泰州市模袋水下护坡
模袋混凝土护坡结构设计
①模袋形式的选择。根据本工程等级、施工条件、风浪和水流状况,堤岸护坡的混凝土模袋选用机织模袋,形式为带排水点型。
②厚度确定。模袋混凝土护坡主要承受风浪荷载。在寒冷地区还有冬季冰推力作用。而地处广东的大部分地区都很少出现结冰,因而模袋混凝土护岸的厚度主要是有满足抗波浪稳定要求的板厚确定。按《堤防工程设计规范》[3]按混凝土板整体稳定所需的护面板厚度t计算,计算公式如下:
式中t为混凝土护面板厚度(m);η为系数,取0.075;H为计算波高(m),取1.0m;rb为混凝土板的重度(kN/m3),取2.35;r为水的重度(kN/m3);L为波长(m),取0.8m;B为沿斜坡方向(垂直于水边线)的护面长度(m),取3m;m为斜坡坡率,m=ctgα,α为斜坡的坡角,取m=2。则t=0.075*1.0* =0.19m,取t=0.2m。
③抗滑稳定性校核。由于模袋混凝土与波面土为两种不同的材料,它们的物理及力学性质都截然不同,它们的界面的粘聚性能有所降低,因此模袋混凝土与波面土之间的界面为*危险的滑动面。计算公式如下:
Kcs=(L3+L2cosα)fcs/sinα =(1+1.11* )*0.5* =2.24>1.5
式中 Kcs为模袋与堤土间的抗滑稳定安全系数;fcs为混凝土模袋与模袋砂模袋之间的摩擦系数;α为堤坡角;L3为模袋混凝土护坡的坡面长度;L2为模袋混凝土在坡角的水平长度;抗滑稳定安全系数K值不得小于1.5[4]。
3模袋混凝土施工
3.1模袋混凝土施工工艺[5]
①施工工艺流程如下图2。②测定模袋砂围堰边角坐标及海底基面高程,并利用船只打深铁杆进行测量定位。进一步了解水文地质情况,掌握**手资料。③组织机械设备进场,并进行维修保养,使之保持完好性能。④组织专门施工班组,进行技术交底,在施工组织设计方面,请有关专家进行技术论证。⑤备足施工材料,确保材料供应。
3.2施工方法
3.2.1整坡
模袋混凝土施工基础为模袋砂,外侧设计坡比为1:2。①定位放线:在海岸上用全站仪确定好模袋混凝土边角线。②岸上坡面修整:岸上坡面修整采用人工码砌小沙袋的整坡方法。③水中坡面修整:岸上坡面修整采用潜水员码砌小沙袋的整坡方法。
3.2.2模袋混凝土施工设备及潜水人员配备
①砼生产系统:配备一台750升拌和机及相应配料工具组成砼生产系统以及保证满足设备运行的供电系统。②砼灌注系统:HBT60型输送泵一台,以及有关配套的输送硬管、软管。。。③施工用船:定位用船一艘,潜水员也使用该定位船。模袋铺设用小船一到两艘,同时供测量使用。
3.2.3砼组成材料要求
使用石子粒径要求不大于3cm,混凝土的坍落度要求为22左右,因此单位水泥用量较大。为防止输送时进离析,黄砂采用中粗砂。
3.2.4模袋的定位铺设
施工后的模袋能否密盖土坡面,模袋定位好坏是关键。模袋纤维柔性很好,铺设三面为水,一面为上岸。铺设时上口边用槽钢扣牢,槽钢由链条葫芦连接于 钢管桩上,底口边及两侧用缝制的拉结带扣牢钢管,使模袋充分拉展开。钢管上扣上一系列绳索保证使模袋伸展,沿船边沿缓慢下放至坡面。模袋铺设时自上游往下游敷设。敷设时上一块模袋的下游侧缝有60cm宽的反滤布,此布必须平整的压在后一块模袋下面,此项工作由潜水员在水下进行,以保证搭接接头良好。
3.2.5模袋砼充灌
①灌注前首先拌和砂浆润湿管道,然后输送砼至管口后,停止输送,再用 绳索扣牢管口悬吊于施工船边沿。②潜水员人水后摸准模袋灌注口,指挥水上吊放泵车软输送管口吊放至模袋灌注口后由潜水员将软管口插人袋口,扎牢后,即开机输送灌注砼。③灌注时潜水员在水中站立于袋口位置经常检查袋口位置是否出现石子堆积,产生砼输送不流畅致使压力增大,导致加固筋和模袋布胀脱,产生灌注厚度 加大的现象,影响表面美观。同时还需检查灌注范围是否灌实。④灌注好一个缝制隔层单位后,由潜水员指挥泵车停车,松开模袋灌注袋口扎绳,抽出灌注管后迅速扎牢灌注袋口,同时将输送管口移插至下一袋口。⑤充灌程序采用自下至上的充灌方法,模袋在充灌进后,模袋布会出现膨 胀拉紧,此时需调整上口边固定槽钢的拉紧葫芦,做好张力放松工作,以防模袋灌注不饱满。⑥整块袋布灌注结束后,取出固定钢管,清洗泵车及管道。⑦完成后的模袋砼坡面,须做好养护工作。
4质量控制及注意事项
4.1质量控制与检验
①模袋生产厂家应按批提供出厂合格证、国家认可的质量检测单位出具的技术性能鉴定书或试验报告。模袋出厂前,到厂家对模袋的规格尺寸、缝制质量和外观等进行检查,并在到场后按有关规定抽检,合格后方能用于工程施工。②模袋混凝土强度采用在充灌口按有关规定取样,先灌入相同材质的小模袋(15cm×150cm)中,吊置10~20min,取出再装入标准试模成型的方式检验。模袋护坡护底的允许偏差、检验数量和检验方法按有关规定严格执行。
4.2 注意事项
①在下设模袋的同时,必须用细绳将每个灌注口用活结扎好,细绳的另一端悬挂在用浮标浮在水面上,以减少潜水员在水下寻找灌注口的时间。②混凝土灌注前应用清水冲洗湿润管道,然后用水泥砂浆润滑管道。③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。④每个灌注口灌注结束后,必须用绳子将灌注口扎死。⑤在更换灌注口时,水上安排人员协助潜水员工作。⑥必须保证混凝土泵的运行可靠性,一旦产生堵管现象,应及时处理。
5施工感受
①模袋混凝土可以水下施工,具有不需要筑拆围堰、排水、断航等优点。②施工机械化程度高,可缩短工期,整体面积大,一般可达80m2以上,特别是模袋具有一定的透水性,在充填料受压后,能将进(或砂浆)中多余水份从袋孔中排出,具有降低水灰比,加快进凝固强度,同时还有利于提高袋内进强度。③模袋织造纤维柔软,模袋柔软性好,在工程中模袋可以适应任何复杂的坡面地形和复杂的土质,及恶劣的施工环境,施工后坡面成型也很美观,成品模袋混凝土护坡见图3。④施工较为简便,施工速度快,施工时配备 1台750升拌和机,1台16m3/h的输送泵,一个台班能充灌厚20cm的模袋20080m2。⑤沈家门港海底隧道工程北岸护岸,受潮汐的影响较大,在模袋混凝土施工前模袋砂围堰体内砂流失严重,东侧堰体标高明显下降,模袋混凝土护面施工后,堰体内砂停止流失,整体趋于稳定,同时模袋混凝土护面经受住了海浪的侵袭,至今完好无损。
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