新沭河治理工程模袋混凝土設計與施工

黃光輝，付用坤

（1.山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250013；2.山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

沂沭泗河洪水東調南下續建新沭河治理工程 （山東段）第4標位于新沭河下游段，系推移質造床為主的寬淺多沙河道，坡陡流急，河槽彎曲多變，流勢不穩。局部河段主流直沖河岸堤防，還有部分河段采砂嚴重，致使河床擴展，河槽逼近堤腳，危及沿岸地區的防洪安全。為穩定河床，急需對此段沖刷嚴重的灘岸進行護砌。胡家溝-日曬河段上半段有部分灘地位于凸岸，是淤積段，經現場勘察進一步核實確定護岸范圍16+451～17+228，護岸實際長度為657m。金花河口段護岸長度為1438m。

1 護砌型式及高度

胡家溝-日曬溝護砌型式初設批復采用漿砌塊石護砌。但經實際進場勘探發現，該段的水位比較深，經施工單位聯合建設單位、設計單位和監理單位共同勘測，將此段漿砌石護險段變更為模袋混凝土護砌。另外，金花河口險工段位于石梁河水庫回水區內，該段正常水位較高，而采用漿砌石方案施工排水困難，且造價高，因此采用水下施工土工模袋混凝土護砌。

新沭河為分泄沂沭河洪水的人工河道，非汛期區間支流多年平均來水大多集中于主河槽偏泓內，河岸坡腳處基本無水，確定上段護岸基礎頂高程平河岸坡腳高程。根據河道水面線推算結果，上段護砌段灘地高程均低于斷面設計洪水位，護岸頂高程平灘地高程。

2 土工模袋混凝土施工設計

2.1 土工模袋混凝土護岸厚度

模袋厚度應滿足抵抗在水下產生的漂浮力和抵抗冬季坡前水體凍脹水平推力導致模袋沿坡面滑動等要求。根據計算結果和已建工程經驗，模袋砼充填厚度采用0.2m。

2.2 沖刷深度計算

模袋的頂端埋置于灘地內側的溝槽中，模袋底部基礎為避免水下開挖溝槽而采用活絡塊式模袋，即使模袋底部河床受淘刷形成沖刷坑，活絡塊式模袋可隨之下沉護住坑內側，避免進一步淘刷。根據矩形基礎河床的沖刷深度和活絡塊式模袋基礎的穩定性，確定活絡塊式模袋基礎寬度為4.0m。

2.3 模袋混凝土護坡式護岸穩定計算

模袋混凝土橫斷面示意圖見圖1。

圖1 模袋混凝土橫斷面示意圖

按極限平衡原理進行土工模袋混凝土護坡抗滑穩定安全系數計算，K=1.6＞[Kc]=1.3，模袋混凝土護坡抗滑穩定滿足要求。

2.4 結構設計

土工模袋混凝土護岸：模袋混凝土充填厚度0.2m，邊坡1∶2.5。根據有關技術資料和工程的實際情況，借鑒已建類似工程經驗，選擇CX型無排水點混凝土模袋，模袋內充填C20砼，骨料粒徑不大于15mm。為了提高混凝土的耐久性，混凝土水膠比不大于0.55，另外為改善混凝土的泵送和充灌性，摻加25～30%的粉煤灰和0.6%的泵送劑。模袋混凝土頂部設1.0m寬平臺，其端部埋置于1.0m深溝槽中，模袋底部基礎采用活絡塊式模袋，水平寬4.0m。模袋兩端設拋石護砌，寬2m，厚1m。

水下拋石護岸：采用拋石為模袋混凝土壓腳。拋石直厚1.0m，在拋石底部河槽緩坡坡腳處設置崩滾層，崩滾層頂寬3.0m，直厚1.0m，邊坡1:2。拋石下設碎石墊層，自漿砌塊石齒混凝土底部順坡沉放至崩滾層外2.0m。

3 模袋混凝土施工工藝

施工工藝流程：整坡—泵送管道鋪設—模袋布鋪設—混凝土攪拌、泵送—模袋混凝土灌填—現場質量控制—模袋混凝土邊界處理、設備清理維護—循環施工。

1）模袋鋪設前，首先按設計要求對模袋混凝土施工區域進行開挖、修整及水下清淤，鋪筑面上的樹根等障礙物必須清除，以免扎破模袋，造成漏漿或噴漿。開挖上、下錨固溝槽。填坑削坡、填方坡面要壓實,由于水下施工，采用挖掘機帶鋼板進行修整。

2）根據設計斷面、高程進行放線定位，挖好邊界處理溝槽；檢查各種材料是否符合技術要求。大面積施工前必須通過小塊模袋的充灌試驗來確定模袋使用關鍵參數，保證工程正常進行。

3）按照設計要求鋪設模袋。模袋鋪設需選擇無風和潮水位較低時進行，水流速度要小于1.5m/s。鋪設前，將進場驗收過的模袋再進行一次檢查，察看編號是否對位，搭接布、充灌口和穿管孔是否縫制完整可靠，模袋是否有孔洞等。展開模袋，在其上下端插入Φ100掛袋鋼管，管長約計大于模袋寬度0.5m，將模袋人工移至預定位置；設置上緣固定樁（頂高程位置）和松緊器，錨樁長約1m，間距1m，錨樁與穿在模袋上的鋼管綁扎在一起。將模袋上端掛在松緊器上調節張力，從坡上往下鋪設，在模袋兩側加壓沙袋，順流將一端沉入水底，由潛水員牽引至設計位置，在充灌前采用砂袋壓重，防止浮移。攤鋪完成后進行檢查，確保模袋分布均勻，無折疊、彎曲、覆蓋等現象，并預留收縮余量。

4）按照批復配比拌制混凝土、灌填模袋。模袋混凝土施工采用泵灌法。由于戰線長且施工運輸條件有限，現場使用兩臺滾筒攪拌機進行拌制，使用車泵將其輸入進模袋進料口。輸送管在混凝土灌注前，用水沖洗、濕潤，可先灌注1.0m3左右的水泥砂漿，使管道得到充分潤滑，各項準備工作做好后方可灌注混凝土。混凝土的泵送和灌注不能直接采用硬管而使用軟管，施工中盡量縮短泵送軟管長度，中間以短硬管相連，變換灌口時將灌口堵上以減少水泥漿流失，并盡量減少軟管的彎折和顫動，保證順利泵送。施工中應根據灌填面積估算灌填方量，適時對比，直至確認灌注飽滿，停止輸送，泵送管退出進料口并及時綁扎封堵進料口。

5)移動攪拌設備，灌填下一片模袋。灌填下一模袋時須將相鄰前一塊模袋的搭接土工布平整地壓在下面，防止兩模袋單元搭接縫隙過大，造成泥沙被沖刷、掏空。

6)按要求取試樣并記錄。按照設計進行頂、腳及側段邊界的處理，對底端、頂端和側端齒槽進行回填。全部護坡施工完成后，進行坡面混凝土的養護，保證7天養護齡期。對模袋混凝土護砌施工中，模袋混凝土封頂齒槽開挖，坡面整修壓實均作為隱蔽工程進行驗收，提供隱蔽工程驗收資料。將模袋混凝土坡面施工作為重點部位和關鍵工序進行質量驗收控制。

4 質量控制要點

1）模袋混凝土水下平段根據施工實際需要采用自流平水下不擴散混凝土，其強度遠超過設計強度C20。2）泵機的管道與模袋的連接宜采用膠管，模袋灌口的直徑與膠管外徑匹配，為了便于灌注時膠管與模袋的連接，避免模袋的灌口經受不住填充料的摩擦而破損，需在膠管與模袋連接處做好附件，以保證連續灌注。3）模袋砼水下沖填時，應采用流動性較好的混凝土，可使混凝土較易充灌到位，同時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，可借助潛水員水下定位和輔助混凝土充灌。4）模袋施工時應注意混凝土充入模袋時水分過多，經過2～3h后，水分排出，易造成混凝土厚度不足，致使護坡面厚度不均勻，同時縱橫方向均會發生收縮，使坡頂的模袋混凝土埋入溝槽的深度減少。因此，充灌過程中應充分保證混凝土的充灌飽滿而又不至于使模袋鼓爆。

5 結 語

模袋混凝土在新沭河治理工程的成功應用，是近20年來在臨沂地區沂沭河治理工程中的首次應用，引起了當地水利、公路等相關部門對該技術的重視，對模袋混凝土技術的推廣普及起了極大的推動作用。

［1］ 崔紹炎.土工模袋混凝土護坡施工工藝及質量控制[J].海河水利，2006(2).

［2］ 白贇，王俊杰.模袋混凝土在南水北調東線第一期工程中的應用[J].山東水利，2009(4).