[建筑工程设计]编织布模袋混凝土护坡工程设计与施工指南

（建筑工程设计）编织布模袋混凝土护坡工程设计

与施工指南

(一)根据初冬冰推力确定护坡的平均厚度公式

(二)根据波浪要素确定护坡平均厚度

(三)抗冰推配筋计算公式

1．总则

1.1为使水利水电护坡工程采用编织布模袋混凝土工程技术达到技术先进、安全可靠、经济合理、保证质量，特制定本指南。

1.2本指南内容包括设计和施工两部分，以设计为主，兼述施工。

1.3编织布模袋混凝土工程的设计和施工，除满足本指南的要求外，尚应满足水利部其他有关规程及标准规定。

2．编织布模袋混凝土护坡工程设计

2.1编织布模袋的类型

编织布模袋有两种类型。一种为有排水点型，适用于平均厚度15厘米以下的护坡工程。第二种为无排水点型，适用于平均厚度16厘米以上的护坡工程。

2.2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，不能保证地基长期稳定。因此，必须在下面铺设织物滤层，以防止基土流失。滤层一般采用针刺无纺土工布，单位重300～4008/m2，对于有激烈波浪冲刷作用的水库或航道工程，一般取4008/m2以上的无纺布。

滤层设计中的主要控制指标是布的渗透系数和等效孔径，根据有关织物反滤准则计算确定，建议采用希顿准则。

2.3护坡模袋混凝土工程的设计内容

模袋护坡混凝土工程的设计内容包括：模袋规格设计、护坡平均厚度设计、护坡边界处理设计、混凝土或砂浆配比设计等内容。

2.4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。

2.4.1对编织布渗透系数的要求

为了混凝土填后多余水份的及时排出，编织布的渗透系数K应满足K=1×10-2～1×10-3cm/s之间。

2.4.2对编织布的等效孔径要求

为了防止漏水泥浆，要求等效孔径O95

2.4.3对编织布的强度要求

编织布的强度T视护坡平均厚度及小时充填高度大小而定。厚度及小时充填高度越大，模袋所承受的压力越大，要求编织布的抗拉强度越高。可以用下式估算：

T=βγmh1h2（1）

式中：β—砼或砂浆的侧压力系数，β=0.6～0.8

γm—砼或砂浆的容重KN/m3；

砂浆γm=21.7KN/m3；

h1—护坡最大厚度(m)，取平均厚度的1.5～1.6倍；

h2—小时内护坡充填高度(m)，h2=4～5m；

T—编织布允许抗拉强度(KN/m)。

对于平均厚度0.15m的模袋护坡，编织布的要求强度大约在1000N/5cm左右(10%应变)。

2.4.4灌填后编织布模袋的纵横向收缩率

经试验和已有工程经验，灌填后编织布模袋纵向收缩率约为1%，横向收缩率约为5%～12%。

2.4.5编织布模袋的加工生产与定货

地址：吉林省长春市东荣大路275号，邮编：130032，电话：0431——(传真)。

2.5模袋砼护坡平均厚度设计

2.5.1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约为平均厚度的1.5～1.6倍。平均厚度为灌填混凝土量除以护坡面积再乘以0.9收缩系数求得。厂家提供的编织布模袋允许厚度误差应小于5%。

2.5.2护坡平均厚度的确定

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10厘米。设计厚度通过结构计算确定。计算初冬期抗冰推向上滑动破坏厚度h1、初冬期抗冰推剪切破坏厚度h2、非冰冻期抗波浪冲击强度所需厚度h3、抗波浪浮起稳定厚度h4，取其中大值作为设计厚度。计算公式见附录1。

2.6护坡下滑稳定分析

在堤坡自身稳定的条件下，扩面的下滑稳定主要取决于扩面与土坡之间或摸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K=1.2～1.3。

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0.4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或下部基脚采取抗滑措施。一般情况下多在基脚采取抗滑措施，如将基脚伸入冲刷线以下并让护面支承在地基土，必要时还可适当扩大基础。

2.7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。上下游侧向边界(包括临时边界)、必须开沟，把部分模袋混凝土埋入沟中。上游侧沟深15～45cm，下游侧沟深60～75cm。顶沟沟深应大于45cm。上部用现浇混凝土板压盖。无纺布及滤层都要伸入沟底以防止地基破坏。底部边界要求伸入基脚冲刷线以下0.5m。细部结构如图1、图2、图3所示。

图1侧面处理

图2顶部边界处理

图3基部边界处理

2.8模袋混凝土的强度和配比设计

2.8.1模袋混凝土的强度设计

机灌模袋混凝土的28天强度较普通试模成型混凝±28天强度高40—30%，其中1：2水泥砂浆高40%，细砾混凝土高30%。非机灌模袋混凝土应比机灌强度低。建议折算比按20～15%考虑。由于护坡混凝土对强度要求不高，所以并不控制配比。而护坡混凝土的耐久性要求却比较高。一般要快冻100次以上。寒冷地区建议按C20、F150考虑。

2.8.2编织布模袋混凝土的配比设计

根据以往施工经验、参考有关资料对于厘米的护面建议用表1砂浆配合比。

2.9编织布模袋混凝土护面的配筋设计

2.9.1构造配筋

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，建议每列模袋混凝土中配置一根中φ12钢筋、并保证施工到位。

2.9.2抗冰推配筋

当计算抗冻推厚度、大于工程最小构造厚度时，为降低工程造价，可考虑水下护坡和水上护坡连成整体参加抗推。

冰下抗滑段的护坡高度H2可由附录I公式(6)计算，相应的锚固力F可按附录I公式(7)计算。由F值即可按受拉件计算所需钢筋量。如果按φ12构造配筋已满足要求，则不必另加钢筋。

3．编织布模袋混凝土护坡施工程序和要求

1)按设计要求平整坡面，填坑削坡、填方坡面要压实；

2)放线定位、挖好边界处理沟槽；

3)检查各种材料是否符合技术要求；

4)施工机械：普通砂浆搅拌机、电源、灌料口准备就位；

5)反滤土工布铺设，块与块之间搭接长度按设计要求。沿水流方向上游块压住下游块，沿坡面方向下块压住上块。块面上的过滤布用8#铅线制作的门形钉固定在坡面上，钉长30厘米，防止人走风刮移位；

6)按设计要求铺设模袋并把焊有架立筋的钢筋插入模袋：

7)按要求搅拌砂浆或细砾混凝土、灌填模袋、控制灌填速度，每小时高度小于5m。作好模袋灌填排气工作。保证钢筋就位；

8)作好封口处理；

9)移动搅拌灌填下一片模袋；

10)按要求取试样成型；

11)按设计要求进行顶、脚及侧端边界处理工程施工；

12)养护7天；

13)28天抗压强度试验和现场模袋混凝土无损抗压强度检测。作好资料记载和质量评定。

14)作好施工验收准备。作好灌填最大厚度、平均厚度、抗压、抗冻强度指标统计。

附录I

编织布模袋混凝土护坡设计计算公式

(一)根据初冬冰推力确定护坡的平均厚度公式

冰推力的作用可以造成护面沿坡面上滑破坏，也可以将部分护面推入地基，使护面产生水平剪切破坏，结构与荷载示意图见图1。

图1结构与荷载示意图

为防止上滑破坏，护面抗滑力应大于水平冰推力沿坡面向上的分力，为安全计算不考虑模袋混凝土抗拉，以公式表示即有：

为防止第二类破坏，应以下式校该剪切破坏条件。即自重和冰推力的合力应小于地基耐压力；以h的显式表示，就有：

式中[σ]——地基许可耐压力(KN/m2)；

其他符号同前。

上述计算中，静冰压力P和冰层厚度t按初冬期(11月中旬～12月中旬)考虑。此时冰层已经形成，气温变化激烈，地基土尚未冻结牢固，护坡紧易滑动。冰层厚度小于40cm。相应冰压力强度按150KN/m2取值，一般情况下考虑C2=0。

(二)根据波浪要素确定护破平均厚度

模袋混凝土护面是一种整体性较好的板式护面。护面下没有排水层，只有织物滤层，其瞬时排水能力较弱；护面上虽然设有许多排水孔，计算中按没有排水孔的混凝土板考虑。