圍堰填筑水下模袋混凝土施工

黃君香

(葛洲壩集團第二工程有限公司，四川成都 610091)

1 工程概況

漢江興隆水利樞紐屬于南水北調中線水源工程，從右到左依次由泄水閘、船閘、電站廠房、魚道、兩岸灘地過流段等組成。其一期土石圍堰由上橫圍堰、下橫圍堰、左側縱向圍堰及右側縱向圍堰即原漢江右岸大堤四部分組成。因其左側縱向圍堰緊鄰左岸的導流明渠，為防止導流明渠右岸邊坡長期被水流掏蝕引起邊坡失穩，危及左側縱向圍堰安全，須對導流明渠右岸及渠底進行護砌。考慮到該項目工期緊且為水下施工，而模袋混凝土技術具有施工簡單、效率高且可直接在水上或水下進行施工等特點，最終選擇澆筑25 cm 厚的護坡、護底模袋混凝土以起到防沖保護的目的，保證圍堰的正常運行。筆者結合該工程特點，概述了水下模袋混凝土的施工工藝，供參考。

2 水下模袋混凝土的施工

模袋混凝土覆蓋部位為左岸縱向圍堰堰頭部位的導流明渠部分底板、右邊坡和左縱圍堰左側灘地。模袋混凝土工程施工內容包括:坡面整理、無紡布鋪設、展鋪模袋、充填混凝土、養護等內容。本項目模袋混凝土設計總工程量為37200 m2，厚度為25 cm。

2.1 施工布置

施工現場布置一臺90 kW 柴油發電機組，一臺HB60電動混凝土泵機，將土工無紡布及模袋堆放在施工現場以方便施工。施工用電(包括照明)由一臺90 kW 柴油發電機組供給，施工道路利用現有施工道路。100 t 級駁船一艘(水上作業平臺②)，200 t 級駁船三艘(水上作業平臺①)。

2.2 施工程序

模袋混凝土施工程序為:施工準備→測量放樣→清基及開挖→水上作業平臺①、②定位→無紡布和模袋鋪設與定位→泵機就位，接入混凝土軟管及檢查灌口→充灌混凝土→質量檢查→現場清理→資料整理、竣工驗收→人員、設備撤離。

2.3 施工方法

2.3.1 施工測量放樣

根據業主與監理工程師提供的平面坐標和高程控制點，嚴格按照設計藍圖放樣，在施工現場建立了四等級首級平面控制網和四等高程控制網，控制點采用現場混凝土標墩，各控制點組成的三角不得小于30°。

2.3.2 模袋水下搭接

縱向搭接(順水流方向):由于在水下無法實現縫接，一般只能采用水下搭接的方法。按照已經制作好并用于現場的模袋的寬度，每8～16 m為一搭接單元，搭接方向為上游搭下游，搭接寬度為50 cm(圖1)。

橫向搭接(垂直水流方向):模袋材料采用丙綸材質，其技術指標為:模袋質量≥400 g/m2，水下模袋主要為潛水員鋪設。由于模袋自重較大而無法鋪設，考慮到模袋的重量大小和施工方便，并根據水下鋪設時的不同長度，確定每8～16 m 為一搭接單元。由施工人員在岸上把在廠里生產的模袋(4 m 寬)縫接成8 m 或16 m 寬。為了水面以上部分的整齊美觀，對水面以上部分不采用搭接而考慮采用直接縫接的方法，每50 cm 系連接模袋的帶繩(圖2)。

圖1 模袋水下縱向搭接示意圖

2.3.3 模袋的鋪設

圖2 模袋縱向水下連接示意圖

模袋鋪設程序:卷鋪模袋→設定樁位→張緊裝置安裝→鋪展模袋→鋪設后壓載→拉緊上緣固定索。

先把縫接好的模袋在岸上展開，將φ80鋼管穿在模袋中預先縫制的穿管布里，然后用鋼管樁固定在坡頂，再用繩子栓在模袋的下端(多道)由施工人員在水上作業平臺②上用已栓好的繩子慢慢拉入水中，直至拉到設計位置，然后固定在水上操作平臺②上，最后由潛水員在水下把系帶繩扣好，第一塊模袋鋪設時需在上游設置定位樁，每根定位樁均需配置一只張緊裝置，作為調整模袋上下位置的工具。

模袋徑向強度≥2200 N/5 cm，緯向強度≥2000 N/5 cm，經向伸縮率≤35%，緯向伸縮率≥30%。此外，由于在灌注模袋混凝土時縱橫向均會產生收縮，為確保模袋成型后的位置，在鋪設模袋時需預留縱橫收縮余量，一般情況下，模袋縱向收縮率約為1%，橫向收縮率為5%，縱向富裕量留在模袋上端，橫向富裕量留在相鄰模袋的接縫處。

在鋪設過程中盡量避免施工機械或人為破壞，一旦發現模袋破壞，應立即更換破損部分或進行補強。

2.3.4 水上操作平臺布置

由于模袋施工時的水面寬度較寬，施工過程中必須有水上作業平臺配合施工，本項目采用定位船作為施工平臺。

2.3.5 無紡布的鋪設

無紡布鋪設采用和模袋相應的鋪設方法進行鋪設，水下部分通過搭接連接。無紡布采用自下而上鋪設，上、下端預留2 m 以上長度，分別埋入錨固溝內，以防止無紡布滑動。

2.3.6 混凝土充灌

每一單元模袋鋪設完畢，由潛水員下水檢查模袋的位置是否正確，經檢查和調整符合要求后，方可充灌混凝土。

混凝土輸送泵管通過水上作業平臺接到相應的充灌位置，混凝土采用6 m3混凝土攪拌車運到泵機受料口，由輸送泵泵送入倉，充灌時泵管與充灌扣扎牢靠，因模袋的CBP 頂破強度≥4000 N，當泵管鉛直插入模袋施工時，在泵管出口處設置減沖擋板，以防止混凝土直接擊打在下層模袋上而造成模袋破損出現事故。

首先，施工人員把軟管(混凝土輸送泵管)用繩子緩放到水下模袋充灌口位置附近，再由潛水員在水下把該軟管插入灌口，用系帶扣好，然后通知混凝土泵送。在充灌過程中，由潛水員負責檢查水下模袋充填情況，輔助混凝土流動，直到其充滿為止。

充填順序按先上游后下游、先標準斷面、后異形斷面的次序進行。充灌時，從已充灌的、相鄰的模袋混凝土塊處開始，由上而下，依次進行，在充灌過程中及時調整模袋上緣張緊裝置。

混凝土配合比在施工前必須根據所采用的原材料進行現場試驗確定。混凝土粗骨料的最大粒徑不得超過20 mm。由于是水下施工，不存在失水問題，其塌落度控制應較小一些，水下施工時的模袋混凝土塌落度控制在20 cm 左右較為適宜。

充填模袋混凝土采用泵壓法施工。混凝土采用6 m3混凝土攪拌車運到泵機受料口，由60 m3/h 泵機泵送入倉，泵機布置于河灘地。充灌時，泵管與充灌口應扎牢。在充填混凝土時應控制灌注速度，灌注速度宜控制在10～15 m3/h 范圍內，充灌壓力宜為0.2～0.3 MPa。每一充灌口應連續充灌，充灌近飽滿時，暫停5～10 min，待模袋中的水分析出后，再充灌至飽滿，灌滿撤管后及時將灌口扎緊，至此，模袋混凝土施工完成。

3 結語

因模袋混凝土具有對地形適應性強、施工速度快、省工省時并可在水下鋪設充灌施工等特點，且質量控制相對容易，故模袋混凝土在此種情況下是最優的選擇。模袋混凝土施工的每個環節均需嚴把質量關，制定各分項工程和工序間銜接計劃措施并按工序自檢，以確保各工序均驗收一次成功并縮短上下工序的銜接時間;還需保證施工資源滿足施工需要，特別是設備、人員和施工周轉性材料，并且需要做好材料供應保障工作，保證各項施工材料的及時供應。只有做好充足的準備工作，精心組織施工，合理安排施工計劃，實行工期動態管理，科學的安排作業時間，才能又快又好的完成模袋混凝土施工。