水下模袋混凝土的施工方法.doc

水下模袋混凝土的施工方法1、整坡：外江堤表层土方为粘土，其余为粉砂，设计坡比为 1：3，土方开 挖采用抓斗式挖土，泥驳运土开挖时采用阶面式开挖法。（1）定位放线：在河岸上用经纬仪确定好河坡顶口轴线，同时量测出河底角 开挖线。（2）岸上坡面修整：岸上坡面修整采用推土机和人工相结合的整坡方法。（3）水中坡面开挖：水中坡面开挖抓斗船为液压式，开挖时定期量测水面高 程，以水面（高程控制抓斗放置深度，采用台阶式开挖法。由于坡面土质为粉砂， 开挖后的坡面在 1 至 2 天内即自动流淌平整，须及时使用施工用船定位，量测坡 面平整情况，对检查出的深坑采用抛填土袋，凸部采用潜水员人工踩踏或挖泥船 重新开挖，处理坡面满足要求后即须及时施工，以防拖延坡面变缓（原计划采用 卷扬机配拖爬，坡面堆填由江堤护坡拆除碎碴配合施工用船整坡的方法来使用）， 整坡坡顶及坡底脚处必须开挖深 50cm，宽 3050cm 的凹槽，使模袋灌实后砼 尚未凝固时保证坡面稳定。 2模袋枉施工设备及潜水人员配备（1）砼生产系统：配备两台 350 升拌和机及相应配料工具组成砼生产系统以 及保证满足设备运行的供电系统。（2）砼灌注系统：BP750 型柴油机泵车一台套，以及有关配套的输送硬管、 软管（相同功能的其他型号砼泵车也可）。（3）施工用船：可供定位用船一艘（吨位视施工环境具体情况确定，有水环 境差则吨位较大，正常 100t 即可），潜水员也使用该定位船。模袋铺设用小船一 到两艘（15t 农船即可使用）同时可供测量使用。 3砼组成材料要求材料规格视施工灌注设具体情况而定，BP750 型柴油机泵车使用石子粒径要 求不大于 1.5cm，国产有的泵车可大至 3cm，但输送压力不足。破的坍落度要求 为 18cm 左右，因此单位水泥用量较大。为防止输送时进离析，黄砂宜用中粗砂。 4模袋的定位铺设 施工后的模袋能否密盖土坡面，模袋定位好坏是关键。模袋纤维柔性很好,铺设三面为水，一面为上岸。铺设时上口边用槽钢扣牢，槽钢由链条葫芦连接于 钢管桩上，底口边及两侧用缝制的拉结带扣牢钢管，使模袋充分拉展开。钢管上 扣上一系列绳索保证使模袋伸展，沿船边沿缓慢下放至坡面。模袋铺设时自上游往下游敷设。敷设时上一块模袋的下游侧缝有 60cm 宽的 反滤布，此布必须平整的压在后一块模袋下面，此项工作由潜水员在水下进行， 以保证搭接接头良好。 5模袋砼充灌（1）灌注前首先拌和砂浆润湿管道，然后输送砼至管口后，停止输送，再用 绳索扣牢管口悬吊于施工船边沿。（2）潜水员人水后摸准模袋灌注口，指挥水上吊放泵车软输送管口吊放至模 袋灌注口后由潜水员将软管口插人袋口，扎牢后，即开机输送灌注砼。（3）灌注时潜水员在水中站立于袋口位置经常检查袋口位置是否出现石子堆 积，产生砼输送不流畅致使压力增大，导致加固筋和模袋布胀脱，产生灌注厚度 加大的现象，影响表面美观。同时还需检查灌注范围是否灌实。（4）灌注好一个缝制隔层单位后，由潜水员指挥泵车停车，松开模袋灌注袋 口扎绳，抽出灌注管后迅速扎牢灌注袋口，同时将输送管口移插至下一袋口。（5）充灌程序采用自下至上的充灌方法，模袋在充灌进后，模袋布会出现膨 胀拉紧，此时需调整上口边固定槽钢的拉紧葫芦，做好张力放松工作，以防模袋 灌注不饱满。（6）整块袋布灌注结束后，取出固定钢管，清洗泵车及管道。（7）完成后的模袋砼坡面，须做好养护工作。 五、施工感受：1模袋砼施工可以水下施工，具有不需要筑拆围堰、排水、断航等优点。2施工机械化程度高，可缩短工期，整体面积大，一般可达 80 平方米以上， 特别是模袋具有一定的透水性，在充填料受压后，能将进（或砂浆）中多余水份 从袋孔中排出，具有降低水灰比，加快进凝固强度，同时还有利于提高袋内进强度。3模袋织造纤维柔软，模袋柔软性好，在工程中模袋可以适应任何复杂的坡面地形和复杂的土质，及恶劣的施工环境，施工后坡面成型也很美观。4施工较为简便，施工速度快，施工时配备 23 台 250 升拌和机，1 台 16立方米/小时的输送泵，一个台班能充灌厚 15cm 的模袋 400 平方米。5。南通船闸施工的模袋坡面处于长江口，受长江潮的影响，当时台风影响频 繁，同部位干施工的其它形式坡面损失较为严重，而模袋检至今完好无损，所以模袋进的质量是有保证的。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24m，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35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。21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。22施工方法221水下坡面修整由于施工区域一般水深26m，最大水深33m，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25m长的槽钢来进行来回刮动加以整平。222模袋的制作和铺设本工程模袋采用420gcm2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16m28m，由4个4m28m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。223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2324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325；黄砂采用中砂；骨料采用515统料；粉煤灰采用级粉煤灰，密度为220tm3，水灰比051。具体配合比见表2。224混凝土的灌注混凝土输送采用HBT60型混凝土泵进行，输送距离可达500m，输送混凝土速度为50m3h。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：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；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；灌注将近饱满时，应暂停510min，待模袋中的水分析出后，再灌注至饱满；每个灌注口灌注结束后，必须用绳子将灌注口扎死；在更换灌注口时，水上安排人员协助潜水员工作；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（15cm150cm）中，吊置1020min，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1:1.51:3.0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-100CY-100CYZ-3WYS-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)241.6240.8273.2331.5340.0单层厚度(mm)0.3340.3560.4850.5360.55抗拉强度(n/3cm)经向1332143212651342142715461064200318392158纬向1587160515991615147814821757198417862003伸长率(%)经向10.311.410.412.912.212.515.820.414.521.0纬向10.610.810.811.012.215.317.118.716.918.5顶破强度(N)15461572128115845000等效孔径O90(mm)0.10.120.120.0910.2且0.043渗透系数(cm/s)310-31.010-22.8710-2410-3110-28.610-4灌注后成型厚度砂浆:10cm混凝土:15cm混凝土:15cm砂浆:10cm砂浆:1020cm混凝土:570cm(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WM-2M-31:2.01:3.0607020260046112001383360323FM=2.8混合剂、AE剂、减水剂表4-5充 灌 混 凝 土 配 合 比配合种类粗粒料最大尺寸（mm）坍落度(cm)空气含量（%）水灰比W/C（%）细粒料比率Sa (%)单位质量（kg/m3）备注水泥C细粒料S粗粒料G水WC-10C-15101523287656560382365938963637654248237混合剂、AE剂、减水剂C-25C-25W25212565555055326386851909867785212212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R2854MPa，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；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，Fs1.1；c为混凝土容重，kN/m3；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：qgFsq (4-10)qgnaKgi (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Fs1.2；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34m，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0.51.0m，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K110-210-3cm/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O900.50.9mm。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：Tch1h2(4-12)式中：为混凝土或砂浆的侧压力系数，0.8；c为混凝土或砂浆的容重，kN/m3(砂浆c21.7kN/m3，细砾混凝土c22.7kN/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45m)；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2040cm2。每片模袋在顶都要设一组进料口，进料口处缝上15cm、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(cm)上片长度(cm)排水点尺寸(cmcm)编织物幅宽(m)纵距a横距b15605735736815153.80114339439451883.64(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2030cm，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45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(5cm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。施工过程中应做好记录和取样、成形，然后进行强度测定。4养护全部护坡施工完成后，进行坡顶、坡脚和上下游两侧接头的回填处理，同时进行护面混凝土的养护。一般养护朗为7天，要求在此期间护坡表面处于润湿状态。三、土工织物草皮护坡在第一章已有叙及，草皮依靠其良好的根系而具有一定的固土、抗冲能力，因而广泛用于各种草坪和草地，在水利工程中亦有不少应用，尤其是在水土保持工程中用于防止山坡地雨水冲蚀。土工织物草皮护坡(或称土工织物加筋草皮护坡)是土工织物与植草相结合形成的一种护坡形式。由于二者结合发挥了土工织物防冲固草和草的根系固土的作用，因而这种护坡比普通草护坡具有更高的抗冲蚀能力，如图4-6(a)(英国建筑工业研究与情报协会原型试验结果)和图4-6(b)(英国奈特龙公司资料)所示。根据上述情况和已有工程经验，这种护坡目前可在各级堤防和土石坝的背水坡、3级堤防及其以下级别堤防的临水坡采用，这种护坡的优点是造价低，而且具有美化环境的独特效果。 目前，用土工织物加筋草皮有两种基本形式。一是在草籽上覆盖一层薄型土工织物，国外多用非织造土工织物。为加强护坡稳定和抗冲能力，还可加设混凝土或块石方格。草籽发芽生长后通过织物孔眼穿出形成一个抗冲体，茂密的草还可起到保护织物的作用。另一种是采用三维织物网垫，待草生长后形成整体(图4-7)。三维网垫空隙大，可往网垫内充填小石子起防冲作用，用于植草护坡时，由于它不像土工织物与坡面紧贴，在未形成草皮前有水流作用的情况下，坡面易受冲蚀。从造价来看，用三维织物网比用土工织物要高。因此，在一般情况下，以采用薄型土工织物作加筋草皮为宜。图4-7 三维网垫植草护坡图4-6 普通草皮和加筋草皮护坡极限抗冲流速与淹没时间关系土工织物草皮护坡对所用土工织物的要求主要是：应具有一定的强度，以提高抗冲能力；抗老化性能较高，以延长在外露应用条件下的使用年限。一般可采用单位面积质量为150g/m左右的非织造土工织物，也有用织造土工织物的，如卫运河护岸工程的生物护坡。土工织物草皮护坡的施工主要应注意如下几点：(1) 尽可能选择良好的植草期。一般情况下，暖季型草宜在春末至初夏种植，冷季型草宜在夏末种植，不应在入伏或入冬后种草。(2) 坡面处理。适当平整坡面，当土质适宜时，可直接在坡上植土，松土厚度20cm左右；若坡面土不宜于植草，应铺土质适宜的种植层，厚度一般在50cm左右，并适当压实，同时表层应为松土。(3) 播种和覆盖。人工直播时，草种宜拌适宜细砂，撒种应力求均匀。播种后压实坡面，再覆盖土工织物，固定在坡面上。采用三维土工网时，先铺网，再播种。(4) 养护。播种后及时洒水养护，坡土干燥时应连续数天浇水，以保持土中适宜的水分为度。洒水时间应在早晨和日落期间，不得在中午酷热时浇水。四、实例实例4-1半拉山嫩江堤防段护坡工程半拉山堤防段位于内蒙古自治区扎赉特旗内蒙古东部劳改农场附近的绰尔河进入嫩江处，保护农田200多万亩，草原60多万亩，村屯和城镇近700多个，人口20多万，以及平齐铁路23.5km和公路300多km。所以，大堤安全极为重要。1护坡结构此段堤防高3.5m左右，平均坡长约13m，迎水坡比为1:3。堤身为轻壤土，粒径分析结果见表4-7。土工织物直接铺设在土坡上。根据风浪计算确定表层单层干砌块石的厚度为3540cm。为防止阳光透过块石缝隙照射土工织物，并使土工织物与土面接触均匀紧密和减弱风浪对被保护基土的作用，在护面块石与土工织物之间铺设了10cm厚的砂砾石垫层。为防止护坡底脚淘刷，坡脚设有50cm深的齿槽，土工织物铺设在槽底，再砌筑大块石护至顶部，土工织物的固定是将它埋入深30cm的沟内。用砂砾石填塞，护坡结构如图48所示。表4-7 土 的 粒 径 指 标 (单位：mm)土号d10d50d85d90分类名称10.00270.0540.1250.160轻壤土20.00350.0500.1500.175轻壤土30.00400.0620.1800.220轻壤土40.00380.0380.1300.170轻粉质壤土 本表取自原报告，土的分类未按现行标准。2土工织物的选择孔径按O90d90。的原则，并考虑到块石护面与土工织物之间有砂砾石垫层，有利于减轻淤堵，孔径适当选大一些。本工程护坡坡比为1:3，经计算，满足护面层沿土工织物垫层的抗滑稳定要求。护坡运行期间，只要护面层不被破坏；则工织物层基本处于不动状态，因此，对土工织物的抗拉强度要求不是很高，但为了满足施工应力和防止意外情况，要求不低于8kN/m。根据上述各点，选用了4种涤纶短丝非织造土工织物和一种日本尼奇卡长丝非织造土工织物，各项指标见表4-8。图4-8 护坡结构示意图表4-8 土 工 织 物 性 质试样编号质量(g/m2)厚度(mm)孔径(mm)抗拉强度(N/5cm)延伸率(%)渗透系数(cm/s)0.2kPa2kPaO50O90O95经向纬向经向纬向14063.302.080.110.1520.160368.5464.5101.279.64.110-123783.371.900.0950.1380.160352.8556.6105.276.42.410-134603.871.640.0800.1400.155390.0698.7100.085.41.310-144402.861.770.1110.1520.160347.9484.197.275.03.710-152002.000.600.0740.1300.150337.0330.072.9115.81.5210-13护坡施工先将坡面上的冲坑分层夯实填平，然后削坡，清除坡面的尖刺物，土工织物直接铺在整修好的坡面上，然后铺砂砾石，最后砌筑块石和用小石块塞紧块石问的空隙。为施工方便和及时挡水，土工织物自坡脚向上呈横向逐条铺设，条(幅)问用折叠方法缝接。4护坡运行情况试验段1988年施工，经过冬季最低气温一36，以及洪汛期最大风力78级条件下运行，情况正常。1989年汛后曾作部分取样检查，未发现异常现象，土工织物内的淤土量不大，分别为26g/m2(2号试样)和51g/m2(5号试样)。实例4-2深圳罗湖桥模袋混凝土护坡罗湖桥位于深圳河与梧桐河交汇处，1995年进行桥下河底和上下游河岸加固，防护范围全长329.5m，防护结构有两种形式，如图4-9所示。施工期河流水深3.8m，共铺设模袋混凝土5520m2。模袋采用无锡久安土工布厂生产的机织高强土工模袋，其基本性质见表4-3模S和模C系列产品。模袋充灌成型过程中的纵、横向收缩系数和整体收缩系数控1.07计算，整体为1.15。每单元成型后的宽度为3.5m。模袋混凝土的配合比为水泥：砂：碎石1:2:2，水灰比为0.60.65，坍落度为232cm。材料采用425号普通硅酸盐水泥、中砂和粒径0.51.0cm的碎石。混凝土充灌用泵送能力大于10m3/h的混凝土泵，充灌袖口处的喷嘴压力为2kg/cm2左右。护坡施工首先是精确测量水上水下的坡面地形，划分充灌区和放样，然后铺设模袋和充灌。模袋的铺设定位选在晴朗无风天和潮水位较低、水流速度小于1.5m/s时进行。铺设前仔细检查模袋质量，用7080mm的钢管穿人模袋两端的穿管于孔，卷好后运至现场。在预定坡顶每隔2m打设型钢或20mm钢筋桩。钢桩与上端钢管之间用钢丝绳或双股8号铁线通过倒链(12t)相联接。用倒链可调节模袋的松紧度和充灌时的伸缩长度。然后，用船只配合将模袋沿一岸滚铺至另一岸。水下由潜水员配合展平模袋，并用块石或砂包将模袋压伏在河底碎石垫层上。铺设方式见图4-10和图4-11。两块模袋搭接时，未充灌的模袋留10cm左右的宽度余量，以便充灌后搭接紧密。图4-9 模袋混凝土护坡结构图4-10 模袋铺设平面图各项准备工作就绪后，将混凝土输送管路前端的软管插入充灌袖口内，并扎紧袖口，然后开机充灌。同时，把稳袖口，不断用脚踩袖口处堆积的浆液，并注意充实边角。通过倒链随时调整 松紧度，使充灌后紧贴坡面。充灌过程中随时检查配比和出现的各种不良现象，如堵塞鼓包等，并及时处理。图4-11 模袋铺设断面图该工程模袋混凝土造价为664.1元/m3，比原计划的半边导流施工费用降低39.57，工期缩短一个月。实例4-3卫运河土工织物结合生物护坡卫运河是海河流域典型的婉蜒型河流，海河水利委员会利用土工织物和生物工程各自的优点，于1986年开展了土工织物与生物工程措施相结合的护岸工程试验研究。试验工程位于卫运河祝屯闸下险工段内，长170m。1工程断面设计试验段滩地高程28.30m，河底高程18.63m。在高程24.0m处设lm宽平台，平台以上设计边坡1:2.5，坡长10.5m，采用深栽柳护坡。柳树株行间距各为1.5m，中间加一坐地柳(柳撅)，柳间栽爬根草。平台以下设计边坡1:2.0，坡长10.5m，采用土工织物排体护坡、护基。护基按局部冲刷深度23m、冲后坡角45考虑，排体向河底延伸6m。排体上面用混凝土预制构件组成的框格压载。为保护排体，防止土工织物老化，增加排体稳定，同时达到缓流促淤目的，在框格内填土0.2m，深栽柳，铺草皮，压载20003000N/m2，柳树株行距各1.5m。混凝土预制件长度有两种，分别为1.4m和1.5m，横截面尺寸相同，均为0.1m0.2m,工程横断面如图4-12所示。图4-12 护坡设计断面(单位:m)要看详细图4-13请点2土工织物的选择试验段土的d500.028mm，d850.085mm，不均匀系数Cu2.83，渗透系数Ks1.3910-4cm/s。按090d85，Kg5Ks要求，选用了防老化聚丙烯织造土工织物，其厚度0.61mm，0900.05mm，Kg1.1810-2cm/s，经、纬向抗拉强度分别为11.76kN/m和9.14kN/m，延伸率分别为20和30。3栽柳与种草在24.0m高程以上的坡面上，按设计间距栽柳，栽深2.0m，外露0.2m，每两棵树之间种一墩坐地柳。在24.0m高程以下，每个框内按工程要求定位，栽一棵柳树，方法是用火或烧红的铁器，在栽柳树的地方将排体烧出或烙出一个58cm的洞，然套在柳杆上，这样可避免洞的四周织造土工织物脱丝而破坏其保土性。每个框格内填土厚0.2m，踏实后植爬根草皮。4使用效果及经济分析工程于1987年5月完工。经过两个汛期400m3/s流量的考验，框格内的草皮长满，且生长繁茂，柳树的成活率在95以上，高23m。草皮和柳树有缓流作用，坡面已普遍落淤。据1988年10月的现场调查，过水后的坡面上落淤10cm左右，加上原来填土、土工织物理深2030cm。护基部分发现有局部淘刷象，但土工织物排体随着冲刷而下沉、并将冲刷坑包裹住，护坡护基效果很好。实例4-4天津市海挡海堤工程天津市海挡北起河北省涧河村，南至大港区沧浪渠入海口北堤，全长139.62km，其中有41.826km的海挡与滨海公路至海防路相结合。海挡自1941年修建，标准较低，又经多次风暴潮的侵袭，特别是受1992年16号台风的影响，海挡遭受很大破坏，部分海挡已失去防潮能力。因此，自1996年起进行险工险段的加固工程，力争到2000年使全线一般地段海挡达到防御50年一遇潮位标准。自1996年至1999年汛前已完成加固段50.9km，其中挡、路结合段占22.5km。海挡的加固设计是在老挡基础上进行的，结构形式受老挡高程低、堤身单薄的制约，因此设计上必须因地制宜地采取不同的设计方案。从1996年海挡加固设计以来就开始采用了土工合成材料。1997年冬施工的工程以及以后的加固工程又均采用了“三面光”的设计，即迎海面、顶面、背海面均加以防护，这些设计中，在护面、堤顶和坡脚部分大量采用了土工织物做反滤层或垫层，如图4-13所示。另外，在滩地上的新筑堤的地基面上先铺设土工织物以增加地基承载力。海挡修筑时有2.6km的大断面吹泥筑挡，其施工围堰也用了大量土工织物。土工织物的设计要求采用300g/m2的非织造织物，幅宽4.0m，纵横向平均抗拉强度应大于400N/5cm。结合对筑堤土料的颗分试验分析，其等效孔径确定为0.06mm。模袋混凝土技术在水利建设中的应用王宏江 朱永庚 张彤宇模袋混凝土技术是我国20世纪80年代初从国外引进的一项现浇混凝土新技术，它采用织物模袋做软模具，通过混凝土泵将砂浆或混凝土充灌进模袋成型，起到护坡、护底、防渗等作用。它具有整体性好、耐久性好、地形适应性强、施工速度快、省工省时，并可以在水下铺设充灌施工等特点，可以应用在道路、水库、河渠、海堤、港湾等工程上，因此在国内应用发展较快。天津市水利局自1986年即组织开展此项技术的试验研究，结合天津市引滦工程建设和其他水利工程管理需要，进行大量的模袋混凝土试验应用，取得了很好的应用效果，摸索出一套易于推广的充灌施工工艺，为模袋混凝土的广泛应用奠定了很好的基础。一、模袋混凝土在天津市水利建设中的试验应用1.引滦明渠大张庄段模袋混凝土护坡该段工程位于引滦工程大张庄段输水明渠左岸，进行了6500m2的模袋混凝土工程，模袋形式为带滤点型，模袋混凝土设计厚度为12cm，充灌材料为流动混凝土，设计抗压强度为20MPa，混凝土设计抗冻标号为D150。现场从边坡清淤清坡开始到全部工作完成，仅用20天时间，模袋混凝土充灌施工过程仅用天时间即告完成。该工程主要特点为打破了带滤点型模袋只能充灌砂浆，不能充灌混凝土的国外施工经验的束缚，采用带滤点型模袋充灌流动混凝土，应用效果非常好，降低了材料成本，提高了技术应用价值。2.引滦黎河模袋混凝土跌水坝试验应用引滦黎河大安乐庄桥上跌水坝段河底宽70m，设计输水流量60m3/s。坝址处5年一遇洪水流量为240m3/s，10年一遇洪水流量为380m3/s，大安乐庄桥上跌水坝设计控制流速为1.0m/s。本工程设计按输水流量60m3/s设计，输水流量75m3/s校核，坝体横断面结构形式为实用堰型，顶宽3.0m，上游侧边坡坡比为12，现浇模袋混凝土伸入上游河底，下游侧边坡坡比为11，模袋混凝土一直伸到消力坎形成消力池。为约束水流减轻对护坡底部冲击，堰顶两侧设计高出堰顶1m的戗台，由混凝土预制块构成。为了更好地了解模袋混凝土跌水坝的水流、消能防冲特征，进一步优化消力池、海漫及防冲槽的结构形式，保证工程设计的质量和跌水坝工程运行的安全可靠，进行了混凝土跌水坝水工模型试验。试验要求对正常输水及5年一遇、10年一遇洪水条件下的跌水坝的水流流态、水深、流速、冲刷情况进行研究，以提高消能效果和优化上、下游水流的衔接方式。经过室内的多方案试验比较，采用方案为：在距跌水坝堰顶7.5m处设高0.45m、宽0.45m的一道消力坎，在距消力坎5.1m处设一排高0.45m、平面尺寸0.3m0.3m的消力墩，间距为0.3m。该方案在正常输水及5年一遇、10年一遇洪水流量情况下的消能效果和水流衔接条件皆良好。使海漫末端的水流流速、水深调整到与下游河道的水流流速、水深基本一致，可减轻对防冲槽的冲刷破坏，保证工程安全。河底跌水坝坝体基础利用原有的跌水坝基础，坝坡面覆盖一层300g/m2无纺土工织物，然后覆盖织物模袋以充灌混凝土，顺河道方向布置，每块模袋材料之间搭接布宽50cm，其中河底模袋混凝土厚30cm，两岸边坡采用15cm厚模袋混凝土，混凝土的设计抗压强度为25MPa，混凝土设计抗冻标号为D150。坝下游消力池模袋混凝土通过混凝土之间的分缝以降压，从而提高稳定安全系数。1998年5月首先进行分段围堰法施工，采用推土机开挖，人工找平、清理、整平河底及两侧15边坡，砌筑消力坎、消力墩及两侧戗台，坝后端及消力池、海漫边坡铺设一层无纺土工织物做反滤层。从6月2日开始进行左岸河底、边坡护面的模袋混凝土充灌施工，混凝土坍落度控制在2325cm之间，相应配套搅拌机2台，要求供应混凝土搅拌料不能间断30分钟，增强模袋混凝土的整体防冲抗浮能力。至6月13日模袋混凝土充灌施工全部完成。随后进行土工网石笼软体排防冲槽施工成型，最后进行模袋混凝土跌水坝整体工程的封顶等整理工作，模袋混凝土工程量为870m3。在1998年6月大汛前，历时1个月，现场模袋混凝土浇筑仅用8天即告完成。通过以上工作，即完成引滦工程黎河模袋混凝土跌水坝试验工程。该项工程将模袋混凝土护坡技术应用于引滦工程黎河跌水坝工程上，改变了以往全断面砌筑混凝土预制块修筑跌水坝的方式，针对模袋混凝土技术在防汛河道跌水坝上应用的结构形式及坝下消能等主要问题，通过水工模型及室内试验的研究，解决其坝型结构及坝下消能方式及施工关键问题，拓展模袋混凝土技术的应用领域。1998年8月，竣工后仅1个月，即经历了280m3/s洪水流量的考验，工程运用状况很好，确保了工程运用安全和正常使用。该项工程设计目标顺利实现，成为国内工程应用方面的创新设计和最新应用，为国内工程领域推广应用模袋混凝土技术提供了应用参考和借鉴。3.汉沽海挡工程模袋混凝土护坡工程汉沽海挡工程采用模袋混凝土，根据水利水电工程合成材料应用技术规范（SL/T225-98）土工模袋抗漂浮所需厚度公式计算。天津市水利勘测设计院海挡工程设计中工程等级为级，设计标准为50年一遇，潮位标准4.69m，堤前水深为2.69m，堤前波高H为1.48m，波长L为40.9m，模袋宽度L分别为1m、2.5m、17.5m。根据有关公式的计算结果，汉沽蛏头沽段海挡两侧模袋混凝土厚度选择为30cm，其底部铺设一层400g/m2的无纺土工织物，模袋混凝土设计抗压强度为25MPa，抗冻标号为D150。蛏头沽段海挡工程模袋混凝土护坡工程施工分成两部分来做，必须首先完成其基础、坡面的整平、夯实工作，然后进行浆砌石基础及包角处的浆砌石施工，在此基础上依次从外向里、从下至上的模袋混凝土现场充灌施工，模袋混凝土块与块之间的搭接必须处理好，以增强模袋混凝土护坡工程的整体防冲淘能力。首先进行南侧的模袋混凝土充灌施工，施工面积为600m2，