三溪口船闸湖边坑出口土石方开挖及模袋混凝土施工技术

王进波

（中国葛洲坝集团建设工程有限公司，云南 昆明650217）

1 工程概况

三溪口船闸位于浙江省青田县三溪口水电站右岸，上闸首位于枢纽挡水线上，左右侧分别与泄洪闸和右岸连接坝相连。船闸工程由上下闸首、闸室和上下游引航道组成。工程区均为中密—密实的粉细砂、砂卵砾石、含少量泥砂砾卵石和含泥砂砾卵石等，覆盖层总厚度32.0 ～60.5 m。

湖边坑出口位于三溪口船闸右侧，其出口右侧边坡为斜坡式结构，共分为三级，坡比均为1 ∶2，其中坡顶标高约▽21.0 m，在▽9.5 m及▽15.0 m高程设有马道平台。坑底开挖高程为▽2.6 m ～▽8.1 m，宽36 m（在三期围堰外的宽度为19 m）。▽7 m高程以下设有400 mm厚的模袋混凝土，模袋充灌混凝土为C25 水下混凝土，▽7 m高程以上为常态混凝土护面。

在下游库区青田水利枢纽放水期间，湖边坑出口抛石防冲槽及底板局部已开挖到位，尚有部分底板及边坡未开挖到位，剩余的砂砾石开挖工程量约3.4 万m3。下游库区青田水利枢纽蓄水后，▽7 m高程以下位于库区水位以下，需进行水下开挖及模袋混凝土施工。

2 土石方开挖方法

2.1 施工准备

结合工程的实际情况，编制合理的施工方案并向作业人员进行技术交底。开挖前，先标识出设计开挖边线及开挖高度，然后用反铲将开挖区内的植被清除，局部配合人工清理。植被清理后，将表土挖运临时堆土场外侧堆放。同时，要做好开挖区周边的截排水工作，将外来水引排至开挖施工区外，以防雨水漫流冲刷导致边坡垮塌发生。

2.2 施工原则

湖边坑出口处全部为砂卵砾石覆盖层，用挖掘机可直接开挖到位，不需爆破作业。开挖时分为河道水位以下和河道水位以上两部分进行，其中河道水位以下部位采用加长臂挖掘机一次性开挖到位；河道水位以上部位采用普通挖掘机自上而下分层开挖方法进行，开挖料由自卸汽车直接运至项目部砂石骨料加工场备用。

2.3 施工程序

测量放线→坡顶截水沟修筑→临时施工道路修筑→Ⅰ区块开挖→Ⅱ区块开挖→Ⅲ区块开挖→检查验收。

2.4 施工分区及分层

根据场内施工道路布置和开挖部位地形特点，拟将湖边坑出口土石方开挖分为3 个区块，其中Ⅰ区块开挖先施工，待其模袋混凝土浇筑至▽7 m 高程后，再进行Ⅱ区块开挖及其模袋混凝土浇筑，最后进行Ⅲ区块开挖及护坡混凝土浇筑。对Ⅲ区块开挖厚度较大部位，采用由上至下分层开挖，分层厚度一般为2 ～3 m（见图1）。

2.5 开挖方法

Ⅰ区块的开挖施工从下游往上游方向采用加长臂挖掘机进行水下开挖，加长臂挖掘机停靠在右侧▽6.5 m 高程临时施工道路上直接水下开挖至▽1.5 m高程，开挖料通过布置在▽7 m ～▽9.5 m高程通往钢栈桥处的临时施工道路进行运输。该区块施工拟配置1 台斗容1 m3的18 m 加长臂挖掘机进行开挖，2 台20t 自卸汽车运输，开挖方量约为950 m3（见图2）。

Ⅱ区块的开挖范围较大，加长臂挖掘机停靠在右侧▽7 m 高程的施工道路上以及左侧混凝土防渗墙外侧▽8 m 高程的施工道路上不能对所有开挖区域进行全覆盖，为此需在右侧▽6.5 m/▽7 m 高程施工道路外侧填筑1 个5 m 宽的施工平台。加长臂挖掘机停靠在该施工平台上可以一次性开挖至设计高程，开挖料通过布置在▽7 m ～▽9.5 m 高程通往钢栈桥处的临时施工道路进行运输。该区块施工拟配置1 台斗容1 m3的18 m 加长臂挖掘机进行开挖，2 台20t 自卸汽车运输，该区块开挖方量约为4 640 m3。Ⅱ区块中抛石防冲槽开挖通过加长臂挖掘机交替进行，防冲槽经监理验收合格后，采用加长臂挖掘机进行防冲槽抛石作业，防冲槽顶面抛石粒径不小于0.5 m（见图3）。

Ⅲ区块开挖全部在河道水位以上进行，开挖设备布置及临时施工道路布置较灵活，开挖时采用自上而下分层开挖，拟配置3 台斗容1.6 m3普通型挖掘机进行开挖，12 台20 t 自卸汽车运输，该区块开挖方量约为2.8 万m3。挖掘机削坡时，表面预留0.2 ～0.3 m 厚砂卵砾石料暂不开挖，待混凝土浇筑之前，采用人工的方法将表面预留料修整至设计开挖线（见图4）。

3 模袋混凝土施工方法

3.1 工艺流程

施工准备→基础验收→模袋验收与铺设→固定模袋→灌注混凝土→检查→初凝后表面冲洗→养护。

模袋施工作业方法为“先铺后灌、先坡后底”，水下施工时专业潜水员配合作业。

3.2 模袋混凝土施工

3.2.1 混凝土水平及垂直运输

本工程混凝土由项目部自建的拌合楼进行拌合供料，混凝土运距较短，采用2 辆搅拌车进行水平运输，混凝土由汽车泵直接灌入铺设到位的模袋中。

3.2.2 模袋规划

根据设计图纸技术指标及参数要求，采购质量合格的模袋。模袋布应选用正规厂家生产的高强机织土工布，其抗氧化、抗酸碱及抗磨损性能等指标应符合设计及规范要求。

3.2.3 模袋铺设

模袋混凝土平面结构尺寸宽窄不一，属于异型模袋。模袋加工运到工地后，应在平整场地对模袋进行试拼装，检查模袋规格、型号和性能等是否符合设计要求；另外制作模袋时应考虑预留一定的收缩量。

模袋铺设时选在下游库区青田水利枢纽发电后低水位期间进行，模袋用装载机运输至现场，从模袋顶部位置开始顺坡面向下铺设，对岸人员通过模袋端部系绳向河中展开，安排专业潜水员对水下部分进行铺设定位。模袋顶部通过打入砂卵砾石中的钢管桩固定，以防止混凝土灌注时模袋下滑。

3.2.4 模袋混凝土灌注

混凝土灌注前，对铺设好的模袋验收合格后，方可进行混凝土灌注。在边坡和底板充灌混凝土时，施工人员应密切注意定位桩和模袋的抗滑稳定性（可预先在模袋铺设的坡顶端开挖沟槽放置模袋上缘并充灌混凝土），有无漏洞等突发情况，如有，则应做应急处理。水下部分的充灌应由专业潜水人员下潜进行充灌袖口与泵管的绑扎，同时负责水下部分模袋充灌混凝土的查探工作。

泵灌速度和泵灌压力应控制适宜，其值太小，混凝土在模袋内不易密实；其值太大，模袋容易胀破。充灌次序依据工艺试验及现场实际充灌情况进行调整，应密切观察灌口充填范围内的饱满度，近饱满时，可暂停5 ～10 min，待模袋中水分和空气析出后，再充填至饱满。填充效果应以模袋饱满密实，无灌注不足或超灌为准。

充灌结束后，应将充灌袖口系紧，防止混凝土外溢，同时用清水将水上部位模袋表面水泥浆冲洗干净，以免影响后期模袋混凝土外露部位整体外观效果。

3.2.5 养护

河道水面以下的模袋混凝土不需要养护，灌筑成型的混凝土可在水中直接凝固硬化，河道水面以上部位的模袋混凝土在浇筑完成后要安排专人及时进行养护，确保模袋表面保持湿润，模袋混凝土的养护时间不得少于28 d。同时，在模袋混凝土强度达到3.5 MPa之前，模袋混凝土上面不得上人和码放重物。

4 施工过程中应注意的事项

（1）模袋混凝土施工涉及到危险性较大的水下作业，因此必须制定专门安全管理措施方案，尤其要编制潜水事故应急措施，必要时要进行现场演练。施工时，要加强对供氧设备的检验，潜水人员要做到持证上岗，专职安全管理人员应在现场监督实施，避免安全事故的发生。

（2）水下基础面处理是混凝土模袋施工前的重要准备工作，直接决定着模袋混凝土整体观感质量，在基础开挖施工过程中，要经常检测开挖面高程，以指导施工，及时纠偏。水下部位开挖时可适当超挖，后期通过回填碎石进行基础修坡整平。在模袋铺设前，要认真检查基底高程、边坡坡度及平整度等验收指标，各指标验收合格后方可开始模袋铺设。

（3）水下混凝土和易性的好坏对模袋混凝土施工质量有较大影响，施工前应根据设计强度、施工条件、原材料供应情况等做好混凝土配合比设计工作，施工时应用坍落度不小于160 mm的大流动性混凝土进行灌注。

（4）模袋充灌口处的袖口在混凝土泵送时受力较大且受力复杂，加工模袋时应严格控制袖口缝制质量，必要时在袖口部位增设拉筋（化纤绳）作加强处理，以防治袖口处发生爆裂事故。

（5）受河道水流、水位等外界环境条件的影响，铺设验收合格后应及时进行混凝土浇灌，否则，在灌注混凝土前应对铺设好的模袋重新进行检查验收。

5 结 语

结合三溪口船闸湖边坑出口现状，利用项目部现有的施工设备解决了河道水位以下土石方开挖问题，同时通过模袋混凝土的有效实施解决了湖边坑出口护坡防护问题。模袋混凝土具有施工简洁方便、施工速度快、施工费用较低、整体性好、成型效果美观等优点，值得在水利工程建设中大力推广应用。