铰链式模袋混凝土沉排设计与施工

　　防洪。治河铰链式模袋混凝土沉排设计与施工李希宁，孙振杰，孟祥文，李遵栋（山东黄河河务局，山东济南250013）整、反滤布铺设平顺无皱、模袋布水下铺设定位准确，并要考虑充填过程中纵向和横向的收缩。提出了模袋混凝土浇灌前先注射清水，混凝土浇注要由远至近，从上而下，并要及时检查混凝土输送及模袋混凝土成型情况等要求。

　　0.04~0.06mm，反滤材料的保土性应符合：1999铰链式模袋混凝土沉排是应用土工合成材料进行护岸及基础保护的新技术。它是将流动性混凝土或砂浆用混凝土输送泵压入化纤材料编织的双层高强度模袋内，充入模袋的混凝土或砂浆在灌注压力作用下，多余的水分便从模袋中挤出，从而形成不同形状和厚度的混凝土块体。模袋系由锦纶、涤纶、维纶及丙纶原材料制成，具有较高的抗拉强度和耐酸、耐碱、抗腐蚀性等特点，在充灌混凝土过程中起到模板的作用。

　　模袋形式根据两层模袋布之间的联结方式分为两种，一种是混凝土充填凝固后成为整体的整体式模袋；另一种是混凝土充填凝固后形成一个个相互关联的分离式混凝土模袋，因块与块间由模袋内预设好的高强度绳索联结，类似铰链，故也称铰链式混凝土模袋。

　　铰链式模袋混凝土沉排具有较好的整体性和柔性，可适应河床冲刷变形。底部与河床相贴的反滤布对下部土体有可靠的保护作用，可防止土颗粒被水流带走，上层块状混凝土压载体可有效地抵御水流的冲刷，整个结构对工程基础保护十分有效。

　　1铰链式模袋沉排排体设计铰链式模袋沉排排体结构是由反滤布、压载、模袋布、铰链绳等部分组成，设计内容包括：结构形式的选择和结构稳定性校核等。

　　1.1反滤布模袋沉排一般底层采用无纺布（即反滤布）保土，上层采用编织布（即模袋）承载。反滤布既要满足保土性、透水性和防堵性，又要有一定强度。一般选用单层高强机织反滤布。

　　1.1保土性即防止被保护土体流失引起渗透变形。黄河下游河床沙因粉粒含量多，颗粒细，粘聚力小。泺口以下床沙中值粒径为：95为土工织物的等效孔径，mm；办5为土的特征粒径，mm，按土中小于该粒径的土粒质量占总土粒质量的85确定。1.1.2透水性反滤材料应保证渗透水通畅排除，要求为121k 10ks 12沉排压载以沉排压载量大小确定土工模袋的厚度，模袋重应能满足抗浮稳定性和抵抗水体水平冻胀力将其沿坡面推动（护底沉排此项不考虑）抗漂浮所需模袋厚度可按下式估算：121 5；Hw、Lw为波浪高度与长度，m，在河流状态下，Lw=1/10；r为垂直于水边线的护底长度，一般为13. 5~18.0m；m为坡角a的余切；y（。为砂浆混凝土有效容重，kN/m3；Y为水容重，kN/m3.据上述计算出模袋混凝土块体平均厚度应为0.18m.考虑到黄河水流含沙量高，流态复杂，冲刷力强等因素，取模袋厚1.模袋布要求缝制模袋的布要保证混凝土砂浆中的水分能迅速排出，而细骨料又不能穿过，且水泥颗粒流失较少。

　　1.3.1模袋尺寸模袋尺寸是指一次连续充填计算的模袋布的小尺寸，即每块模袋的加工尺寸。它主要取决于模袋的收缩率、缝制模袋34主要施工设备1994-2015ChinaAcadeo咖alElec壮onicPublishingHo采用装ffi机装料I、自自动配料拌和、自动输料至泵I送混凝土的布幅、施工场地和施工能力。按规范121要求单块排体宽度一般不小于10m. 2灌浆通道每个块体纵向布设4条灌浆通道，分别与前、后排块体相联，通道在河床变形时能及时断裂，保证排体随河床变形下沉。

　　3灌注孔每个单元排体上布设若干个混凝土灌注孔。灌注孔的布设需考虑混凝土的泵送距离，一般每个灌注孔应控制4m2的充填面积。灌注孔由厂家按模袋布特性设计加工并直接缝制在模袋布上层。

　　14排体长度计算为保证护岸底部河床达到极限冲刷状态时排体仍能维持稳定，按大冲刷坑深度计算排体总长度。护底沉排排长计算公式为的水深，m 15铰链绳每个块体内沿水流方向布设1根直径8mm铰链绳，沿垂直于水流方向布设2根直径10mm铰链绳。

　　考虑冲刷坑局部形态的特异性，并可能存在粘土夹层，沉排前缘会出现垂直悬挂现象，此时对铰链绳的受力要求高，故以此为控制条件选择铰链绳的强度。黄河上的粘土夹层厚度一般不超过2m，悬挂重量为单位长度沉排重与悬挂高度的乘积。铰链绳的安全系数取2，考虑通道断裂的不同步性及混凝土块水下脉动对铰链绳的磨损，单根绳的小断裂强力应为2稳定分析护底沉排主要进行抗滑稳定和抗水流冲击计算。

　　2.1抗滑稳定排体的抗滑稳定安全系数为12之间的摩擦系数为0.44；Fs为抗滑稳定安全系数，取值不小于2.2排体边缘抗掀动稳定性排体边缘不致被掀起的条件是该处的流速必须小于某临界流速V」2，即度，m排体边缘流速用下式计算：指数，取值为1/3；Vsm为水面实测流速，V（r，则排体边缘不会被掀起。

　　模袋混凝土施工模袋混凝土沉排施工方法根据水利部水利水电工程土工合成材料应用技术规范和有关施工规定，针对工程施工特点，有以下施工要求：模袋混凝土底面基础整平。对起伏过大的河床地形需进行整平（不平度取15cm）。在断流河段，模袋混凝土底面基础应保持整洁，无腐殖物和其他杂物。

　　反滤布的铺设。在旱地或水深小于1.5m的部位可直接铺放。当水深较大时，需用船定位铺设。铺放时保证船只定位准确，船只移动要保持平稳，船的轴线始终垂直于水流方向，同时使反滤布自然展开，平顺无皱，并注意两个单元布的搭接宽度，适当留有余量。

　　铺设模袋布。模袋布的铺设位置、长宽尺寸及各部高程必须符合设计要求。保证布面无折皱现象，松紧度一致。模袋布水下铺放既要考虑模袋定位准确，还要考虑模袋充填过程中纵向和横向的收缩。当水深较小时，可在水中直接铺设，水深较大时将模袋布后端穿钢管，拉至岸边靠近护岸一侧上游，留足锚固部分及收缩量，并固定在葫芦上。每个模袋灌注口处设浮漂一个，模袋前端配重，沉入水中，模袋铺放应从下游往上游，充填完一块铺放一块。

　　模袋混凝土充灌。模袋混凝土充灌是极其关键的一道工序，充灌效果直接影响到混凝土强度，因此，模袋混凝土充灌要做到：①机械安装完毕后，先用高压水泵注射清水湿润料斗、分配阀及管道，然后泵送1：2水泥浆1.5m3，并反复进行两次。同时要注意检查管道接头，以防水泥砂浆外渗。②混凝土灌注必须由远至近，从下而上按照注入口右、左、中的顺序水平、均衡地充灌，充填速度10~15m3/h充填压力不小于200kPa③水深大于1.5m的部位采用流动性较好的砂浆充填，水泥砂子配合比为1：24塌落度为26cm，充填时将附近的灌注口扎紧；水深小于1.5m的部位采用细骨料混凝土充灌，以降低成本。④在模袋混凝土充灌过程中，设专人观察混凝土在模袋中的流态情况，准确判断混凝土的和易性及塌落度。⑤巡视检查混凝土输送管道接头是否漏浆、混凝土在管道内的流动声音等，发现异常及时处理。⑥每充完一排灌注孔后，由于模袋布纵向收缩，需适当放松顶部控制布的手拉葫芦。并应连续浇注，对己完工的岸上模袋护坡浇水养护。

　　系统。主要机械设备有800型自动配料机2台，500型强制式搅拌机2台（1台自动配料机与1台强制式搅拌机相配套）30型混凝土输送泵2台（1台备用）150kW与50kW发电机各1台，另外还有高压水泵、潜水泵等。

　　3.混凝土砂浆配合比设计根据模袋混凝土充灌要求，混凝土砂浆必须具有一定的流动性并满足塌落度的要求，据此设计混凝土的配合比。采用425号普通硅酸盐水泥，碎石粒径小于1cm.为了提高混凝土的和易性与抗冻性，有利于混凝土泵输送和在模袋内畅通扩散，根据经验，每立方米150号的混凝土砂浆添加粉煤灰55. 12kg、减水剂4kg引气剂0. 3.防止可能造成的工地污染可能造成的工地污染主要有两种，一是原材料的散落，二是成品混凝土砂浆的泄露。防护的方法是：原材料由专人保管，专用库棚储藏；成品混凝土砂浆主要是防止管道泄露和充灌模袋的泄露，要建立健全各项规章制度，严格责任制，不使泄露。

　　3.施工中常见异常现象及其处理方法堵塞现象。堵塞常出现于泵送机械料斗、输送管道及模袋内，原因是：①泵送机械运转不正常。应有备用设备，以保证混凝土浇灌的连续。②骨料规格不符合要求。粗骨料粒径大不能超过泵送管道直径的1/3.③充灌料配合比不合适。

　　应严格控制配合比。④气温对塌落度的影响。天热时应给管道洒水降温，防止管道内出现结实段。

　　鼓胀现象3L鼓胀现象常出现在坡底或灌料口。防止方法是灌料至与灌料口齐平时，应停泵待析水后再泵入。有时也由于袋内控制厚度的尼龙绳被拉断造成，这时应暂停泵送，往鼓胀处加载，待袋内料初凝后再继续充填。

　　模袋块之间接缝不密。施工不善会出现两块模袋靠接不紧。可采用高强拉链先将两块模袋联好，再进行泵送料。也可以在泵送料前先将两块模袋的底角靠紧并予以固定。

　　模袋充填不饱满。出现此现象应打开原灌口再行补灌。未灌入部位要另开灌注口补灌，灌注口应放在未灌入处的中间并在边缘缝纫线处。

　　水下施工要特别注意水下潜水员施工安全，避免水下各种管、索缠绕，危及生命安全31.