模袋混凝土在哈达山水利枢纽工程中的应用.pdf

山 西 水利 奄 技术 与应用 2 0 1 1 年第 6 期 模袋混凝土在哈达山水利枢纽工程中的应用 李宝 国 ( 山西省水利 建筑工程局 ， 山西太原0 3 0 0 0 6 ) e 摘要 模袋混凝土施工是通过混凝土输送泵把混凝土或水泥砂浆灌入模袋中， 凝固后形成为一种整体的、 透 水不透浆的浆垫施 工技术 。阐述 了模 袋混凝 土在 工程施 工 中的技 术要 点 ， 分析 了模 袋混凝土的优 点 ， 为模 袋 混凝土在工程上的应用推广提供参考。 关键词 护坡； 模袋混凝土； 充灌； 设计； 施工 中图分类号 T V 4 3 1 文献标识码 C 文章编号 1 0 0 4 7 042 ( 2 0 1 1 ) 0 6 0 0 4 5 0 2 1 工 程概 况 哈达山水利枢纽工程位 于第 二松花江干流下游 河段 ，坝址在前郭 尔罗斯蒙古族 自治县吉拉 吐乡境 内， 在松原市东南约 2 0 k m处 。该枢纽工程为吉林省 最大的水利工程项 目和增百亿斤粮食项 目中的骨干 水源工程 ， 是“ 北水南调 ” 的主要水 源工程之一 ， 同时 担负着向吉林西部提供生活和工农业供水 、 生态环境 保护供水和发 电等四大任务 。由坝区枢纽工程 、 防护 区工程和输水工程组成。输水工程包括渠首闸、 输水 干渠及其交叉建筑物等。 模袋混凝土主要用于输水干 渠护坡。山西省水利建筑工程局于 2 0 0 9年 9月承建 哈达 山输水干渠 A一 2 3标段 ( 渠道桩号 7 2 + 0 5 0 7 5 + 2 5 0 m) ， 2 0 1 1年 5月顺利完工 。在近两年的施工管理 中，对模袋混凝土护坡施工技术进行了研究总结 ， 下 文主要介绍模袋混凝土护坡的设计及施工技术要点。 2 模袋混凝土设计 2 1 模 袋 混凝 土充填 厚度 的确 定 模袋混凝土充填厚度标准应 能抵抗在水 下漂浮 和冬季坡前水体冻胀水平力将其 向坡上推移的力量 。 从稳定和抗滑等多方面考虑 ， 本工程施工中确定模袋 混凝土充填厚度为 1 2 c m。 2 2 模 袋 混凝 土抗 滑稳 定性分 析 模袋不允许在坡面的分力作用下产生滑动 ， 安全 系数应满足下式要求 ： = ( 2 + 3 c 0 s ) L 2 s i n s 式 中： d 坡角 ， 。 ； 厶， L 广- 模袋在坡面 、 坡角处 的长度 ， m； 模袋与坡角间摩擦系数 ， 取 0 5 ； 安全系数 ， 按规范规定为 1 2 5 。 经计算得 = 1 3 5 1 2 5 。 为确保工程安全 ， 将顶部 模袋加长 ， 并潜入土体 0 5 m。 2 3 模袋材质选择 模袋材质选择是模袋混凝土应用中的首要条件 ， 须综合考虑工程要求及当地水文、 地质、 地形、 施工条 件 、 经济等因素 。选择的土工模袋应具有较高的强度 和一定的透水性 ，保证在混凝土 自重压力作用下 ， 模 袋被挤压破 裂 、 变形 ， 但又能将混凝土 中的部分水分 挤排出来 ， 降低混凝 土水灰 比， 提高混凝土早期强度 及混凝土质量 ； 模袋 的平均孔径应小于胶凝材料的平 均粒径。模袋技术指标要求见表 1 。 表 1 模袋技术指标 名称 数量 单位面积质量 ( g m。 ) 2 3 O 2 厚度 m m 0 5 2 拉 伸强度 ( 横 向) N 5 c m 2 7 3 0 拉伸强度( 纵向) N 5 e i ll 2 8 3 9 伸 长率 ( 横 向) 2 5 2 伸长率 ( 纵 向) ， 2 0 3 C B R顶破强度 5 8 0 5 垂直 向渗透系数 K a l ( e m ) O o o 5 2 等效孔径 0 9 5 1 n u n O 2 3 2 - 4 模 袋布的 设计 根据工程平 面图、 断面图 ， 结合模袋 特性 和现场 实际 ， 进行平面图分块设计 ， 模袋 布设计应考虑以下 内容 ： 符合工程要求并便 于施工 ； 考虑到充填后混凝 土及模袋 的收缩变化 ， 应适当加长模袋布 ； 外表美观 ； 搭接缝处理 ； 机织布幅宽等。 模袋 幅宽 2 m， 共 6幅 ， 连成一个单元 ， 在每块模 垫 ! 兰 旦圆 SHANXI W ATER RES 0URCES 袋布中间间隔 4 m， 设 置成直径 l 5 c m注料 口、 顺水流 方向 1 2 m的成 品袋 。 2 5 模 袋混 凝土 配合 比设 计 根据 土工合成材料应用规范 和 水工混凝土施 工规范 的标准 ， 结合工程实际 ， 通过试验得出下列混 凝土配合 比， 见表 2 。 表 2 模袋 混凝土配合比 强度 碎石粒径 水灰比 塌落度 水泥 石子 砂子 粉煤灰 水 等级 m m ， C m 5 2 0 D 4 2 1 2 4 1 9 6 0 2 5 0-4 2 C2 5 F 3 O 0 2 3 4 - 2 模袋混凝i ( k g m ) 4 1 0 9 8 3 8 0 4 1 0 3 1 7 2 2 6 主要材料 工程使用的主要材料见表 3 。 表 3 用于模袋混凝土的施工材料 材料名称 规格 用途或作用 模袋布 涤纶或丙纶 内存泵灌混凝土 水泥 4 2 5号硅酸盐 胶结作用 水 淡水 拌和 砂 中粗砂 骨架 石子 5 2 0m m碎石 骨架 掺合料 粉煤灰 替代部分水泥， 增加后期强度 外加剂 B S A E引气减水剂 改善混凝土抗渗性和抗冻性能 3 模袋混凝土施工 3 1 施工准备 施工前备足所需材料和设备， 测量放样、 平整坡 面、 开挖角槽等。 测量放样采用全站仪和水准仪， 根据 设计图纸将标准断面段和异形断面段全部布测 ， 板体 中心线控制点和坡顶控制点均用木桩和钢筋固定 。 待 分段土方开挖完成后 ，对该渠段坡 面轮廓尺寸线放 样 ， 并每 3 0 5 0 m设立整坡样 架等 ， 然后展开基面整 坡 ， 在整坡过程中及时对该段渠道轮廓线和高程进行 复测 。沟槽开挖后的尺寸应符合设计要求 ， 同时安装 混凝土搅拌站， 布设混凝土输送泵及输送管等。 3 2 铺 设及 固定模 袋 首先 ， 铺设土工布。铺设模袋前首先在底面铺设 长丝土工布 ，连接底面的长丝土工布采用缝接和搭 接 ， 搭接宽度 2 O 3 O c m， 土工布在坡顶处用 8号铁丝 制成的 n行钉 固定。长丝土工布固定好后， 铺设模袋。 为防止模袋顺坡 下滑 ， 在坡顶模袋上缘封顶 ， 混凝土 沟槽外适当设置定位桩 。 定位桩的间距视坡长 、 坡度、 模袋厚度等条件而定。通常是在模袋布的小单元分界 面打设一个定位桩 ， 用尼龙绳将穿入模袋穿管孔中的 钢管系牢 ， 另一端通过拉紧装置与定位桩相连。每根 桩上配拉紧绞杠 ( 或紧线器 ) ，用以调整模袋上下位 置， 并固定模袋。 坡面采用钢筋锚固坡面的方式 ， 根据 试验结果确定间距。 3 3 模 袋混凝 土充 灌 混凝土充灌前应用清水润湿管道 ， 然后用水泥砂 浆润滑管道；模袋灌浆口与输送口的橡胶软管连接， 并绑扎紧密 ， 以防泄露 ； 充灌时应从已充灌好 的相邻 块处开始 ， 沿 自下而上 、 从两侧向中间进行 ， 在充灌过 程 中应及 时调整模袋上缘 的拉力 ，确保模袋厚度一 致 ；充灌速度控制在 l O 1 5 m 3 h范 围内，出口压力 0 2 0 3 M P a ； 充灌将近饱满时 ， 暂停 5 1 0 m i n ， 待模袋 中的水析 出后 ， 再充灌至饱满 ； 土工模袋混凝土成型 后 ， 及时用水将模袋表面的灰渣冲洗、 清理干净 。 3 4 模 袋 混凝土养 护 每幅模袋混凝土结束后半小时内， 用压力水冲洗 模袋表面的水泥浆及杂物。 模袋成型后 1 4 d 内进行表 面浇水养护 ， 一般一天两次 ， 若高温干燥增加浇水次 数， 在此期间护坡表面应处于润湿状态。护坡施工完 成后 ， 应 回填处理坡顶 、 坡脚和上下游两侧的接头。混 凝土未凝 固前 ， 严禁人员在模袋表面踩踏行走。 4 结 语 哈达山水利枢纽工程输水渠道采用模袋混凝土 护坡 ， 不仅可以加快施工进度 ， 减少施工期干扰 ， 而且 可以降低工程成本 ， 减少护坡维修工程量， 利于工程 日常管理。另外 ， 由于模袋混凝土具有良好 的整体性 和流线形结构， 抗冲能力强、 防护效果好， 工程护坡安 全度大大增加 ，具有显著的经济效益和生态环境 效益 。 作者简 介 李 宝国( 1 9 7 3 一 ) ， 男， 2 0 0 3 年 毕业于 山西水利 职业技 术学院水利工程管理专业， 工程 师。 收稿日期 2 0 1 1 - 0 4 1 4 ； 修回日期】 2 0 1 1 - 0 5 - 2 5