关于模袋混凝土技术在航道建设中应用的探讨

宁旭展

摘要：本文从模袋混凝土技术的概念、影响因素和设计要点入手，全面剖析了改技术在航道建设中的应用。

关键字：模袋混凝土技术；概述；影响因素；设计要点；施工工艺

Abstract: This paper start from the Geofabriform technology concept, impact factors and design features, and put forward a comprehensive analysis of the application of GM technology in the waterway construction.Key words: Geofabriform technology; overview; influencing factors; design features; construction technology

中图分类号：U615文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1. 模袋混凝土技术的概述

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。

2. 模袋混凝土应用的影响因素

2.1施工机械设备问题直接影响工程正常施工和进度。

2.2充灌材料必须满足施工设计要求，否则影响正常充灌施工的进度和质量。

2.3织物模袋质量与工程质量有着密切的关系，在工程应用时，必须首先通过小块模袋的充灌试验来确定模袋的具体型号和尺寸，保证工程正常使用。

2.4设计、应用单位能否全面了解掌握该项新技术工，针对具体工程应用情况具体分析设计，并注意解决以上有关问题，按照有关应用、施工规范要求，保证工程应用圆满成功。

因此应在现有施工工艺基础上，应最大限度地发挥施工机械化和水下施工优势，加快施工进度，降低工程成本，减轻工作强度，充分发挥新技术优势，满足工程设计和生产需要，提高模袋混凝土技术经济效益和社会效益。

3. 模袋混凝土的设计要点

模袋混凝土的设计包括袋材选择、模袋缝制、稳定性校核及抗滑措施考虑等.

3.1模袋材料选择原则

模袋材料的选择是模袋混凝土应用中的首要条件,必须根据工程要求和当地土质、地形、水文、经济、施工条件选择强度较高、变形较小、孔径适宜的模袋材料,才能保证施工的顺利进行.选择的土工模袋应具有较高的强度和一定的透水性,在混凝土自重的压力下,模袋不能破裂,但能将混凝土中多余的水分挤出来,使混凝土的水灰比降低,提高混凝土的早期强度,混凝土在较短时间内能形成硬化体;同时,模袋的平均孔径应小于胶凝材料的平均粒径,不致过多的漏浆,从而保证混凝土的质量.

3.2模袋缝制

模袋为双层织物、四层组织,上下两层土工模袋布起模板作用,中间织入两层不同粗细的丝或绳作厚度加固筋,以控制模板成形厚度.在护岸工程中,模袋混凝土厚度一般为15~20cm;在海堤防护中,厚度一般为30~70cm.每块模袋缝制的总体尺寸要考虑坡长、纵横向水缩率和边界处理要求,如固定模袋的穿管孔、绑扎布条及连接相邻模袋的搭接土工布等.每单元体内留设充灌混凝土的灌浆口,各灌浆口的数量与位置一般均匀分布,每个口进料要求大致能填满10~15m²的面积.每条模袋加工好后,要正反面逐点检查,发现不合格点,要现场拆除重绑.对按坡面加工好的模袋应按顺序编号,并与图纸相对照,发现问题提前修整,施工时对号入座,另加工2~3个模袋以作备用.

3.3模袋稳定性及抗滑考虑

土坡上的模袋不允许在自重的坡向分力下产生滑动,并有要求的安全系数FS,可根据静力平衡条件按下式计算,计算所得的FS應不小于1.5.

4.施工工艺

4.1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。

整坡是施工准备的重要环节。外江堤表层土方主要为粘土，设计坡比为1∶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。

4.1.1定位放线：在河岸上用全站仪确定好河坡顶口轴线，同时测量出河底角开挖线。

4.1.2岸上坡面修整：岸上坡面修整采用钩机和人工相结合的整坡方法。

4.1.3水下坡面开挖：水下坡面开挖抓斗船为液压式，开挖时定期测量水面高程，以水面高程控制抓斗放置深度，采用台阶式开挖法。定期使用施工船定位，测量坡面平整情况，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应及时施工，以防拖延造成坡面变形，整理坡顶及坡底脚处必须开挖深50cm，宽30～50cm的凹槽，使模袋灌实后砼尚未凝固时保证坡面稳定。

4.2铺设模袋

铺设模袋主要分水上铺设和水下铺设，铺设土工织物面积的大小可根据充灌施工进度确定。陆上通过人工从坡顶处采用8号铁丝制成的n形钉固定模袋，自上而下顺岸式铺设，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。

水下一般通过钢管定位并固定上游一端，钢管上扣上一系列绳索确保模袋平顺伸展，沿船边缓慢下放至坡面，通过潜水员顺水流方向铺设。铺设时上一块模袋的下游侧缝有60cm宽的反滤布，此布必须平整地压在后一块模袋下面，以保证搭接接头良好。

4.3模袋砼充灌

模袋砼充灌采用输浆管（Φ5cm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入模袋内，充填按自下而上和左、右、中的顺序进行。在每个模袋单元设4个灌口的基础上加设2个备灌口，若一次充灌不满，打开备灌口再充至灌满。

4.3.1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。

4.3.2潜水员入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入袋口，扎牢后，即开机输送灌注砼。

4.3.3灌注时潜水员在水中站立于袋口位置，定时检查袋口位置是否出现石子堆积，同时还需检查灌注范围是否灌实。

4.3.4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。

4.3.5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。

4.3.6整块袋布灌注结束后，取出固定钢管，清洗泵车及管道。

4.4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。一般养护期为7天，要求在此期间护坡表面处于润湿状态。

5．施工关键要点及质量控制

5.1模袋的搭接和定位

铺设机织模袋应在各片区连接的底面铺非织造土工织物，各片区间连接底面的非织造土工织物采用缝接或搭接，搭接宽度20～30cm，土工织物在坡顶处可用8号铁丝制成的n形钉固定。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。模袋上沿连接松紧器，挂在固定桩上。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。

模袋存在着浮力和水流作用下的漂移问题，顺水流方向铺土工织物时，搭接带亦应固定。解决的办法是在模袋端部增设穿管布，在穿管上加压重，顺流将一端沉入水底，然后由潜水员牵引至设计位置，在充灌前采用砂卵石压重防止浮移，为防止铺设异形模袋产生错位问题，可先以实测桩基墙壁的最大边点和最小边点为特征点在模袋上找出相应点并作标记，潜水员根据标记准确定位。

5.2模袋砼充灌要点及质量控制

模袋砼充灌是工程实施的关键，也是容易出现质量问题的重点环节。混凝土的泵送和灌注不能直接采用硬管，必须通过接头连接硬管和软管，当在水下变换灌口时，水泥浆的流失容易发生堵塞。施工时采取措施尽量缩短泵送软管长度，中间以短硬管相连，变换灌口时将管口堵上可减少水泥浆流失，并尽量减少软管的弯折和颤动，保证该处的顺利泵送。为防止一次充灌不满，模袋混凝土充灌过程中主要注意和解决如下几个问题：

5.2.1为防止过粗骨料进入和堵塞管道，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和流动度（一般要求坍落度为18cm，正負2cm），合格后才能灌入模袋内。具体现象表现为：观察泵送效果，若喷出砼像一根柔软的柱子，直径轻微放粗，骨料不露出和散开，证明泵送效果较好；若喷出一半就散开，说明和易性不好，喷到地面时砂浆飞溅严重，说明坍落度过大，须作调整。

5.2.2为防止泵入空气，造成堵管或气爆，充灌应连续，停机时间一般不得超过20min。当发生供料脱节不能连续供应时，泵机不能停止工作，应每间隔4～5min使泵正反转两个冲程，把料从管道内抽回重新拌合，再泵入管道，避免管道内拌和结块或沉淀，同时开动料斗中的搅拌器，拌和几转，防止砼离析。

5.2.3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。定时检查袋口位置是否出现石子堆积，产生砼输送不流畅，造成压力增大，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。

5.2.4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。

5.2.5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。

5.2.6施工过程中应做好记录和取样、成形，然后进行强度测定。

6．结语

模袋混凝土护岸工程具有整体性好、耐久性好、地形适应性强、施工速度快，并可以在水下铺设充灌施工等特点，通过实践取得良好的成效，具有十分广阔的发展前景。