模袋混凝土技术在航道岸坡除险加固工程中的应用

杨勇 尹桂平 李结华

摘 要：通过对常用岸坡防护措施的优缺点分析，结合南京市某航道岸坡除险加固工程案例，本文详细介绍了护坡加固方案的设计、施工工艺流程。模袋混凝土护坡的优点比较明显：一次充灌成型，施工简便、速度快，机械化程度高，防护坡面面积大、整体性强、稳定性好，防冲刷效果较好，可以水下施工，不需设置围堰等。

关键词：模袋混凝土;岸坡;除险加固

中图分类号：U61             文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）08-0085-03

航道是以组织水路运输为目的所规定或设置的船舶航行通道。由于河道水流冲刷、船行波侵蚀等因素，航道岸坡往往面临着结构破坏、变形失稳等问题，这关系到河道堤防稳定、航道运行安全。因此，航道岸坡需要根据实际情况定期进行除险加固措施，维护岸坡稳定安全。

1 岸坡防护措施概述

相关研究及实际应用表明，常用的岸坡防护措施包括两类：一类是实体抗冲防护，另一类是减速不冲防护[1]。目前内河航道中常用的是实体抗冲防护措施，包括：抛石防护、模袋混凝土防护、软体排防护以及赛克格宾防护等，主要优缺点对比如下：

2 工程概述

南京市某航道建于上世纪七十年代，根据文献记载，当年开挖过程中在切岭段发现中生代次火山岩系风化物，经薄片鉴定为安山玢岩，并已产生了较强烈的蒙脱石化。蒙脱石具有强烈的吸附性和遇水膨胀的特点。据此，当年采用了防渗、防岩体风化和防隆胀等综合处理方案，本工程段边坡处理具体方案为：在膨胀性岩土坡面上回填一层1.5m厚的粘土，再铺一层0.5m厚浆砌块石。

航道开通后未进行过系统整治，近年来河道两岸浆砌石护坡砌石脱落破损，水位变动区护坡冲刷严重，影响堤坡稳定及河道通航安全，需要对问题严重岸段进行除险加固。

3 护坡加固方案

3.1加固方案选择

本工程涉及河段位于切岭段，水面相对较窄，岸坡较陡;河道行洪、通航功能要求尽量减少对河道断面的占用;施工过程中，河道水位不能降低，不能断航，需要进行水下施工。根据表1中常用实体抗冲防护措施的优缺点分析，结合本工程实际情况，确定采用模袋混凝土对现状岸坡进行除险加固。

3.2加固方案设计

3.2.1模袋混凝土护坡厚度确定

因模袋混凝土厚度是不均匀的，最大厚度与系绳处最小厚度有一定差别，一般所提的模袋混凝土护坡厚度为平均厚度[2]。根据相关规范及文献，模袋混凝土厚度的制约因素主要是抗漂浮能力。根据《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225-98），抗漂浮所需厚度按下式计算：

式中：c为面板系数1.0;Hw、Lw为波浪高度与长度（m）;Lr为垂直于水边线的护面长度（m）;m為坡角α的余切;γc为砂浆或混凝土有效容重（kN/m3）;γw为水容重（kN/m3）。根据以往工程经验，结合常用模袋混凝土厚度0.15～0.25m，本次取模袋混凝土厚度为0.2m。根据相关规范要求，结合本工程运行环境及工程等级，要求模袋混凝土强度不小于C25。

3.2.2模袋材料技术要求

根据确定的模袋混凝土厚度，计算确定模袋材料的单位面积重量、抗拉强度、延伸率、渗透系数、等效孔径等参数，并通过试验确定[2]。模袋材料的抗拉强度与模袋厚度、单位时间充填高度有关。模袋的单位面积重量与抗拉强度有关。材料渗透系数的确定需要考虑混凝土浆灌入后多余水分的及时排出。等效孔径的选取应从防止浆液中砂粒外流的角度进行考虑。本工程模袋材料主要技术指标见表2。

3.2.3护坡稳定计算分析

根据《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225-98），对水下模袋混凝土护坡进行稳定计算分析。

式中：L2为坡面模袋长度（m）;L3为坡脚以外模袋长度（m）;m为边坡系数;α为斜坡倾角;H为护面高度（m）;fcs为模袋与坡面间的摩擦系数，应由试验测定。Fs为抗滑稳定安全系数。选取工程段典型断面进行稳定计算，Fs>1.3，满足1级堤防规范要求。

3.2.4模袋混凝土护坡设计

本次对工程河段两岸迎水坡高程8.0m至河底采用模袋混凝土护坡，上部设素混凝土格梗，尺寸400mm×500mm（宽×高），用于固定模袋上缘。模袋混凝土护坡铺设前，应对标高8.00m以下水下浆砌石护坡表面进行清理，对现状护坡破损、松动处用块石填筑。

4 混凝土配合比设计要求

水泥浆量不仅要满足泵送要求，还要满足模袋填充要求，一般占混凝土总量的30%左右。

砂率的确定要考虑混凝土的强度要求，一般模袋混凝土的砂率在50%左右。

石子最大粒径是根据模袋混凝土的厚度来决定的，石子过大不宜充灌模袋，本工程最大粒径选取20mm。

模袋混凝土拌合物需要较多的胶凝材料，可以掺用一定量的粉煤灰。

掺入混凝土高效减水剂或泵送剂，可减少用水量，节约部分水泥，增加和易性。

5 施工工艺流程

（1）基础开挖及坡面整理。按照设计，在迎水坡8.20m标高位置开挖格埂沟槽。坡面平整度控制在150mm内。

（2）铺设模袋。将模袋（宽度12m/块）均匀摊铺在坡面上，不能有折叠、卷曲、覆盖等现象，并预留收缩余量。

（3）混凝土充灌。混凝土充灌采用拖泵，灌注前润湿管道，输送混凝土至管口后停止输送。施工人员将软管口插入模袋口，扎牢后开机输送灌注混凝土。充灌速度控制在4～5m/h（充填高度）范围内，充灌压力控制在0.2～0.3MPa范围内。施工人员站立于袋口位置，时刻检查灌注情况，发现问题及时解决。灌注将近饱满时，应暂停5～10min，待模袋中的水分析出后，再灌注至饱满[3]。相邻模袋接缝采用人工缝制土工布，土工布与每块模袋搭接宽度不小于500mm。

6 结语

（1）本工程已建成，目前运行情况良好。

（2）模袋混凝土护坡在河道护岸工程中已有较多应用，建议制定专门的模袋混凝土护坡技术规范、施工规程和验收标准。

（3）今后应加强对已建模袋混凝土护坡运行状态的监测，同时进一步加强对模袋混凝土技术的应用研究。

参考文献：

[1]房世龙.江河航道岸坡防护工程的措施研究[J]，南通航运职业技术学院学报，2009，8（3）：84-87.

[2]任重琳，任传栋，王志真，孙炎渤.模袋混凝土护坡设计[J]，海河水利，2013，（1）：35-37.

[3]陈大洪，杨以琼.模袋砼在河道护坡工程中的应用研究[J]，城市建设理论研究（电子版），2015，5（18）.