模袋混凝土在皋陶大桥断面补偿与防护工程中的应用

曹红宗

(安徽省淠史杭灌区管理总局， 安徽 六安 237000)

淠河总干渠皋陶大桥建成后,根据原断面补偿和防护工程要求,右岸需实施预制块混凝土护坡,因现场条件不允许,右侧预制块混凝土护坡无法施工。模袋混凝土施工工艺简易,可水下施工的优势,在国际和其他省份有很多应用实例,故而采用模袋混凝土代替右岸预制块混凝土护坡。

1 模袋混凝土的设计

1.1 模袋混凝土厚度计算

(1)抗漂浮所需厚度可按式(1)计算:

(1)

其中,δ为计算厚度,m;CHw为面板系数,大块混凝土护面,C=1.0,护面上有滤水点,C=1.5;为计算波浪高度,取0.39m;Lw为计算波浪长度,取6.56m;m为斜坡坡率,取2.5m;γc为混凝土或砂浆容重,取24kN/m3;γw为水容重,取9.8kN/m3。δ=3.5cm。

(2)抗冰推力所需厚度。可按式(2)计算:

(2)

其中,δ为计算厚度,m;p为计算水平冰推力;根据SL 744-2016 取180kN/m;t为冰层厚度,取0.6m;m为斜坡坡率,取2.5m;Fs为安全系数,一般可取3.0;H1为冰层以上护面垂直高度,取1.14m;C1为模袋混凝土水上部分与坡面间粘聚力,取85kN/m2;γc为混凝土或砂浆容重,取24kN/m3;f1为模袋混凝土水上部分与坡面间摩擦系数,取0.5;δ=16.9cm。

合计δ=20.4cm。从护坡的结构及耐久性出发,结合已建工程实践,同时考虑施工水平及工艺,决定模袋混凝土护坡的厚度采用20cm。

1.2 模袋混凝土护坡抗滑稳定计算

(3)

其中,Fs为抗滑稳定安全系数,根据边坡的建筑物级别确定;L2为模袋混凝土斜坡段长度,取4.31m;L3为模袋混凝土底部水平段长度,取5m;α为坡角,α=22o;为fcs模袋混凝土与坡面间摩擦系数,应由试验确定,无试验资料时,可取0.5。计算得Fs=2.71。 满足SL274-2001的规定。

1.3 护坡细部构造及边界构造措施

为提高模袋的抗滑稳定性,根据地形和原有边界条件,采用的措施如下:

(1)高程设定。模袋混凝土顶高程49.20m,相比之前的预制块顶高程48.80m(最低保证水位),更好地进行施工作业;

(2)渠底设置。模袋向渠底延伸5m,有效保障河道护底稳定。

(3)边界设计和处理。模袋混凝土设计顶设置断面为30cm×50cm的压顶,20m一段,两侧设置30cm*50cm的模袋隔埂,顶部至设计水位采用连锁砌块生态护坡;

(4)排水设计。在47.00m高程,设置排水管以降低渗透压力。

设计如图1所示。

图1 护坡剖面图

1.4 模袋材料及规格

(1)工程土工模袋。它是由高强度锦纶、维纶或丙纶锦丝经特殊工艺织造加工缝制而成的双层织物袋。技术规格要求如表1所列。

表1 模袋布主要技术指标

(2) 模袋充灌材料。淠河总干渠属寒冷地区,且混凝土护坡又是在冬季进行施工的,温度较低,根据《水工混凝土结构设计规范》,护坡混凝土等级选用C20,这样可满足强度和抗冻要求。

2 模袋混凝土施工

2.1 混凝土配合比设计与施工

本模袋混凝土等级为C20,结合实际和方便施工操作,采用泵送混凝土,要求有极佳的流动性能和抗分散性能,配合比如表2所列。施工步骤为测量、整平→铺设模袋→模袋混凝土灌注→质量检测。

表2 模袋混凝土配合比

2.2 边界处理

模袋混凝土强度达到2.5MPa以上后,进行上部施工和回填压袋沟。

3 实施难点

(1)水下控制难。施工过程中,模袋的敷设、定位、灌注等操作以及每个充灌程度基本都是依靠潜水员来完成,这要求潜水员自身的潜水素质相当高超,还要求潜水员懂得护坡的相关技术参数和要求;

(2)质量检测难。施工过程均在水下实施,基础面处理、模袋铺设等工序的质量检验,难以实际检查、检验;

(3)技术普及低。作为一项新技术,多数技术人员不懂该项技术,对实施的全面把控较为困难。

4 结束语

淠河总干渠皋陶大桥段右岸河堤以及渠道断面经复核,达到设计标准,目前经过2019年主汛期的运行考验,效果良好,达到了护岸的要求。对于模袋混凝土的工艺,需要开展专门的培训,来把握其技术要点和质量控制重点,该项目的应用在淠河总干渠上建设桥梁的断面补偿护岸工程以及无法停水、降低水位的河道护岸工程提供了可值得参考的方式。今后还要对成型的该段模袋混凝土护坡,开展运行观测和维修养护,来提高使用年限。