水利工程论文-土工模袋砼在丙村水电站左岸汛期防护中的应用.doc

水利工程论文-土工模袋砼在丙村水电站左岸汛期防护中的应用摘要：土工模袋砼是近年发展起来的新型护岸技术，具有施工速度快、工期短、工效高、护坡面整洁美观、整体性好等优点。丙村水电站汛期左岸导流明渠采用土工模袋砼和丁坝技术进行护坡，效果良好。关键词：丙村水电站导流明渠护坡模袋砼丁坝1、工程概况丙村水电站位于梅县丙村镇上游，主要建筑物有挡水坝、泄水闸、电站厂房及船闸等，左岸有梅坎铁路通过。工程分两期施工，一期枯水期低水围堰维护右岸厂房、7孔半泄水闸施工，并开挖左岸滩地船闸基础至58.0m，同时向左拓宽河床形成宽约40m的明渠，进行一期工程导流。导流明渠在施工过程中，由于各种原因，如征地不够，导致开挖边坡由1:1改为1:0.4，上游边坡坝上0-135处存在一冲沟,受河水冲刷影响,明渠边坡上游出现塌方，同时，开挖的边线距离梅坎铁路最小距离仅25m，严重威胁着梅坎铁路及附近村民的安全，因此，在汛期到来之前，做好左岸边坡的防护尤为重要。2、明渠边坡防护设计与施工2.1丁坝的设计与施工为改变水流流向，减小汛期洪水对边坡的直接冲刷，于坝上0-075坝上0-150处设一丁坝，丁坝左侧接明渠开挖边坡，右侧接一期纵向低水围堰，平面布置见图1。图1左岸明渠防护布置图图2丁坝断面图丁坝采用大块石碾压填筑，块石块度大于40cm，底部宽度为14.6m，高度为4m，顶部宽度为5m，满足坝顶通车要求，丁坝断面见图2。由于施工临设全部集中在右岸，因此，在梅江水位较低（约60高程）时，利用一期低水纵向围堰储存的厂房开挖块石料，由一期纵向围堰（坝上0-75）斜向上填筑一条可供行走的石渣路与左岸明渠边坡（坝上0-150）相接，考虑到在施工期间，一期上横围堰还不能破除，必须在石渣底部埋设涵管（管径1.2m，一节1.0m），每排10m，共10排，石渣路施工期间面上可以过水，左岸护脚和护坡结束后，选用大块石对道路加高扩宽成丁坝设计断面。2.2模袋砼护坡设计与施工由于明渠开挖边坡由设计的1:1改为1:0.4，整个边坡头重脚轻，在水流的影响下，边坡脚必然形成掏刷，针对这一问题，对开挖边坡脚进行块石压脚处理，对边坡进行石渣覆盖，护脚和护坡的迎水面均采用模袋砼进行防冲。压脚块石设计边坡为1:1.2，底宽10.5m，填高4m；护坡石渣填筑于压脚块石上，设计边坡为1:1.2，底宽6.3m，顶宽1.5m，填筑至68高程，护坡底设一宽1m的检修马道。护坡及压脚处理见图3。图3护坡断面图a）模袋砼结构设计模袋形式的选择护坡的砼模袋根据工程等级、施工条件、风浪和水流状况、资金和施工设备以及外观要求等确定选用无锡前达工业用布公司的WQC框格带排水点型的机织模袋，其技术指标见表1-1。表1-1WQC框格型模袋技术参数一览表材质重量G/m2冲灌材料成型厚度（平均值）mm主要技术参数抗拉强度N/5cm延升率%等效孔径垂直渗透系数cm/sGBR顶破强度(N)丙锦纶丙锦纶600砂浆或砼150500经2200纬2000300.0840.251.010-25.010-34000厚度确定模袋砼护坡主要承受风浪荷载。抗波浪稳定要求的板厚可用式(1-1)计算。（1-1）式中：t为模袋砼厚度，m；为系数，一般开缝板可取0.075；H为计算波高，m(取H1)；c为砼容重，kN/m3；B为顺坡方向的砼板长度，m；L为计算波长，m；m为坡比；w为水的容重，kN/m3。计算结果：t=0.05m=5cm，考虑到坡面变形，水流冲刷及施工因素，从构造上要求，砼护坡的厚度不宜小于10cm，本工程模袋砼护坡厚度取t=15cm。抗滑稳定性校核按极限平衡法计算模袋砼沿坡面的抗滑稳定安全系数：（1-2）式中：-安全系数，土基按GB5028698规定的土堤抗滑稳定安全系数(表1-2)取值；R、T-模袋沿坡面的抗滑力与滑动力（kN）；-坡角；f-模袋与坡土间的摩擦系数，可取0.5；L1、L-模袋砼下端水平长度、上端水平长度(m)。表1-2护坡安全系数工程等级12345防洪标准重现期（年）100100且5050且3030且2020且10非常运用条件1.21.151.11.051.05计算时取模袋与坡面土之间的界面为滑动面进行，计算结果=1.38，满足要求。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1-3、1-4要求：qgFsq(1-3)qgnaKgi(1-4)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。计算结果：qg=210-7m3/sFsq=7.510-7m3/s，排水点的排水能力不足，应加设排水孔。排水孔的间距取4m，孔径取50mm，孔底设土工织物滤层。顶部和底部结构在梅江水流和雨季汇水冲刷下，护坡侧面边界、底部边界形成掏空，会影响模袋护坡整体稳定性，直接影响护坡安全，因此，模袋顶部、侧边采取顺坡挖沟、模袋折角及回填砼处理，底部边界作大块石压脚处理，边界处理见图4。b)护坡施工块石压填施工护坡块石压填采用分层施工，每层厚1.5m，65.5高程以下采用自卸汽车直接卸渣到施工面，按照设计边坡，推土机推平，公路碾振动压实，65.5高程以上采用自卸汽车直接卸渣到施工面附近，挖掘机铺填，公路碾振动压实，块石压填完成后，选用细渣铺填在坡面上，对突出的块石予以清除，人工修坡至设计坡度。模袋砼施工施工准备：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砼搅拌机和砼泵等，见表1-3。由于模袋尺寸须根据设计坡面进行确定，在石渣压填前根据设计边坡按岸线上游下游方向划分单元，然后根据编制单元进行定制加工。铺设模袋：边坡修整完毕后，开挖顶部边界和侧面边界沟槽，并按岸线施工方向铺设模袋单元，有异型单元要对号入座,铺设模袋时,坡顶平段沟槽前设锚墩或可回收钢锚体,用手动葫芦收紧模袋。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，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图4边界处理图物时，搭接带亦应固定。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5所示。充灌砼：充灌搅拌机的内壁和模袋内事先用水适当润湿，再按要求的配比装料搅拌。拌和好的砼应测定坍落度，合格后才能灌入模袋内。模袋砼用砼泵充填。充填按自下而上和左、右、中的顺序进行。模袋在充填过程中模袋的收缩可由松紧器控制，模袋在灌上部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。排水管，在充灌完成1h后将排水管按设计要求插入。模袋砼充灌过程中应注意和解决如下几个问题：防止堵塞事故，应随时检查砼级配和坍落度；防止过粗骨料进入和堵塞管道；防止泵入空气，造成堵管或气爆；充灌应连续，停机时间一般不得超过20min。图5机织模袋铺设示意图(a)平面图；(b)断面图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。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。施工过程中做好记录和取样、成形，然后进行强度测定。砼施工中，根据模袋的部位设三组配合比和渐变坍落度，底部水下平段采用自流平水下不扩散水下砼，斜坡段采用常规泵送砼，坡顶平段采用加大坍落度砼。砼设计参数见表1-4。砼浇筑过程中，需人工沿砼流线脚跺模袋体，防止砼堵塞模袋体，从而使模袋鼓起破坏,砼转段时(平段转斜段或斜段转平段)，应适时调整配合比，通过改动砼