模袋混凝土在哈達(dá)山水利樞紐工程中的應(yīng)用

李寶國

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概況

哈達(dá)山水利樞紐工程位于第二松花江干流下游河段，壩址在前郭爾羅斯蒙古族自治縣吉拉吐鄉(xiāng)境內(nèi)，在松原市東南約20 km處。該樞紐工程為吉林省最大的水利工程項目和增百億斤糧食項目中的骨干水源工程，是“北水南調(diào)”的主要水源工程之一，同時擔(dān)負(fù)著向吉林西部提供生活和工農(nóng)業(yè)供水、生態(tài)環(huán)境保護供水和發(fā)電等四大任務(wù)。由壩區(qū)樞紐工程、防護區(qū)工程和輸水工程組成。輸水工程包括渠首閘、輸水干渠及其交叉建筑物等。模袋混凝土主要用于輸水干渠護坡。山西省水利建筑工程局于2009年9月承建哈達(dá)山輸水干渠A-23標(biāo)段（渠道樁號72+050～75+250 m），2011年5月順利完工。在近兩年的施工管理中，對模袋混凝土護坡施工技術(shù)進(jìn)行了研究總結(jié)，下文主要介紹模袋混凝土護坡的設(shè)計及施工技術(shù)要點。

2 模袋混凝土設(shè)計

2.1 模袋混凝土充填厚度的確定

模袋混凝土充填厚度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)能抵抗在水下漂浮和冬季坡前水體凍脹水平力將其向坡上推移的力量。從穩(wěn)定和抗滑等多方面考慮，本工程施工中確定模袋混凝土充填厚度為12 cm。

2.2 模袋混凝土抗滑穩(wěn)定性分析

模袋不允許在坡面的分力作用下產(chǎn)生滑動，安全系數(shù)應(yīng)滿足下式要求：

式中：α——坡角，°；

L2，L3——模袋在坡面、坡角處的長度，m；

Fcs——模袋與坡角間摩擦系數(shù)，取0.5；

Fs——安全系數(shù)，按規(guī)范規(guī)定為1.25。

經(jīng)計算得Fs=1.35＞1.25。為確保工程安全，將頂部模袋加長，并潛入土體0.5 m。

2.3 模袋材質(zhì)選擇

模袋材質(zhì)選擇是模袋混凝土應(yīng)用中的首要條件，須綜合考慮工程要求及當(dāng)?shù)厮摹⒌刭|(zhì)、地形、施工條件、經(jīng)濟等因素。選擇的土工模袋應(yīng)具有較高的強度和一定的透水性，保證在混凝土自重壓力作用下，模袋被擠壓破裂、變形，但又能將混凝土中的部分水分?jǐn)D排出來，降低混凝土水灰比，提高混凝土早期強度及混凝土質(zhì)量；模袋的平均孔徑應(yīng)小于膠凝材料的平均粒徑。模袋技術(shù)指標(biāo)要求見表1。

表1 模袋技術(shù)指標(biāo)

2.4 模袋布的設(shè)計

根據(jù)工程平面圖、斷面圖，結(jié)合模袋特性和現(xiàn)場實際，進(jìn)行平面圖分塊設(shè)計，模袋布設(shè)計應(yīng)考慮以下內(nèi)容：符合工程要求并便于施工；考慮到充填后混凝土及模袋的收縮變化，應(yīng)適當(dāng)加長模袋布；外表美觀；搭接縫處理；機織布幅寬等。

模袋幅寬2 m，共6幅，連成一個單元，在每塊模袋布中間間隔4 m，設(shè)置成直徑15 cm注料口、順?biāo)鞣较?2 m的成品袋。

2.5 模袋混凝土配合比設(shè)計

根據(jù)《土工合成材料應(yīng)用規(guī)范》和《水工混凝土施工規(guī)范》的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工程實際，通過試驗得出下列混凝土配合比，見表2。

表2 模袋混凝土配合比

2.6 主要材料

工程使用的主要材料見表3。

表3 用于模袋混凝土的施工材料

3 模袋混凝土施工

3.1 施工準(zhǔn)備

施工前備足所需材料和設(shè)備，測量放樣、平整坡面、開挖角槽等。測量放樣采用全站儀和水準(zhǔn)儀，根據(jù)設(shè)計圖紙將標(biāo)準(zhǔn)斷面段和異形斷面段全部布測，板體中心線控制點和坡頂控制點均用木樁和鋼筋固定。待分段土方開挖完成后，對該渠段坡面輪廓尺寸線放樣，并每30～50 m設(shè)立整坡樣架等，然后展開基面整坡，在整坡過程中及時對該段渠道輪廓線和高程進(jìn)行復(fù)測。溝槽開挖后的尺寸應(yīng)符合設(shè)計要求，同時安裝混凝土攪拌站，布設(shè)混凝土輸送泵及輸送管等。

3.2 鋪設(shè)及固定模袋

首先，鋪設(shè)土工布。鋪設(shè)模袋前首先在底面鋪設(shè)長絲土工布，連接底面的長絲土工布采用縫接和搭接，搭接寬度20～30 cm，土工布在坡頂處用8號鐵絲制成的n行釘固定。長絲土工布固定好后，鋪設(shè)模袋。為防止模袋順坡下滑，在坡頂模袋上緣封頂，混凝土溝槽外適當(dāng)設(shè)置定位樁。定位樁的間距視坡長、坡度、模袋厚度等條件而定。通常是在模袋布的小單元分界面打設(shè)一個定位樁，用尼龍繩將穿入模袋穿管孔中的鋼管系牢，另一端通過拉緊裝置與定位樁相連。每根樁上配拉緊絞杠（或緊線器），用以調(diào)整模袋上下位置，并固定模袋。坡面采用鋼筋錨固坡面的方式，根據(jù)試驗結(jié)果確定間距。

3.3 模袋混凝土充灌

混凝土充灌前應(yīng)用清水潤濕管道，然后用水泥砂漿潤滑管道；模袋灌漿口與輸送口的橡膠軟管連接，并綁扎緊密，以防泄露；充灌時應(yīng)從已充灌好的相鄰塊處開始，沿自下而上、從兩側(cè)向中間進(jìn)行，在充灌過程中應(yīng)及時調(diào)整模袋上緣的拉力，確保模袋厚度一致；充灌速度控制在10～15 m3/h范圍內(nèi)，出口壓力0.2～0.3 MPa；充灌將近飽滿時，暫停 5～10 min，待模袋中的水析出后，再充灌至飽滿；土工模袋混凝土成型后，及時用水將模袋表面的灰渣沖洗、清理干凈。

3.4 模袋混凝土養(yǎng)護

每幅模袋混凝土結(jié)束后半小時內(nèi)，用壓力水沖洗模袋表面的水泥漿及雜物。模袋成型后14 d內(nèi)進(jìn)行表面澆水養(yǎng)護，一般一天兩次，若高溫干燥增加澆水次數(shù)，在此期間護坡表面應(yīng)處于潤濕狀態(tài)。護坡施工完成后，應(yīng)回填處理坡頂、坡腳和上下游兩側(cè)的接頭。混凝土未凝固前，嚴(yán)禁人員在模袋表面踩踏行走。

4 結(jié)語

哈達(dá)山水利樞紐工程輸水渠道采用模袋混凝土護坡，不僅可以加快施工進(jìn)度，減少施工期干擾，而且可以降低工程成本，減少護坡維修工程量，利于工程日常管理。另外，由于模袋混凝土具有良好的整體性和流線形結(jié)構(gòu)，抗沖能力強、防護效果好，工程護坡安全度大大增加，具有顯著的經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境效益。