河道断面补偿防护工程水下模袋混凝土护坡施工工法（工法正文）.doc

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1、河道断面补偿防护工程水下模袋混凝土护坡施工工法中铁*集团有限公司 * * *1. 前 言模袋混凝土主要采用水下施工作业及水下混凝土浇筑技术，相对于传统钢板桩施工作业而言，水下模袋混凝土施工技术，大大减少了施工周期、机械费用，降低了施工风险，提高了工程效益等优点，在水利工程中得到了广泛的应用。*河道断面补偿与防护工程原设计为：设计渠底最低保证水位（48.80m）采用六边形混凝土预制块护坡；最低保证水位（48.80m）设计水位采用连锁砌块生态预制块护坡（常遇水位49.50m设计水位孔内植草）；设计水位至堤顶采用草皮护坡，其中六边形预制块护坡需要采用钢板桩围堰后方可施工。受大桥建成后净空高度影响，采

2、用传统钢板桩围堰施工困难十分巨大，六边形预制砼护坡难以实施。针对以上所述技术难点，我们进行了技术攻关，方案比选，通过设计变更将预制砼护坡变更为0.2m厚模袋混凝土护岸，模袋混凝土标高顶高程49.20m(暂定，施工期水位+0.1m)，模袋砼向渠底延伸5m，模袋混凝土顶至设计水位，采用连锁砌块生态护坡，从而解决了难题，并成功地对该项目进行水下模袋混凝土施工，取得了十分显著的效益。 2. 工法特点2.1基本特点（1） 模袋混凝土施工采用一次灌注成型，施工简便、速度快。（2） 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。

3、（3） 模袋混凝土施工能适应各种复杂地形，特别在桥下护坡、护底等不具备填筑围堰和钢板桩围堰，可直接水下施工，机械化程度高，所护坡面面积大、整体性强、稳定性好，使用寿命长。（4） 模袋具有一定的透水性，在混凝土灌入以后，多余的水分通过织物空隙渗出，可以迅速降低水灰比，加快混凝土的凝固速度，增加混凝土的抗压强度。（5） 模袋混凝土施工：整体性好，抗冲刷能力强，施工方便迅速，可以进行水下施工。2.2本工法关键特点（1） 前期采用人工测量断面水深绘制断面护坡形状及采用声呐探测仪对断面进行更有效更准确的监控，从而使水下断面坡度的修整在前期达到设计要求，为后续模袋铺设提供了有利的基础。（2） 通过调查与研

4、究模袋混凝土的配合比，进行现场试配和试用，确定混凝土的坍落度、扩展度、含气量等最佳状态，为模袋施工过程中提供有利保障。2.3施工过程的关键点（1） 模袋混凝土浇筑时，严格规定混凝土车辆到现场时间，以确保混凝土施工时的坍落度达到要求，且混凝土车辆按顺序依次到位，中途不能有间断，必须连续浇筑完模袋的单元格和交接处，方可停止。（2） 模袋混凝土浇筑时，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，导致模袋布胀脱，或泵管炸裂等的现象，影响安全及表面美观。同时潜水员还需检查灌注范围是否灌实，潜至坡底观察矫正模袋形状。3. 适用范围本工法适用于河道护坡、护底等，

5、尤其在无法采用土围堰与钢板桩围堰施工的情况下施工作业优点显著。4. 工艺原理模袋混凝土护坡(底)是指采用由高强度丙纶锦丝织造的织物袋作为柔性模板，按防护范围铺设固定后往其内部灌注混凝土，利用织物袋充灌填料后具有透水不透浆的特性，填充料依靠泵压和自重，从模袋的孔隙中排出多余水份，降低水灰比，凝固后达到设计强度，形成牢固稳定的防护面。5. 施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程模袋混凝土护坡施工一般工艺流程为：测量放样-水下整坡-模袋选型、模袋铺设、定位-混凝土制备-模袋混凝土灌注-养护-质量检测图5.1-1 工艺流程图5.2开始施工的条件及施工准备工作1、水深断面测量施工前探测水深断面测量工作-采

6、用纵向每隔10米测量一个横断面，每个横断2米测量1个点，至此处横断面最远水下坡脚。如下图5.2-1 水深测量：图5.2-1 水深测量2、整坡在河岸上用全站仪、声呐探测仪等测量仪器确定好坡顶口轴线及水下断面情况，同时量测出渠底角开挖线。利用声呐探测仪进行水下断面情况的探测，如下图探测情况所示：图5.2-2 水下开挖前声呐监测 图5.2-3 水下开挖后声呐监测按照前文叙述，采用长臂挖机按照设计坡度开挖。在受桥下净空影响的情况下，采用双台挖机配合施工。图5.2-4 长臂挖机开挖示意图图5.2-5 现场长臂挖机开挖图图5.2-6 桥下净空受限情况下普通挖机开挖修坡示意图图5.2-7 桥下净空受限情况下

7、普通挖机施工图3、模袋铺设水上锚固系统安装在模袋上端，沿轴线方向设立固定桩，固定桩的间距为2米。图5.2-8 水中钢管固定系统图模袋铺设固定模袋进场后按施工顺序、方位预先分布于现场岸坡， 沿岸线施工方向铺设土工模袋单元，对号入座，施工程序方向与单元搭接同向，展开时灌口朝上，检查在运输、搬运造成的破损（如有应立即修补）。由施工人员将50mm 的钢管（长度为6m）横穿于模袋上端预设的布套内，同一单元一次穿好。模袋上端定位后，找出模袋下端， 用船由施工人员将模袋拉开至指定界点并平直定位， 由潜水员水下固定。完成后将模袋慢慢沉到河底，必要时由潜水员进行配合、检查。 图5.2-9 模袋水中铺设相邻模袋搭

8、接时使用搭接布搭接并预留5cm左右的模袋作为收缩余重。模袋与模袋处搭接采用正反搭接，先施工的在下，后施工的在上。施工过程全程定位，保证搭接质量。模袋铺设完成后，及时进行混凝土的灌注。 4、混凝土各性能要求（1） 配合比设计本项目模袋混凝土强度等级设计要求为 C20，塌落度为232cm，为了满足设计强度、极佳的流动性能、抗分散性能及施工方便其原材料要求如下表： 材料名称水泥砂碎石水外加剂外加剂掺合料单位用量kg/m32010508202302.9752.12985.0材料规格PO42.5R粗砂花岗岩5-16mm自来水泵送剂高效减水剂一级粉煤灰（2） 砼配合比设计要求：水泥浆量大。普通混凝土的砂率

9、是根据水灰比、石子的最大粒径和级配来决定，而模袋混凝土的砂率是根据施工流动性和混凝土拌和物填充模袋的难易程度来决定。由于混凝土流动性大，砂率对拌和物的和易性影响较大，砂率不当，容易产生泌水和石子离析。按一般大流动性混凝土的砂率，虽然能满足泵送施工的需要，但填充模袋会出现困难。因此，砂率不仅要满足泵送的要求，还要满足填充模袋的要求。因此模袋混凝土的水泥浆量要大，一般占混凝土总量的23%左右。砂率大。在砂率的选择上大的砂率会使混凝土强度下降，所以选择砂率时要考查混凝土强度。一般模袋混凝土的砂率在50%以上。石子粒径小。石子最大粒径是根据模袋混凝土的厚度来决定的，现采用200mm厚的混凝土，最大粒径

10、选择5-16mm为宜，石子过大不宜充灌模袋。掺入粉煤灰。模袋混凝土拌合物需要较多的胶凝材料，全部用水泥势必造成浪费，必须要掺用一定量的粉煤灰。既可以增加混凝土拌合物的流动性，同时还可以替代一部分水泥，节约成本，一般采用超量取代法。掺入混凝土高效减水剂或泵送剂。掺入外加剂后可减少用水量，节约部分水泥，同时增加和易性。 （3） 砼拌制、运输及灌注 本工程采用商品细石混凝土。目前混凝土可以通过便道直接运至施工现场，采用汽车泵施工。 5.3模袋施工作业1、 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

11、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。2、 模袋混凝土浇筑（1） 混凝土浇筑前首润湿泵，然后输送混凝土至管口后，停止输送。（2） 潜水员入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，导致模袋布胀脱，产生灌

12、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）完成后的模袋混凝土坡面，须做好养护工作。 3、 模袋混凝土填充施工注意事项灌注将近饱满时，应暂停5-10min，待模袋中的水分析出后，再灌注至饱满。每个灌注口灌注结束后，必须用绳子将灌注口扎

13、死。在更换灌注口时，水上安排人员协助施工人员工作。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。当模袋发生胀脱时，用剪刀剪开胀脱的模袋布，掏出多余砼后重新缝接，再充填砼直至饱满。6. 材料与设备6.1材料 表6.1-1 主要材料表序号材料名称型号规格单位数量备注1模袋高强度丙纶锦丝35006.2机械设备表 6.2-1机械设备一览表序号设备名称规格单位数量 备注1泵车56m辆17. 质量控制7.1执行规范和标准1) 堤防工程施工规范（SL260-98）；2) 水利水电工程施工测量规范（SL52-93）；3) 堤防工程施工质量评定与验收规程SL239-1999；4) 水利水电建设工

14、程验收规程（SL223-2008）；5) 渠道防渗工程技术规范（SL18-2004）6) 土工试验规程（SL237-1999）；7) *断面补偿与防洪影响处理设计方案8) *断面补偿与防护工程方案设计附图9) *工程勘察设计项目-皋陶大桥项目施工图设计10) 施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-20057.2质量控制标准(1) 模袋质量 按照设计要求，选购土工模袋，包括模袋材料、模袋规格和型式、模袋布渗透系数和抗拉强度等指标。模袋宜采用锦纶、维纶或丙纶制作，其技术性能指标应符合相关技术标准；模袋布不允许有严重缺陷，如破损、断纱等，对个别轻缺陷点应用粘合胶修补好；模袋上下层的扣带间距应经现场

15、试验确定，一般采用 20cmx20cm为宜；模袋上下二层边框缝制应采用四层叠制法，缝制宽度不应小于5cm。针脚间距不大于0.8cm。模袋布的表面缺陷、模袋的规格尺寸和缝制质量在工厂进行检查验收；模袋进场后应逐批检查 出厂合格证和试验报告；模袋布的主要技术性能指标。应按设计要求进行抽查复验，合格后方能用于工程施工。整坡质量护坡的坡比应符合设计要求。(2) 模袋铺设质量 模袋铺设前，应设定位桩及拉紧装置。定位桩宜打设在坡顶距模袋上缘1.5-2.0m处 ，其间距宜为 1-2m，且每块模袋不少于4根；模袋应预 留纵向收缩余量，余量宜通过试验确定。模袋布铺设时，由潜水员在水下同步跟踪摸测检查，上一块模袋

16、与下一块模袋搭接长度满足规范和设计要求，接缝口宽控 制在15cm内。对不合格部位须补铺模袋混凝土压缝。铺展模袋时，应边铺边压砂袋或碎石袋，对于受风浪影响较大的坡面，砂石袋宜用绳索连接成串，间距一般为1-2m。相邻模袋应用双股线缝接紧密。接缝处底部应铺设土工织物滤层，土工织物与模袋布搭接宽度不应小于0.6m，并应顺直平整。（3） 混凝土质量模袋混凝土在充灌口留取试块，每班或100m混凝土留一组试样，混凝土强度应达设计标准。（4）混凝土浇筑及养护质量混凝土充灌质量模袋混凝土施工时，由潜水员配合控制水下充灌质量，防止出现鼓胀、充填不饱满等现象，同时应控制泵送压力和流速，泵送压力应控制在0.10-0.

17、15Mpa之间，灌注速度宜控制在9-11mm/h，泵机连续加压泵送3次后应间歇一段时间，待混凝土在模袋散开后继续加压灌注。灌口之间的充灌要连续，不能跳开罐口充灌，否则会出现局部充灌不满的现象，混凝土施工过程随时用探针检测砼厚度。每个灌口灌完混凝土后，应停留10-15min，在该段时间继续踩压灌口周边的模袋，待模袋中水分析出后继续充灌至饱满。另外，为防止模袋中的水分和空气，可采用直径2.5mm的空心探针插入模袋进行排放。水上部分模袋混凝土浇筑完成后应及时进行养护，用土工布覆盖并保持表面湿润，养护时间不低于7d。8. 安全措施1） 混凝土浇筑时必须要有施工负责人到施工现场统一指挥，安全员必须到位。

18、施工作业人员必须了解和掌握本工艺的技术操作要领，特殊工种应持证上岗。2） 泵管口的绳索一定要连接牢固，专人查看，以免堵管、崩管伤人。3） 混凝土浇筑时，除特定潜水员作业人员外，其余人员均不得下水作业。4） 夜间施工时要备足照明设备，照明开关必须安置漏电保护器。9. 环保措施1） 泵送混凝土过程中，单元袋口部位会产生废弃混凝土，须针对性采取措施清理出去，防止流入河水污染水体。2） 泵管在转换下一单元时，必须包裹泵管口，防止混凝土流入河水中污染水体。3） 在浇筑混凝土中，潜水员应大频率的检查模袋，防止模袋底部损坏流出混凝土污染水体等。10. 效益分析10.1社会效益模袋混凝土施工，解决了受桥梁净空

19、高度影响无法满足钢板桩施工机械作业条件等缺陷，确保施工质量。模袋混凝土施工技术简化了施工工艺，节约人工费，减少了周转材料的投入，节约材料，减小了施工用地，能确保工程质量，同时大大缩短了施工工期，避免了钢板桩施工所带来的一系列的风险因素，确保工程安全高效的完成。10.2经济效益（1）传统钢板桩围堰施工法费用:钢板桩费用为100万元，降水费用为15万元，机械费用为20万元，人工费用为10万元，材料费用为75万元，其总共费用为100+15+20+10+75=220万元。（2）模袋混凝土施工法费用:机械费为15万元，材料费为70万元，人工费为15万元，其总共费用为15+70+15=100万元。（3）总

20、共节省费用为:220-100=120万元。10.3工期效益钢板桩围堰施工工期需3个月，模袋混凝土施工工期需1个月，工期节约2个月，工期效益十分明显。10.4安全效益钢板桩围堰内施工，渗水、坍塌等风险系数较高的安全压力较大，且前期钢板桩围堰所使用起重机、打桩桩锤等大型机械设备存在较大安全风险因素；然模袋混凝土施工，则规避了钢板桩围堰施工中渗水、坍塌、起重吊装等重大风险源，将施工安全风险系数降到最低，大大保障了工程安全高效的完成。11. 应用实例模袋混凝土施工工法在六安市淠河总干渠综合治理项目皋陶大桥断面补偿与防护工程上的应用，模袋混凝土工用泵车输送泵的压力将混凝土灌人模袋中，在混凝土凝固后形成的

21、密合基面形状的结构物。模袋混凝土的施工技术方便施工，现场文明，速度快，工期短，混凝土的浇筑质量也得到有效保证，并确保了主体工程的质量和进度，并且在施工过程中体现了技术先进、经济合理、有效大幅度缩短工期、使用环保要求，保证了质量、安全，而且得到了建设单位、设计单位、监理单位以及同行业专家的好评，具有良好的市场发展潜力。12. 资源节约建筑施工企业是创建绿色施工（节约型工地）的责任主体，项目经理是第一责任人。项目部以施工节能、绿色施工为主线，建立创建绿色施工节约型工地的各项管理制度和体系，明确责任。模袋混凝土施工技术正是资源节约、环保优势较强的一种施工工艺。在施工中首先避免了大型机械使用的使用及大型机械所带来的油耗；其次避免焊接作业所消耗的材料和对环境的污染，避免了用电抽水作业，同时节约了大量施工人员。