新沭河治理工程模袋混凝土设计与施工

黄光辉，付用坤

（1.山东省水利勘测设计院，山东 济南 250013；2.山东临沂水利工程总公司，山东 临沂 276000）

沂沭泗河洪水东调南下续建新沭河治理工程 （山东段）第4标位于新沭河下游段，系推移质造床为主的宽浅多沙河道，坡陡流急，河槽弯曲多变，流势不稳。局部河段主流直冲河岸堤防，还有部分河段采砂严重，致使河床扩展，河槽逼近堤脚，危及沿岸地区的防洪安全。为稳定河床，急需对此段冲刷严重的滩岸进行护砌。胡家沟-日晒河段上半段有部分滩地位于凸岸，是淤积段，经现场勘察进一步核实确定护岸范围16+451～17+228，护岸实际长度为657m。金花河口段护岸长度为1438m。

1 护砌型式及高度

胡家沟-日晒沟护砌型式初设批复采用浆砌块石护砌。但经实际进场勘探发现，该段的水位比较深，经施工单位联合建设单位、设计单位和监理单位共同勘测，将此段浆砌石护险段变更为模袋混凝土护砌。另外，金花河口险工段位于石梁河水库回水区内，该段正常水位较高，而采用浆砌石方案施工排水困难，且造价高，因此采用水下施工土工模袋混凝土护砌。

新沭河为分泄沂沭河洪水的人工河道，非汛期区间支流多年平均来水大多集中于主河槽偏泓内，河岸坡脚处基本无水，确定上段护岸基础顶高程平河岸坡脚高程。根据河道水面线推算结果，上段护砌段滩地高程均低于断面设计洪水位，护岸顶高程平滩地高程。

2 土工模袋混凝土施工设计

2.1 土工模袋混凝土护岸厚度

模袋厚度应满足抵抗在水下产生的漂浮力和抵抗冬季坡前水体冻胀水平推力导致模袋沿坡面滑动等要求。根据计算结果和已建工程经验，模袋砼充填厚度采用0.2m。

2.2 冲刷深度计算

模袋的顶端埋置于滩地内侧的沟槽中，模袋底部基础为避免水下开挖沟槽而采用活络块式模袋，即使模袋底部河床受淘刷形成冲刷坑，活络块式模袋可随之下沉护住坑内侧，避免进一步淘刷。根据矩形基础河床的冲刷深度和活络块式模袋基础的稳定性，确定活络块式模袋基础宽度为4.0m。

2.3 模袋混凝土护坡式护岸稳定计算

模袋混凝土横断面示意图见图1。

图1 模袋混凝土横断面示意图

按极限平衡原理进行土工模袋混凝土护坡抗滑稳定安全系数计算，K=1.6＞[Kc]=1.3，模袋混凝土护坡抗滑稳定满足要求。

2.4 结构设计

土工模袋混凝土护岸：模袋混凝土充填厚度0.2m，边坡1∶2.5。根据有关技术资料和工程的实际情况，借鉴已建类似工程经验，选择CX型无排水点混凝土模袋，模袋内充填C20砼，骨料粒径不大于15mm。为了提高混凝土的耐久性，混凝土水胶比不大于0.55，另外为改善混凝土的泵送和充灌性，掺加25～30%的粉煤灰和0.6%的泵送剂。模袋混凝土顶部设1.0m宽平台，其端部埋置于1.0m深沟槽中，模袋底部基础采用活络块式模袋，水平宽4.0m。模袋两端设抛石护砌，宽2m，厚1m。

水下抛石护岸：采用抛石为模袋混凝土压脚。抛石直厚1.0m，在抛石底部河槽缓坡坡脚处设置崩滚层，崩滚层顶宽3.0m，直厚1.0m，边坡1:2。抛石下设碎石垫层，自浆砌块石齿混凝土底部顺坡沉放至崩滚层外2.0m。

3 模袋混凝土施工工艺

施工工艺流程：整坡—泵送管道铺设—模袋布铺设—混凝土搅拌、泵送—模袋混凝土灌填—现场质量控制—模袋混凝土边界处理、设备清理维护—循环施工。

1）模袋铺设前，首先按设计要求对模袋混凝土施工区域进行开挖、修整及水下清淤，铺筑面上的树根等障碍物必须清除，以免扎破模袋，造成漏浆或喷浆。开挖上、下锚固沟槽。填坑削坡、填方坡面要压实,由于水下施工，采用挖掘机带钢板进行修整。

2）根据设计断面、高程进行放线定位，挖好边界处理沟槽；检查各种材料是否符合技术要求。大面积施工前必须通过小块模袋的充灌试验来确定模袋使用关键参数，保证工程正常进行。

3）按照设计要求铺设模袋。模袋铺设需选择无风和潮水位较低时进行，水流速度要小于1.5m/s。铺设前，将进场验收过的模袋再进行一次检查，察看编号是否对位，搭接布、充灌口和穿管孔是否缝制完整可靠，模袋是否有孔洞等。展开模袋，在其上下端插入Φ100挂袋钢管，管长约计大于模袋宽度0.5m，将模袋人工移至预定位置；设置上缘固定桩（顶高程位置）和松紧器，锚桩长约1m，间距1m，锚桩与穿在模袋上的钢管绑扎在一起。将模袋上端挂在松紧器上调节张力，从坡上往下铺设，在模袋两侧加压沙袋，顺流将一端沉入水底，由潜水员牵引至设计位置，在充灌前采用砂袋压重，防止浮移。摊铺完成后进行检查，确保模袋分布均匀，无折叠、弯曲、覆盖等现象，并预留收缩余量。

4）按照批复配比拌制混凝土、灌填模袋。模袋混凝土施工采用泵灌法。由于战线长且施工运输条件有限，现场使用两台滚筒搅拌机进行拌制，使用车泵将其输入进模袋进料口。输送管在混凝土灌注前，用水冲洗、湿润，可先灌注1.0m3左右的水泥砂浆，使管道得到充分润滑，各项准备工作做好后方可灌注混凝土。混凝土的泵送和灌注不能直接采用硬管而使用软管，施工中尽量缩短泵送软管长度，中间以短硬管相连，变换灌口时将灌口堵上以减少水泥浆流失，并尽量减少软管的弯折和颤动，保证顺利泵送。施工中应根据灌填面积估算灌填方量，适时对比，直至确认灌注饱满，停止输送，泵送管退出进料口并及时绑扎封堵进料口。

5)移动搅拌设备，灌填下一片模袋。灌填下一模袋时须将相邻前一块模袋的搭接土工布平整地压在下面，防止两模袋单元搭接缝隙过大，造成泥沙被冲刷、掏空。

6)按要求取试样并记录。按照设计进行顶、脚及侧段边界的处理，对底端、顶端和侧端齿槽进行回填。全部护坡施工完成后，进行坡面混凝土的养护，保证7天养护龄期。对模袋混凝土护砌施工中，模袋混凝土封顶齿槽开挖，坡面整修压实均作为隐蔽工程进行验收，提供隐蔽工程验收资料。将模袋混凝土坡面施工作为重点部位和关键工序进行质量验收控制。

4 质量控制要点

1）模袋混凝土水下平段根据施工实际需要采用自流平水下不扩散混凝土，其强度远超过设计强度C20。2）泵机的管道与模袋的连接宜采用胶管，模袋灌口的直径与胶管外径匹配，为了便于灌注时胶管与模袋的连接，避免模袋的灌口经受不住填充料的摩擦而破损，需在胶管与模袋连接处做好附件，以保证连续灌注。3）模袋砼水下冲填时，应采用流动性较好的混凝土，可使混凝土较易充灌到位，同时注意水下模袋布的锚固牢靠，在水深较大或水下流速较快时，可借助潜水员水下定位和辅助混凝土充灌。4）模袋施工时应注意混凝土充入模袋时水分过多，经过2～3h后，水分排出，易造成混凝土厚度不足，致使护坡面厚度不均匀，同时纵横方向均会发生收缩，使坡顶的模袋混凝土埋入沟槽的深度减少。因此，充灌过程中应充分保证混凝土的充灌饱满而又不至于使模袋鼓爆。

5 结 语

模袋混凝土在新沭河治理工程的成功应用，是近20年来在临沂地区沂沭河治理工程中的首次应用，引起了当地水利、公路等相关部门对该技术的重视，对模袋混凝土技术的推广普及起了极大的推动作用。

［1］ 崔绍炎.土工模袋混凝土护坡施工工艺及质量控制[J].海河水利，2006(2).

［2］ 白贇，王俊杰.模袋混凝土在南水北调东线第一期工程中的应用[J].山东水利，2009(4).