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模袋混凝土


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简易模袋混凝土护坡设计与施工
范世平
$ 汾河上游干流河道治理工程项目部 ( 文 摘: 本文介绍了简易模袋混凝土的护坡设计与施工工艺。 采用编织布模袋作为混凝土

或砂浆的临时模具, 施工方法易于掌握, 造价低, 所需设备简单, 施工速度快。解决了抗冰 推、 冻张、 地基不均匀沉降等问题。特别适合河道护岸以及水库土坝护坡工程。 关键词: 简易模袋混凝土; 设计; 施工 中图分类号: .5""" 文献标识码: 6

简易模袋混凝土又名编织布模袋混凝土,是一 种习惯叫法,内部充填物一般为细石混凝土或砂 浆。最初是针对季节冻土区河堤岸和水库土坝护坡 工程不均匀沉降和冻胀问题而提出的一种新的模袋 混凝土护坡技术,是由吉林水利厅陈关庆同志最早 提出的。 与机制模袋相比较具有造价低, 灌填方法简 单, 节约设备投资, 便利施工等特点。 解决了抗冰推、 冻胀、地基不均匀沉陷等问题,提高工程耐久性。 "))" 年 ’ 月,我省首次在汾河上游干流河道治理工 程宁武头马营段和静乐县城段采用了这一施工工 艺, 共完成模袋混凝土 %- & 万 7" 。 由于模袋混凝土依 据自身压力充胀成型, 其外形因模袋式样而变。 整个 施工护坡成型后, 凸凹有致、 整齐美观, 在上游治理 汾河段形成了一道亮丽的风景线。 % %- % 编织布模袋混凝土护坡工程设计 编织布模袋的类型 编织布模袋即聚丙烯编织布模袋, 有两种类型, 一种为有排水点型,适用于背坡面水压力较大的护 坡工程,一般平均厚度 %!87 以下; 一种为无排水点 型, 适用背坡面水压力较小的护坡工程, 平均厚度一 般在 %" 9 ")87。治汾工地采用无排水点型模袋,平 均厚度为 %"87。 %- " 编织布模袋护坡的反滤层 编织布模袋只是一种使混凝土或砂浆按设计形 状要求成形的临时模具, 耐久性差, 接缝多, 不能保 证其长期稳定。因此,必须在下面铺设土工织物滤 层,以防止基土流失。滤层一般采用针刺无纺土工 布,单位面积重 #)) 9 &))4 : 7 ,对于水深较大波浪
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滤层设计中主要控制指标是土工布的渗透系数和等 效孔径。 %- # 护坡模袋混凝土工程的设计内容 主要包括:模袋规格设计、护坡平均厚度设计、 护坡边界处理设计、 配筋设计、 混凝土或砂浆配比设 计等参数。 %- & 编织布模袋设计 对模袋编织布的强度、 渗透系数、 等效孔径有专 门要求,模袋的尺寸规格要根据护坡混凝土的平均 厚度通过计算和灌填试验确定。 %- &- % 编织布的强度 编织布的强度 . 视护坡厚度及小时充填高度大 小而定。 厚度及小时充填高度较大, 模袋所承受的压 力越大, 要求编织布的抗拉强度越高。 可以用下式计 算: ! " !"7 #% #" 式中: — 编织布允许抗拉强度 $ ;+ : 7 ( ; !—— — 混凝土或砂浆的侧压力系数, ! < )- = 9 !—— )- *; — 混凝土或砂浆的容重,;+ : 7# ;砂 "7 < "7 —— "%- >;+ : 7# ; — 护坡最大厚度 $ 7 ( , 取平均厚度的 %- ! 9 #% —— %- = 倍; — %? 内护坡充填高度 $ 7 ( , #" —— #" < & 9 !7。 对于平均厚度 )- %!7 的模袋护坡,编织布的要 求强度大约 ");+ : 7。 %- &- " 编织布的渗透系数 为了使混凝土或砂浆灌浆后多余水分能及时排 出,编织布的渗透系数 @ 应满足 $ < % A %) B " 9 % A

冲刷严重的水库, 一般取 &))4 : 7" 以上的无纺布。 反 ? !"?

第 " 期 # 总第 $%& 期 ’ ())" 年 * 月 $) 5 " 67 8 9。 $- %- " 编织布的等效孔径

范世平: 简易模袋混凝土护坡设计与施工

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! @ $- ( = $- "。 由于土工织物之间的摩擦系数较小,如编织布 模袋和无纺布垫层之间的摩擦系数只有 )- % 左右, 靠自身摩擦稳定系数可能不够, 在这种情况下, 应结 合边界处理在顶部和基脚采取抗滑措施。治汾工地 采用顶部混凝土压边, 底部铅丝笼石护脚, 护脚深度 应伸入基脚冲刷线以下 )- !7。这样既保证抗滑稳 定, 同时又防止坡脚冲刷。 $- A 护坡边界处理设计 为了防止模袋混凝土护坡因侧翼、 顶部、 坡址等 边界侵蚀破坏, 处理好边界是非常重要的。 上下游侧 的边界 # 包括临时边界 ’ 必须开沟, 把部分模袋混凝 土埋入沟中, 然后用混凝土压边。 $- * 模袋混凝土的强度和配合比设计 $- *- $ 模袋混凝土的强度设计 机灌模袋混凝土的 (*; 强度较普通试模成型混 凝土 (*; 强度高 %)< = ")< 。简易模袋混凝土应比 机灌强度低, 从治汾工程应用情况来看, 其强度较普 通试模混凝土 (*; 强度高 ()< 左右。建议折算比按 ()< = $!< 考虑。如在寒冷地区护坡模袋混凝土的 耐久性要有较高要求, 一般要快冻 $)) 次以上。 在我 省北部地区施工, 建议按 B()、 C$)) 考虑。 $- *- ( 编织布模袋混凝土的配合比设计 ,’ 根据治汾工地的施工经验,考虑有关材料对 " $(67 的护坡面建议用表 $ 砂浆配合比。
表$ 厚度 # 67 ’ 水泥 8 砂 #6 8 9’ 砂浆配合比表 水灰比 #E 8 9’ 流动值 #9’ 砂细度 模数 (- % = (- * 引气减 水剂 木钙 "H

为防止漏水泥浆,要求等效孔径 +&! :;*! ,即允 许少量水泥泌出,而不允许砂粒流出。;*! 为砂粒粒 径。 $- %- % 灌填后编织布模袋的纵横向收缩率 经试验和已有工程测定,灌填后编织布模袋的 纵收缩率约为 $< , 横收缩率为 !< = $(< 。 $- %- ! 编织布模袋的加工生产与定货 编织布模袋由于易老化,生产与施工必须有序 的衔接起来, 模袋生产与施工不得超过 > 个月。 承包 商在施工前要根据设计提供的护坡平均厚度及模袋 类型、 数量及时定货。 治汾工程采用的是吉林省水利 实业总公司生产的模袋。 $- ! 模袋混凝土平均厚度设计 $- !- $ 护坡平均厚度的定义 模袋混凝土护坡的厚度是不均匀的。有排水点 的编织布模袋混凝土其最大厚度为平均厚度的 $- ! = $- > 倍。平均厚度为灌填混凝土量除以护坡面 积求得 # 见图 $ ’ 。

$- !- ( 护坡平均厚度的确立 护坡厚度是决定工程造价和安全的主要因素。 护坡厚度设计主要考虑坡面自身已经稳定的前提下 护面的抗侵蚀能力及外力对表面结构的破坏。外力 主要指地基渗透压力、 波浪压力和冬季冰层推力。 编 织布模袋混凝土护坡厚度,建议不小于 $)67。设计 厚度通过结构计算确立。计算初冬期抗冰推向上滑 动破坏厚度 ?$ , 初冬期抗冰推剪力破坏厚度 ?( , 非冰 冻期波浪冲击强度所需厚度 ?" ,抗波浪浮起稳定厚 度 ?% , 取其最大值作为设计厚度。 $- > 护坡下滑稳定分析 在堤坡自身稳定的条件下,护面的下滑稳定主 要取决于护面与土坡之间或模袋与无纺布之间的摩 擦稳定, 即滑动力和摩擦抗滑力之比。 抗滑安全系数 (- $ $- &

$( $D "- ) )- A () F ( 水泥用量 砂 水 # G4 8 7" ’ # G4 8 67" ’ # G4 8 67" ’ %>$ $ "*" "("

编织布模袋混凝土护面的配筋设计 为保证模袋混凝土护面在地基不均匀冻胀、不

均衡沉陷及温度收缩等产生的裂缝条件下仍能正常 地工作,在垂直高度小于 "7 的坡面, 每列模袋混凝 土中配置一根 !$)77 钢筋。 钢筋必须置放在模袋混 凝土中部。 ( 编织布模袋混凝土护坡施工程序及注意事项 设计要求平整坡面, 挖坑削坡, 填方坡面要压实。 放线定位 放线定位包括: 堤肩线定位、 堤脚线定位、 坡边 线定位。 堤肩定位线可以确定模袋的灌注高程; 堤脚 ?!"?

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定位能够控制成型模袋的下边线,使其达到设计要 求; 边坡定位线决定所灌注模袋能否与堤轴线垂直, 当所铺设模袋与堤轴线不垂直时,随着灌注的模袋 不断延长, 误差不断积累, 会出现模袋倾斜坡面, 直 接影响模袋工程的安全及美观程度。 (- ( 反滤料土工布铺设 块与块之间搭接长度按设计要求搭接,沿水流 方向上游片压下游片,两片土工布搭接处用 *Q铅丝 制成的门字钉钉住, 门字钉宽 ()?A, 长 %!?A, 土工布 铺设放线定位按设计要求。 (- # 模袋之间的搭接 为使两片模袋结合紧密,要求搭接的绳与绳之 间要系紧, 严禁出现松扣、 漏扣现象。尤其注意搭接 要短边与长边相接。搭接完毕后将焊有架立的钢筋 插入模袋。 插入钢筋时注意使钢筋居中, 要轻插轻放 不要刺破模袋,同时钢筋支架尽量摆放到模袋的中 间位置, 以免灌注时发生堵塞问题, 铺设的两片模袋 中间要留 R S T?A,以备模袋收缩后两片之间能结合 紧密。 (- " 模袋的固定 为了使模袋在灌注过程中不出现下滑,在模袋 铺设完毕、 钢筋插入之后, 在距堤肩线下两个袋的位 置用四根长 !)?A 的钢钎分别打入模袋中间的四个 排水点部位, 固定在边坡上。 (- ! 模袋进料口与料斗的摆放 模袋的进料口两侧用剪刀将模袋上下片中间剪 开 #)?A 左右, 然后将下片拉紧后用两个钢钎固定住

以防模袋滑动。 以上工序完毕后, 再将料斗的出口分 别插入模袋的进口; 摆正料斗固定模袋上片, 以便砂 浆灌注顺畅。 (- R 砂浆配比及灌注要求 用 %U # 的水泥砂浆,水灰比控制在 )- T S )- T! 之间, 水灰比过小, 砂浆流动性差, 灌注困难; 水灰比 过大, 砂浆流速高, 易发生爆袋, 也容易出现砂浆排 水凝固后模袋表面塌陷, 既影响施工质量, 又影响工 程美观。砂的细度模数宜控制在 (- " S (- * 范围内, 施工过程中应剔除大于 !AA 的卵石,确保注入过程 顺畅。 (- T 施工中模袋高度、 灌注部位、 灌注速度的控制 操作人员应做到:$ % ’ 尽量使模袋口同时进料, 平 均 厚 度 %(?A 的 模 袋 最 大 高 度 应 控 制 在 %* V 用木棒轻按上一个 )- R?A。当某一个袋高度不够时, 模袋, 直到达到设计高度为止。 $ ( ’ 当某一个袋过高 时, 操作人员应及时通知灌注人员封闭此袋进料口, 灌注其他袋, 稍后再同时灌注。 (- * 模袋出现问题的处理方法 $ % ’ 模袋出现爆袋后, 上面应立即停止灌注, 将 爆裂处及时塞住, 待模袋稍稍凝固后再缓慢灌注, 初 凝后将模袋剪开人工修复。 $ ( ’ 模袋灌注时发生堵塞或水灰比小不流动时, 可用圆木棒、 钢筋进行疏通, 同时调整水灰比。
作者简介: 范世平, 男, %&RR 年生, %&** 年毕业于武汉水利电 力学院治河系, 高级工程师。 W 收稿日期: ())# E )# E )# X

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