工程等级、施工条件、风浪和水流状况、所能提供的资金和施工设备以及外观要求等确定选用机织模袋或简易模袋。
模袋的形式宜选用带排水点型。
2．厚度确定
模袋混凝土护坡主要承受风浪荷载。
在寒冷地区还有冬季冰推力作用.抗波浪稳定要求的板厚可按式（4—4）计算。
从构造上要求,混凝土护坡的厚度不宜小于10cm。
抗冰冻稳定计算可按护坡混凝土体顺坡整体上报情况和有无配筋两种情况。
为加强混凝土的整体性和抗冰推能力，常常在混凝土中加入一根纵向钢筋。
此时，抗冰推计算简图如图4-3所示，稳定按下式计算:
（4—8）
当混凝土中无配筋时，可按式（4-9）计算：
（4—9）
式中：
为模袋混凝土的平均厚度，m;
P为设计水平冰推力,kPa；
δ为计算冰盖厚度，m；
m为护坡的边坡系数；
f1、f2分别为水上、水下护面与土工织物滤层或土工织物滤层与基土之间的摩擦系数；
Hl、H2分别为冰盖下界面以上和以下参加抗冰推的护坡高度，m;
Fs为护坡抗滑安全系数,Fs≥1。
1；
γc为混凝土容重，kN/m3；
γω为水的容重，kN/m3；
C1、C2分别为织物反滤水上和水下部分与土之间的粘聚力，kPa。
图4-3
抗冰推计算简图
3．抗滑稳定性校核
按前述块石和混凝土板的抗滑稳定计算方法进行。
计算时取模袋与坡面土之间的界面为滑动面进行校核.
4．排渗核算
机织模袋的每个排水点面积仅4cm2，其排渗能力应满足下式要求:
qg≥Fsq
（4—10）
qg＝naKgi
（4—11）
式中:
qg为每延米宽度模袋排水点的单宽排水量，m3/s;
Fs为安全系数，可取Fs≥1。
2；
q为每延米坡长的单宽出流量，m3/s；
n为每延米有效排水的排水点个数；
a为排水点的面积，m2；
Kg为排水点的渗透系数，m/s；
i为排水点处的作用平均水力比降。
当排水点的排水能力不足时应加设排水孔。
排水孔的间距可取3~4m，孔径可取50mm，孔底应设土工织物滤层。
5．顶部和底脚结构
模袋混凝土护坡的顶部应牢固封顶，以防止水流冲蚀坡土,并增加护坡的稳定。
封顶形式可采取平封或锚封.平封延伸长度可取0。
5~1。
0m，锚封入土深度不宜小于0。
5m。
封顶形式如图4-4（a）所示。
底脚必须埋入士中，入土深度不应小于冲刷深度以下0。
5m,如图4-4（b）所示。
护坡与软体排之间的连接必须平顺整齐,紧密牢固，可按图4—4（c）所示方式将模袋混凝土伸入软体排锚固槽内或贴紧软体排的顶部平台。
护坡范围内上下游两侧与不护坡段之间的接头必须处理良好。
接头处理可采取顺坡开槽，将模袋混凝土埋人槽中的方式。
接头分界处的坡面必须连接平顺。
开槽埋入深度上游端不小于0。
5m，下游端不小于0.7m。
图4—4
模袋混凝土护坡封顶固脚示意图
1一模袋混凝土；
2一软体排锚固槽（或桩）；
3软体排；
4—土工织物；
5一冲刷后地面
（四） 简易模袋的设计和制作
1．编织物的选择
模袋宜用抗老化聚丙烯织造（编织）型土工织物制作。
在保证强度损失不大的条件下，也可选用一般聚丙烯织造土工织物。
渗透系数宜为K＝1×
10—2～×
10-3cm/s。
为了防止漏浆,等效孔径要比细骨料的d85,即允许有少量水泥渗出而不允许砂粒流失.一般取O90＝0。
5～0.9mm.
织造土工织物强度T视护坡平均厚度及一次充填高度大小而定.厚度及一次充填高度越大，模袋所承受的压力越大，要求织造土工织物的抗拉强度越高，可以用下式估算：
T＝βγch1h2
（4-12）
β为混凝土或砂浆的侧压力系数，β＝0.8；
γc为混凝土或砂浆的容重，kN/m3（砂浆γc＝21.7kN/m3，细砾混凝土γc＝22。
7kN/m3）;
h1为护坡的最大厚度，m（取平均厚度的1.5倍）；
h2为lh内护坡充填高度,m（h2应控制在4～5m）;
T为织造土工织物的允许抗拉强度，kN/m［对于平均厚度0。
15m的模袋护坡，编织布的要求强度大约在20kN/m左右（应变10%）］。
2．模袋的加工
首先是通过排水点的间距和形状来控制灌填后的平均厚度，其次是考虑织造土工织物的幅宽、纵横向收缩率及边界处理要求,确定每片模袋的总体尺寸，解决总体布局与材料充分利用问题。
灌填后模袋的纵向收缩率约为1％,横向收缩率约为5％。
排水点尺寸、间距及上下片横向长度差,可按薄膜克胀成形原理计算或现场充灌和室内试验确定,表4—6为参考尺寸。
排水点按空心“十”字花缝合,空心宽2cm，每个排水点的排水面积约20～40cm2。
每片模袋在顶都要设一组进料口，进料口处缝上Φ15cm、长50cm的由织造土工织物缝制的软进料管。
当模袋长度大于10m时，应在中间加设进料口。
每组进料口不少于3个。
表4—6
排水点的尺寸要求
平均厚度
排水点间距（cm）
下片长度
上片长度（cm）
排水点尺寸
（cm×
cm）
编织物幅宽
（m）
纵距a
横距b
57
68
15×
3.80
11
43
39
51
8×
64
（五）模袋混凝土护坡施工要点
1．施工准备
包括备足所需材料和设备、平整坡面、现场就位、放线定位、开挖顶脚基槽、测量水下施工水深和流速等。
泵送施工主要设备是混凝土（砂浆）搅拌机和混凝土（砂浆）泵等。
2．铺设模袋
机织模袋应在各片连接的底面铺非织造土工织物。
各片间连接底面的非织造土工织物采用缝接或搭接，搭接宽度20~30cm,土工织物在坡顶处可用8号铁丝制成的n形钉固定。
顺水流方向\铺土工织物时，搭接带亦应固定。
简易模袋先铺设非织造土工织物滤层，然后在其上铺模袋。
一次铺设土工织物面积的大小根据充灌施工进度确定.
按预定位置顺坡准确展开模袋，扎紧下口，上下两端设桩固定。
机织模袋上沿连接松紧器，挂在固定桩上，如图4～5所示。
若有配筋时,则在模袋铺开后按要求插入袋内。
插筋时应防止刺破模袋.
3．充灌搅拌机的内壁和模袋内事先宜用水适当润湿，再按要求的配比装料搅拌。
拌和好的混凝土应测定坍落度，砂浆应测定流动度，合格后才能灌入模袋内。
机织模袋混凝土（砂浆）用特制的灌料泵充填.简易模袋则采用输浆管（Φ5cm塑料薄壁软管）插入模袋进料口将拌好的合格砂浆从出料台灌人模袋内。
充填按自下而上和左、右、中的顺序进行。
模袋内有钢筋时，在充填过程中应不使钢筋沉底。
充填过程中机织模袋的收缩可由松紧器控制，简易模袋则在灌上部2m模袋时松开上端的固定桩，让模袋沿坡面充分收缩，然后再灌至坡顶。
如果设有排水管,可在充灌完成1h后将排水管按设计要求插入。
模袋混凝土充灌过程中主要应注意和解决如下几个问题：
（1）为防止堵塞事故，应随时检查混凝土级配和坍落度;
防止过粗骨料进入和堵塞管道；
防止泵人空气，造成堵管或气爆；
充灌应连续,停机时间一般不得超过20min。
图4-5
机织模袋铺设示意图
（a）平面图；
（b）断面图
（2）泵与充灌操作人员之间应随时联系，紧密配合，充灌到位后及时停机，以防充灌过程产生鼓包或鼓破。
出现鼓胀时,应及时停机，查找原因并处理.
（3）随时检查坡顶钢桩是否牢固，以防充灌过程中模袋下滑。
灌完一片后,移动设备，按上述步骤进行下一片的充灌施工。
应特别注意两片间的联接、靠紧。
施工过程中
升级会员 