模袋混凝土技術在航道岸坡除險加固工程中的應用

楊勇 尹桂平 李結華

摘 要：通過對常用岸坡防護措施的優缺點分析，結合南京市某航道岸坡除險加固工程案例，本文詳細介紹了護坡加固方案的設計、施工工藝流程。模袋混凝土護坡的優點比較明顯：一次充灌成型，施工簡便、速度快，機械化程度高，防護坡面面積大、整體性強、穩定性好，防沖刷效果較好，可以水下施工，不需設置圍堰等。

關鍵詞：模袋混凝土;岸坡;除險加固

中圖分類號：U61 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）08-0085-03

航道是以組織水路運輸為目的所規定或設置的船舶航行通道。由于河道水流沖刷、船行波侵蝕等因素，航道岸坡往往面臨著結構破壞、變形失穩等問題，這關系到河道堤防穩定、航道運行安全。因此，航道岸坡需要根據實際情況定期進行除險加固措施，維護岸坡穩定安全。

1 岸坡防護措施概述

相關研究及實際應用表明，常用的岸坡防護措施包括兩類：一類是實體抗沖防護，另一類是減速不沖防護[1]。目前內河航道中常用的是實體抗沖防護措施，包括：拋石防護、模袋混凝土防護、軟體排防護以及賽克格賓防護等，主要優缺點對比如下：

2 工程概述

南京市某航道建于上世紀七十年代，根據文獻記載，當年開挖過程中在切嶺段發現中生代次火山巖系風化物，經薄片鑒定為安山玢巖，并已產生了較強烈的蒙脫石化。蒙脫石具有強烈的吸附性和遇水膨脹的特點。據此，當年采用了防滲、防巖體風化和防隆脹等綜合處理方案，本工程段邊坡處理具體方案為：在膨脹性巖土坡面上回填一層1.5m厚的粘土，再鋪一層0.5m厚漿砌塊石。

航道開通后未進行過系統整治，近年來河道兩岸漿砌石護坡砌石脫落破損，水位變動區護坡沖刷嚴重，影響堤坡穩定及河道通航安全，需要對問題嚴重岸段進行除險加固。

3 護坡加固方案

3.1加固方案選擇

本工程涉及河段位于切嶺段，水面相對較窄，岸坡較陡;河道行洪、通航功能要求盡量減少對河道斷面的占用;施工過程中，河道水位不能降低，不能斷航，需要進行水下施工。根據表1中常用實體抗沖防護措施的優缺點分析，結合本工程實際情況，確定采用模袋混凝土對現狀岸坡進行除險加固。

3.2加固方案設計

3.2.1模袋混凝土護坡厚度確定

因模袋混凝土厚度是不均勻的，最大厚度與系繩處最小厚度有一定差別，一般所提的模袋混凝土護坡厚度為平均厚度[2]。根據相關規范及文獻，模袋混凝土厚度的制約因素主要是抗漂浮能力。根據《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》（SL/T225-98），抗漂浮所需厚度按下式計算：

式中：c為面板系數1.0;Hw、Lw為波浪高度與長度（m）;Lr為垂直于水邊線的護面長度（m）;m為坡角α的余切;γc為砂漿或混凝土有效容重（kN/m3）;γw為水容重（kN/m3）。根據以往工程經驗，結合常用模袋混凝土厚度0.15～0.25m，本次取模袋混凝土厚度為0.2m。根據相關規范要求，結合本工程運行環境及工程等級，要求模袋混凝土強度不小于C25。

3.2.2模袋材料技術要求

根據確定的模袋混凝土厚度，計算確定模袋材料的單位面積重量、抗拉強度、延伸率、滲透系數、等效孔徑等參數，并通過試驗確定[2]。模袋材料的抗拉強度與模袋厚度、單位時間充填高度有關。模袋的單位面積重量與抗拉強度有關。材料滲透系數的確定需要考慮混凝土漿灌入后多余水分的及時排出。等效孔徑的選取應從防止漿液中砂粒外流的角度進行考慮。本工程模袋材料主要技術指標見表2。

3.2.3護坡穩定計算分析

根據《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》（SL/T225-98），對水下模袋混凝土護坡進行穩定計算分析。

式中：L2為坡面模袋長度（m）;L3為坡腳以外模袋長度（m）;m為邊坡系數;α為斜坡傾角;H為護面高度（m）;fcs為模袋與坡面間的摩擦系數，應由試驗測定。Fs為抗滑穩定安全系數。選取工程段典型斷面進行穩定計算，Fs>1.3，滿足1級堤防規范要求。

3.2.4模袋混凝土護坡設計

本次對工程河段兩岸迎水坡高程8.0m至河底采用模袋混凝土護坡，上部設素混凝土格梗，尺寸400mm×500mm（寬×高），用于固定模袋上緣。模袋混凝土護坡鋪設前，應對標高8.00m以下水下漿砌石護坡表面進行清理，對現狀護坡破損、松動處用塊石填筑。

4 混凝土配合比設計要求

水泥漿量不僅要滿足泵送要求，還要滿足模袋填充要求，一般占混凝土總量的30%左右。

砂率的確定要考慮混凝土的強度要求，一般模袋混凝土的砂率在50%左右。

石子最大粒徑是根據模袋混凝土的厚度來決定的，石子過大不宜充灌模袋，本工程最大粒徑選取20mm。

模袋混凝土拌合物需要較多的膠凝材料，可以摻用一定量的粉煤灰。

摻入混凝土高效減水劑或泵送劑，可減少用水量，節約部分水泥，增加和易性。

5 施工工藝流程

（1）基礎開挖及坡面整理。按照設計，在迎水坡8.20m標高位置開挖格埂溝槽。坡面平整度控制在150mm內。

（2）鋪設模袋。將模袋（寬度12m/塊）均勻攤鋪在坡面上，不能有折疊、卷曲、覆蓋等現象，并預留收縮余量。

（3）混凝土充灌。混凝土充灌采用拖泵，灌注前潤濕管道，輸送混凝土至管口后停止輸送。施工人員將軟管口插入模袋口，扎牢后開機輸送灌注混凝土。充灌速度控制在4～5m/h（充填高度）范圍內，充灌壓力控制在0.2～0.3MPa范圍內。施工人員站立于袋口位置，時刻檢查灌注情況，發現問題及時解決。灌注將近飽滿時，應暫停5～10min，待模袋中的水分析出后，再灌注至飽滿[3]。相鄰模袋接縫采用人工縫制土工布，土工布與每塊模袋搭接寬度不小于500mm。

6 結語

（1）本工程已建成，目前運行情況良好。

（2）模袋混凝土護坡在河道護岸工程中已有較多應用，建議制定專門的模袋混凝土護坡技術規范、施工規程和驗收標準。

（3）今后應加強對已建模袋混凝土護坡運行狀態的監測，同時進一步加強對模袋混凝土技術的應用研究。

參考文獻：

[1]房世龍.江河航道岸坡防護工程的措施研究[J]，南通航運職業技術學院學報，2009，8（3）：84-87.

[2]任重琳，任傳棟，王志真，孫炎渤.模袋混凝土護坡設計[J]，海河水利，2013，（1）：35-37.

[3]陳大洪，楊以瓊.模袋砼在河道護坡工程中的應用研究[J]，城市建設理論研究（電子版），2015，5（18）.