模袋混凝土技术在水利建设中的应用

模袋混凝土技术在水利建设中的应用

王宏江朱永庚张彤宇

模袋混凝土技术是我国20世纪80年代初从国外引进的一项现浇混凝土新技术，它采用织物模袋做软模具，通过混凝土泵将砂浆或混凝土充灌进模袋成型，起到护坡、护底、防渗等作用。它具有整体性好、耐久性好、地形适应性强、施工速度快、省工省时，并可以在水下铺设充灌施工等特点，可以应用在道路、水库、河渠、海堤、港湾等工程上，因此在国内应用发展较快。天津市水利局自1986年即组织开展此项技术的试验研究，结合天津市引滦工程建设和其他水利工程管理需要，进行大量的模袋混凝土试验应用，取得了很好的应用效果，摸索出一套易于推广的充灌施工工艺，为模袋混凝土的广泛应用奠定了很好的基础。

一、模袋混凝土在天津市水利建设中的试验应用

1.引滦明渠大张庄段模袋混凝土护坡

该段工程位于引滦工程大张庄段输水明渠左岸，进行了6500m2的模袋混凝土工程，模袋形式为带滤点型，模袋混凝土设计厚度为12cm，充灌材料为流动混凝土，设计抗压强度为20MPa，混凝土设计抗冻标号为D150。现场从边坡清淤清坡开始到全部工作完成，仅用20天时间，模袋混凝土充灌施工过程仅用８天时间即告完成。该工程主要特点为打破了带滤点型模袋只能充灌砂浆，不能充灌混凝土的国外施工经验的束缚，采用带滤点型模袋充灌流动混凝土，应用效果非常好，降低了材料成本，提高了技术应用价值。

2.引滦黎河模袋混凝土跌水坝试验应用

引滦黎河大安乐庄桥上跌水坝段河底宽70m，设计输水流量60m3/s。坝址处5年一遇洪水流量为240m3/s，10年一遇洪水流量为380m3/s，大安乐庄桥上跌水坝设计控制流速为1.0m/s。本工程设计按输水流量60m3/s设计，输水流量75m3/s校核，坝体横断面结构形式为实用堰型，顶宽3.0m，上游侧边坡坡比为1∶2，现浇模袋混凝土伸入上游河底，下游侧边坡坡比为1∶1，模袋混凝土一直伸到消力坎形成消力池。为约束水流减轻对护坡底部冲击，堰顶两侧设计高出堰顶1m的戗台，由混凝土预制块构成。

为了更好地了解模袋混凝土跌水坝的水流、消能防冲特征，进一步优化消力池、海漫及防冲槽的结构形式，保证工程设计的质量和跌水坝工程运行的安全可靠，进行了混凝土跌水坝水工模型试验。试验要求对正常输水及5年一遇、10年一遇洪水条件下的跌水坝的水流流态、水深、流速、冲刷情况进行研究，以提高消能效果和优化上、下游水流的衔接方式。

经过室内的多方案试验比较，采用方案为：在距跌水坝堰顶7.5m处设高0.45m、宽0.45m 的一道消力坎，在距消力坎5.1m处设一排高0.45m、平面尺寸0.3m×0.3m的消力墩，间距为0.3m。该方案在正常输水及5年一遇、10年一遇洪水流量情况下的消能效果和水流衔接条件皆良好。使海漫末端的水流流速、水深调整到与下游河道的水流流速、水深基本一致，可减轻对防冲槽的冲刷破坏，保证工程安全。

河底跌水坝坝体基础利用原有的跌水坝基础，坝坡面覆盖一层300g/m2无纺土工织物，然后覆盖织物模袋以充灌混凝土，顺河道方向布置，每块模袋材料之间搭接布宽50cm，其中河底模袋混凝土厚30cm，两岸边坡采用15cm厚模袋混凝土，混凝土的设计抗压强度为25MPa，混凝土设计抗冻标号为D150。坝下游消力池模袋混凝土通过混凝土之间的分缝以降压，从而提高稳定安全系数。

1998年5月首先进行分段围堰法施工，采用推土机开挖，人工找平、清理、整平河底及两侧1∶5边坡，砌筑消力坎、消力墩及两侧戗台，坝后端及消力池、海漫边坡铺设一层无纺土工织物做反滤层。从6月2日开始进行左岸河底、边坡护面的模袋混凝土充灌施工，混凝土坍落度控制在23～25cm之间，相应配套搅拌机2台，要求供应混凝土搅拌料不能间断30分钟，增强模袋混凝土的整体防冲抗浮能力。至6月13日模袋混凝土充灌施工全部完成。随后进行土工网石笼软体排防冲槽施工成型，最后进行模袋混凝土跌水坝整体工程的封顶等整理工作，模袋混凝土工程量为870m3。在1998年6月大汛前，历时1个月，现场模袋混凝土浇筑仅用8天即告完成。通过以上工作，即完成引滦工程黎河模袋混凝土跌水坝试验工程。

该项工程将模袋混凝土护坡技术应用于引滦工程黎河跌水坝工程上，改变了以往全断面砌筑混凝土预制块修筑跌水坝的方式，针对模袋混凝土技术在防汛河道跌水坝上应用的结构形式及坝下消能等主要问题，通过水工模型及室内试验的研究，解决其坝型结构及坝下消能方式及施工关键问题，拓展模袋混凝土技术的应用领域。1998年8月，竣工后仅1个月，即经历了280m3/s 洪水流量的考验，工程运用状况很好，确保了工程运用安全和正常使用。该项工程设计目标顺利实现，成为国内工程应用方面的创新设计和最新应用，为国内工程领域推广应用模袋混凝土技术提供了应用参考和借鉴。

3.汉沽海挡工程模袋混凝土护坡工程

汉沽海挡工程采用模袋混凝土，根据《水利水电工程合成材料应用技术规范（SL/T225-98）》土工模袋抗漂浮所需厚度公式计算。天津市水利勘测设计院海挡工程设计中工程等级为Ⅱ级，设计标准为50年一遇，潮位标准4.69m，堤前水深为2.69m，堤前波高Hω为1.48m，波长Lω为40.9m，模袋宽度Lｒ分别为1m、2.5m、17.5m。根据有关公式的计算结果，汉沽蛏头沽段海挡两侧模袋混凝土厚度选择为30cm，其底部铺设一层400g/m2的无纺土工织物，模袋混凝土设计抗压强度为25MPa，抗冻标号为D150。

蛏头沽段海挡工程模袋混凝土护坡工程施工分成两部分来做，必须首先完成其基础、坡面的整平、夯实工作，然后进行浆砌石基础及包角处的浆砌石施工，在此基础上依次从外向里、从下至上的模袋混凝土现场充灌施工，模袋混凝土块与块之间的搭接必须处理好，以增强模袋混凝土护坡工程的整体防冲淘能力。首先进行南侧的模袋混凝土充灌施工，施工面积为600m2，厚度为30cm，实际充灌施工时间为2天，随后进行北侧的模袋混凝土充灌施工，同样规模的模袋混凝土充灌施工仅用了1天即全部完成。蛏头沽段海挡模袋混凝土护坡工程的顺利实施，体现了模袋混凝土技术的优越性，发挥了模袋混凝土技术的各种优点，达到海挡工程的高标准设计要求，发挥了新技术的技术经济效果。

4.引滦入津水源保护工程模袋混凝土护底