白少博,王玮琳

(陕西黄河古贤水利枢纽开发有限公司，陕西 西安 710018)

0 引言

混凝土帆布为浸渍水泥(主要化学成分为Al2O3，CaO，SiO2，Fe2O3)的柔软布，遇水发生水合反应后即可形成需要的形状和强度。混凝土帆布采用聚乙烯和聚丙烯长丝编织成的三维纤维复合结构，含有特殊配方的干混凝土混合料。混凝土帆布构造见图1，表层采用表面织物和纤维增强材料;中间层由特种三维纤维骨架、水泥、沙等组成，将水泥、沙等固定在纺织纤维骨架中;底层覆有聚氯乙烯(PVC)底衬，可使混凝土帆布具有较好的防水、防火、抗裂和耐久性能。混凝土帆布结构三维间隔织物强化水泥基复合材料是将纤维和混凝土结合而成的复合型功能混凝土，在固化前外观与普通的毛毯没有太大不同，因此被称为“水泥毛毯”，可以紧密地覆盖任意的结构表面。

图1 混凝土帆布构造

混凝土帆布是英国人Brewin 和Crawford 于2004 年提出的，包括军队和受灾地区的临时住宅、灌水等。近年来，国内学者牛建刚等对混凝土帆布进行了研究[1]混凝土帆布和CFRP 增强钢筋混凝土方柱的受力性能的试验研究结果表明，随着混凝土帆布的厚度和层数的增加，复合增强柱的负荷和延展性得到了提高，破坏形态得到了改善。曹鹏等[2]通过开展拉伸试验，研究了混凝土帆布拉伸性能。刘慧艳[3]对混凝土帆布抗压强度和抗拉强度进行了测试，通过与常规材料进行比较，研究了混凝土帆布护坡力学性能，结果表明，混凝土帆布能够满足边坡防护设计要求，与传统的胶凝材料相比，混凝土帆布为快速、高效的护坡施工提供了更合适的解决方案。

混凝土帆布的工程应用逐步增加，部分应用案例如图2所示。卢伟东等[4]分析了混凝土帆布在喷射混凝土保护方面的应用，并介绍了混凝土帆布的应用前景。孙雪峰等[5]基于混凝土帆布的力学性能，对混凝土帆布在路面上的应用进行了初步的研究。李辉等[6]将混凝土帆布应用于边坡防护与挡土墙中，提出混凝土帆布加筋土结构挡土墙设计方法。周阳峰等[7]对混凝土帆布材料属性进行了分析，并结合国外设计师设计实践，总结了混凝土帆布家具设计原则，并开展了设计实践。

图2 混凝土帆布的典型应用

本文基于已有研究成果，对混凝土帆布在沟渠中的应用技术进行总结，以期为类似工程提供参考。

1 混凝土帆布在沟渠中的应用优势

由于混凝土帆布具有独特的构造与性能，可有效克服传统混凝土和喷射混凝土的缺陷，在沟渠中应用具有以下优势。

1)施工简单、快速灵活

混凝土帆布可成卷或散装供应，质量为15 kg/m2左右，方便人工装卸和运输。施工仅需裁剪、铺设、搭接及水化成型等步骤，无须使用大型起重机械。实际应用中，施工现场无须借助任何混凝土搅拌设备，仅需在混凝土帆布上浇水或将混凝土帆布浸在水里，便可使混凝土帆布发生水合反应。可根据不同组分将终凝时间控制为5 min～24 h，满足不同的使用需求。由于混凝土帆布具有良好的适应性和悬垂性，可铺设与所覆盖的基底表面形状相应的形状(包括双曲面形状)。混凝土帆布可任意切割裁剪成所需的尺寸材料，并固定到几乎涵盖所有类型的基底。混凝土帆布中的水泥不会出现过度水合问题，无论是在水下环境还是陆地环境，只要存在水，均可凝固成型。

2)节能低碳、环保经济

混凝土帆布施工具有低能耗、低碳特点，较传统的混凝土可节约90 %以上的材料，这在一定程度上降低了二氧化碳排放量。混凝土帆布具有碱含量低、表面抗冲刷性能强、耐化学性良好等特点，对使用地的生态环境的影响小。使用混凝土帆布时，在开挖完成的基础上依次进行铺装、固定、浇水工序，施工进度快，可节约大量材料、人工、养护和运输等成本，并缩短60%以上的工期。

3)性能卓越、耐久性好

混凝土帆布产品可实现工厂化、标准化生产，可进行更有效的质量控制。同时，混凝土帆布具有良好的耐压、拉伸阻力、弯曲阻力和剪切阻力性能，纤维增强可以防止裂纹，有效吸收冲击能量。3 mm 厚的混凝土帆布相当于300 mm 厚的压实土层，具有良好的防止渗透、耐化学腐蚀、阻燃性。

2 关键施工技术

2.1 施工机具

将混凝土帆布应用于沟渠中时，需使用的施工机具包括钢卷尺、钢钎、木锤、铁锤、抹刀、电动螺丝刀(或射钉枪)、剪刀、运水喷水设备、水桶、方头铁铲、圆头铁铲、切割机、滚筒、安全防护用品等。

2.2 施工材料

施工材料使用宽2，4 m的混凝土帆布，标准分为标准卷(长度3 m，4 m，5 m)、非标准卷和散装卷(长度5 m～30 m)，根据实际情况选择适当的规格。

施工辅材包括 5 mm×38 mm 不锈钢螺丝钉或 3.3 mm×38 mm 射钉、由螺纹钢制成的锚钉(90°直角和U 形锚钉，见图3)。锚定进行防锈处理，根据实际施工条件选择相应的施工辅助材料标准，见表1。

图3 锚钉示意图

表1 沟渠施工辅材规格及不同地质条件下的选用

2.3 施工流程

2.3.1沟的挖掘和整平

首先进行测量，然后开挖沟渠，并设置排水坡度，使水流自上游顺畅流入下游。沟渠开挖完成后需及时清理，并按照设计要求尺寸挂线，对沟渠各面进行平整，复测尺寸(见图4)。沟渠沿两边下挖100 mm，留作混凝土帆布边缘压边区域。应保证沟渠外观质量符合设计要求，对边坡沟槽进行清理，并按照地形地势施工顺坡，要求两侧平整、无凹凸，要求坡顶线顺滑、平直，原则上沟渠内、坡面上不得存在空洞或虚土。铺设混凝土帆布前，应对水害位置进行夯实处理，清除沟渠内树根、杂草、片石等杂物，必要时使用三七灰土进行夯实处理，也可在注浆加固后进行封闭，要求处理后的部位具有较好的稳定性。

图4 沟渠挂线及修整

基底应充分夯实，建议测量方法为用 12 mm 钢钎，用30 kg 压力，插入土体<5 cm。沟底与沟侧面要求平整，沟截面尺寸偏差宜≤50 mm。基底整平处理后的平整度可用3 m弦绳测量，平均矢度≤20 mm。

2.3.2混凝土帆布铺设

沟渠基底验收合格后铺设混凝土帆布，铺设前注意去除尖锐杂物。在运输条件允许的情况下，应尽可能地选用宽幅混凝土帆布，以减少接缝。

混凝土帆布可使用基本的手工工具切割。由于材料中的粉尘会使刀片变钝，因此建议增加刀片更换频率。对于大型工程，可使用砂轮机。铺设方式可采用人工铺设(一般需2名施工人员)，也可采用起重机铺设(一般需3 名工作人员)。根据工程内容选择合适的铺设方式。

自下游向上游沿着顺水流方向直接在沟渠内纵向或横向铺设混凝土帆布，2 块混凝土帆布之间搭接长度为100 mm，误差控制在20 mm 以内。搭接处采用锚钉和螺钉固定，根据现场土质实际情况选取合适的锚钉长度。冻胀及松软黄土地区吊沟锚钉间距为400 mm，其他土质地区锚钉间距为500 mm。根据工程需要，对混凝土帆布进行剪裁与拼接，拐弯处的曲面需用木锤锤击、夯实。

为保证沟渠基底与混凝土帆布结合牢固，使用90°直角锚钉或U 形锚钉对混凝土帆布进行固定。根据土质情况确定锚定的长度和间隔。必须采取封闭措施，防止雨水渗入混凝土帆布下形成暗流。上部留有100 mm～200 mm 的平坦铺路，用作边缘的固定和关闭措施，使用锚钉将混凝土帆布的边缘沿沟固定，用锤子固定，防止弯曲要求整体平整光滑，并使用黏土、砂浆或混凝土等覆盖≥100 mm 的长度。当遇地下电缆时，应错开位置或选用短锚钉。

陡峭山坡上天沟沟沿处理方法为:在山坡面利用镐或尖锐工具掏挖100 mm～150 mm，将混凝土帆布边沿塞入山体内部100 mm～150 mm，并用锚钉固定，用泥土填埋夯实，其他铺设技术与一般沟渠相同。当遇喇叭沟口时，需选用幅宽更大的混凝土帆布进行横铺，用剪刀或刻刀将边缘裁剪整齐，并用锚钉固定，防止雨水渗入混凝土帆布下形成暗流。

混凝土帆布搭接需要的工具包括电动手电钻、锤子、螺丝、钳子、膨胀螺栓、压条等，当对抗渗有要求时，需要的工具还包括热焊机、密封胶和砂浆等，根据工程需求选择合适的搭接方式。沟渠施工过程中，在相邻2 块混凝土帆布叠压处，沿沟渠横向开挖深度为混凝土帆布1 倍厚度、宽度为100 mm 的凹槽，将叠压处的混凝土帆布置于该凹槽内，并锤平。沿水流方向，上片混凝土帆布叠压下片混凝土帆布，叠压长度≥100 mm。使用专用特种胶黏结粘贴混凝土帆布接缝，或采用高强度砂浆进行灌缝处理，在接缝处均匀涂抹密封胶，涂抹宽度为5 mm～8 mm，连接部位强度不低于材料本体强度，并用 5 mm×38 mm 不锈钢螺丝钉将2 片混凝土帆布进行连接固定。混凝土帆布搭接处理见图5。

图5 混凝土帆布搭接处理

2.3.3浇水固化

浇水固化前，应对铺设完成的混凝土帆布进行整体检查与验收，保证混凝土帆布表面贴合牢固、连接稳固，验收合格后方可浇水固化。固化用水为雨水、污水或海水均可，但水中不能含油脂，极端污水的使用应经技术人员进行评估确认。浇水固化工具包括软管、水泵和喷头等，以10 mm 厚材料规格为例，浇水量≥9 kg/m2。在未控制浇水量的情况下，采用宁多勿少的浇水原则。自沟渠边沿向中间均匀洒水，宜采用喷洒的方式一次性浇透，至混凝土帆布颜色变深，并以手指按压渗水时为准，不得浇水不足，避免影响材料凝固。进行流量控制时，参考4000 mL/min 的速度，混凝土帆布的颜色变深，用水浇到大面的变色均匀为止，确认水是否渗透。不应使用压力大的水柱浇水，否则会冲出混凝土帆布中的凝胶化材料，而影响施工质量，使用雾化喷嘴的效果最好。常温下浇水完成后，应禁止立即拖布、堆放重物或行人。浇水约2 h 后开始凝结，24 h 内可硬化至80%的设计强度。可按照用户的特殊要求，采用特殊配合比，以达到延迟凝固或快速凝固的目的。凝结时间受环境的影响较大，当遇高温大风天气或垂直陡峭坡面时，应及时补水。当气温＜5 ℃时，应采取保温措施;当昼夜平均气温>30℃时，浇水完成后，宜在表面立即覆盖塑料膜或土工布等材料，并洒水保湿养护>3 d。

2.3.4刷浆

为确保工程质量，延长工程寿命，可在混凝土帆布表面涂刷1 层水泥浆(水泥与水质量比为 1∶3～1∶4)。刷浆前，混凝土帆布表面宜为湿润状态，应在水浇透后立即涂刷。刷浆应均匀，并保持厚度统一，不得出现漏刷、少刷现象。浆料工具宜采用刷漆的程序拉力，可将油桶绑在棒上，增加工作半径。施工人员应沿着沟渠向外涂抹，禁止站在沟内涂敷，以免影响施工质量。刷浆后的沟渠见图6。

图6 刷浆后的沟渠

3 施工注意事项

1)混凝土帆布铺设及安装应符合施工、设计要求，且稳固牢靠，接缝严密，平整美观。

2)当施工现场昼夜平均气温连续5 d 低于5℃或最低气温低于0℃时，应确定进入冬期施工，并采取相应措施。

3)混凝土帆布材料强度未达到设计强度的60%时，不得使其受冻。浸水冻融条件下的混凝土帆布材料开始受冻时，不得小于设计强度的80%。

4)锚钉间距施工误差为±5 cm，螺丝钉间距施工误差为±2 cm。不得少钉、漏钉，且应钉牢。

5)排水孔PVC 泄水管按2 m×2 m 梅花状布设，不得遗漏，且安装牢固。

6)混凝土帆布材料强度达10.0 MPa 后，方可承受人员及轻型施工机械荷载。

7)混凝土帆布浇水后至形成最终强度前，不得敲打、强拉;不能尖锐地敲打混凝土帆布材料。四结混凝土帆布适于水利、生态工程的渗透控制、水土保持和防护，具有与传统混凝土和喷射混凝土不同的优越性，使用简便、快速凝固成型，环境友好，应用灵活，材料强度高，长期耐用具有良好的防水和防火特性等

已在排水沟、边坡防护、路肩封闭等工程中得到大量应用，并在河湖水系治理、防洪抢险帐篷搭设、防洪抢险道路铺设、桥墩防撞防护、立交积水整治、道床翻浆整治、山体防水土流失防护等方面得到积极探索。本文对混凝土帆布在沟渠中的应用进行了总结，详细阐述了关键施工技术与工艺流程，并提出7 点施工注意事项，以期为类似工程提供参考。本研究仅侧重于沟渠工程，混凝土帆布在其他领域的应用价值将不断得到肯定，并将体现出良好的经济价值和社会价值。