模袋混凝土护坡在丙洲海域整治工程中的应用

    冯莉

    

    

    

    摘 要：利用模袋混凝土护坡的整体性能好，抗冲刷能力强，施工简单高效，且可直接在水上或水下进行施工等特点，对该技术在海域整治工程中的应用推广进行了探索，并介绍了施工技术及要点，应用成效显著，对其他海域整治工程有着有益的借鉴与推广作用。

    关键词：模袋混凝土 护坡 海域整治

    模袋混凝土最早应用于水利工程，经过几十年的发展，已经成为一项护坡新技术，并在欧、亚等地区得到了广泛的应用。1983年，我国交通部首次引进并在江苏无锡锡澄运河南闸段的成功应用，从而加快了模袋混凝土护坡技术在我国的推广，并广泛的用于江河航道水库的护坡护岸工程之中。但在海域整治工程中的应用并不太多见。本文拟用丙洲海域整治工程为实例，探索模袋混凝土护坡技术在海域整治工程中的应用。

    工程概况

    丙洲海域综合整治工程位于同安湾西侧，其起点位于滨海旅游道路K1+840桩号处，大致平行于环东海域滨海旅游道路往东北延伸，与环东海域滨海旅游道路平行间距为100m-700m不等，终点止于潘涂海堤。本工程建设充分利用环东海域的海湾资源优势，采取垦区吹填造地、滩涂清淤围填等措施，拓展海湾、扩充腹地，使同安湾湾水动力和水交换条件得到改善，不仅营造健康的生态系统和良好水质环境，而且对以后环东海域的经济建设、旅游建设以及海洋旅游业等将起到巨大的作用，从而推动厦门海湾型城市的建设。

    模袋混凝土护坡原理及特点

    模袋混凝土技术是采用高强度化纤长丝机织成的双层模型袋（主要起模型作用），两层织物之间间隔一定距离，用尼龙绳控制厚度，铺设在需要防护的陆地、水下的坡面上，用混凝土泵把流动性混凝土或砂浆充灌进去。因模袋具有渗水性，在受到充灌压力时，能将混凝土或砂浆中的多余水分从模袋中挤出，降低混凝土水灰比率，从而加速凝固，在短期内得到高强度、高密度的混凝土或砂浆的硬化体来保护坡面。模袋混凝土适用于大江、大河，内陆河道，湖泊、水库，海防堤坝的护坡，它克服了其它护面型式的诸多缺点， 成为十分成熟的护面新技术，但是在沿海围堰工程中采用模袋混凝土护坡尚属一种新的尝试。本工程利用模袋混凝土整体性能好，抗冲刷能力强，经久耐用，技术先进，设备简单，施工快捷，可在水上、水下同时施工的优点进行充填砂袋护坡设计，为了加快施工进度，节约工程投资，按照两点波浪要素核算，在直接承受浪击的SE、ESE、E向外海围堰临海侧采用模袋混凝土护坡。

    因厦门地区属亚热带海洋性气候，多年平均气温为20.8℃，极端最低气温为2.0℃，因此模袋混凝土厚度设计主要考虑抗波浪稳定要求的板厚来确定，不考虑冬季冰推力作用的影响。波浪作用下按强度和稳定两种情况计算所需厚度。波浪对波浪峰撞击护面的正压力和波谷对护面底面形成的浮托力分别对面板产生的弯曲应力。根据应力的大小即可确定护面的厚度。其计算公式如下：

    式中：L—波长（m）；B—垂直于水面线的护面板边长（m）；M—坡比系数，m=cota，m=2～5；C—面板系数，对整体大块混凝土板护面C=1，考虑有排水点的护面取C=1.5；Rm—护面板的容重；R—水酶容重。同时计算模袋混凝土厚度应满足构造要求，模袋混凝土护坡厚度不宜小于15cm。

    施工技术及要点

    1、施工准备

    施工准备包括施工材料、施工设备、施工人员的准备。在施工准备阶段，做好材料的见证取样及混凝土配合比工作，做好施工设备及人员安排及施工现场平面布置。

    2、施工过程

    2.1 基层处理

    基层处理坡面应做到平顺，无明显凹凸。在坡面上采用“突出部位削坡，凹坑部位回填”方法进行理坡，以削坡为主，按实际要求修整坡面。基层处理时将所有淤泥、石块、树根及其它易损伤土工模袋的硬物等，全部清理干净。

    2.2 铺设模袋

    2.2.1 材料要求

    进场的模袋应具备出厂日期鉴定书及抽样实验报告，并在监理工程师的见证下现场取样送具备资质的检测站，复检合格，方能使用。模袋技术指标详见表1。

    2.2.2模袋铺设要求

    模袋铺设按照“平”、“正”“足”的要求，先上游后下游，先深水后浅水，先标准断面后异形断面的次序进行。模袋宜先卷卷，在其上、下缘管套中穿入钢管，以下缘钢管为轴，将模袋卷成卷，在铺设前应设定位桩及拉紧装置。模袋铺展、压稳后，应拉紧上缘固定绳索，以防止模袋下滑。

    2.3 混凝土充灌

    2.3.1 混凝土配合比

    在混凝土配合比设计中要满足混凝土骨料最大粒径的要求（表2），以满足混凝土和易性和流动性的要求，有利于混凝土的施工。本工程混凝土配合比设计详见表3。

    2.3.2 充灌混凝土要求

    模袋铺设好后，及时冲灌混凝土，冲灌时陆上部分的模袋在充灌前洒水润湿，充灌从已充灌的相邻的模袋混凝土处开始，由下而上，依次进行，每块模袋充灌顺序遵循“四先原则”：即先下后上，先左右后中间，先上游后下游，先标准断面后异形断面，防止模袋在充灌过程中产生偏移和移位，注入口注一个打开一个，注完立即扎紧封口。每一充灌口的充灌连续、充灌将近饱满时，暂停5—10min，待模袋中水分析出后，再充灌至饱满。若确需暂停充灌时必须控制好充灌间隙时间：水上不超过30分钟，水下不超过1小时。

    2.3.3 混凝土试件留置及判断标准

    模袋混凝土施工按照现场浇注混凝土留置试件组数的要求：每100m3取一组，每工作班不足100m3也取一组。

    判断标准：

    当混凝土试件组数n≥5时，其强度判断采用统计方法计算，计算公式如下：

    式中：fcu，k—混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）；Mfcu——n组混凝土立方体抗压强度平均值（MPa）；Sfcu——n组混凝土立方体抗压强度的标准差（MPa）；fcu，min——n组混凝土立方体抗压强度中的最小值（MPa）；﹠0——港工混凝土抗压强度标准差的平均水平。当混凝土试件组数n<5时，其强度判断采用非统计方法计算。

    2.4 养护

    模袋混凝土冲灌完成及时冲洗模袋表面上的混凝土，同时要做好混凝土的养护工作。一般养护时间为7天。

    结束语

    在本工程中，利用模袋混凝土技术替代了通常采用2.0t四脚空心方块护坡的方法，取得了显著成效。经过5个月的使用，中科院武汉岩土力学研究所对外海围堰稳定性进行全过程的监测，外海围堰水平位移的最大点在AK1+000处，累计位移量为8.26mm，平均位移速率为0.14mm/d，其值远小于规范及设计确定的极限指标5mm/d。2007年，厦门沿海经受了3次台风的袭击，模袋混凝土护坡较强的抵抗了台风的袭击。同时模袋混凝土具有成型外观美观、整体性能好、施工快捷等优点。虽然模袋混凝土在使用中存在无有效的抗滑移措施，容易使成型的模袋混凝土下滑和不均匀沉降等原因，易导致局部模袋混凝土出现细微的裂纹的局限性，但是在施工过程中可以建议设计增加袋装砂护脚或抛石护底和在围堰的施工中要做好地基处理，同时建议在每片模袋混凝土中配置适当的构造钢筋，并确保施工到位，严格监理验收程序等措施有效克服模袋混凝土存在的局限性。积极研究对策，充分利用模袋混凝土的优点，在沿海围堰护坡工程中推广使用模袋混凝土施工技术将会产生巨大的经济效益和社会效益。

    参考文献：

    [1] 沈永科 模袋混凝土护坡技术简介

    [2] 刘万新 模袋混凝土护坡在永定河滞洪水库工程中的应用

    [3] JTJ/T239-98 水运工程土工织物应用技术规程[S]

    （作者单位：长江武汉航道工程局）