◎ 朱慧演 保利长大海外工程有限公司

某港口项目工程护岸采用斜坡式模袋混凝土护岸，护岸顶高程4.00m，设计坡比1:3.5。普通段护岸土工模袋混凝土护岸结构厚度为300mm，分布在A区域扇形段、AB直线段长117m，BC直线段长255m，CD直线段103.5m，D区域扇形段，DN滑道302m。加强段土工模袋混凝土厚度为400mm，分布区域在B区40m＊40m、C区40m＊40m以及JK、L M段各长约80 m。模袋设计方量12000多方，采用干法施工模袋混凝土，施工效率高、质量好。

1.模袋理论计算

1.1 模袋强度

模袋的强度根据护坡厚度及单位时间充满高度大小而定。厚度及单位时间充满高度越大，模袋所承受的压力越大，膜袋允许抗拉强度计算公式如下：

式中：T为模袋允许抗拉强度（K N/m）；β为混凝土的测压力系数，取0.6 ～0.8；γm为混凝土的容重（K N/m3），C30砼γm=2367kg/m3=23.67KN/m3；h1为护坡最大厚度（m），取平均厚度的1.5～1.6倍；h2为1h内护坡充填高度（m），应为4～5m。

本工程模袋混凝土厚度为30cm（局部4 0 cm），平均取3 5cm，代入设计参数，模袋允许抗拉强度T=29.8～53.0KN/m。本工程采购的土工模袋径向断裂强度≥80KN/m，纬向断裂强度≥56KN/m，经过复核，材料满足施工需求和设计要求[1]。

1.2 抗滑稳定分析

根据《 水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（S T/T225～1998）规定，抗滑稳定系数计算公式如下：

式中：Fα为抗滑稳定安全系数；L2为坡面膜袋长度（m）；L3为坡脚以外模袋长度（m），L3=2m；m为边坡系数，m=3.5；α为斜坡倾角15.95°；H为护面高度（m）；fcn为模袋与土壤的摩阻系数，取fcn=0.5。

2.模袋混凝土护岸干法施工技术关键

2.1 控制测量

开工前，对图纸资料进行核对，并根据原始资料布设施工现场测量控制网。控制网的布设应视测区范围、工程性质和测图比例尺等条件进行全面规划，且须报监理工程师复测认可后方能使用。测区采用独立坐标系，高斯三度带投影，中央子午线为16°30′W，北向加常-1800000m。平面控制网布设使用GPS静态观测、全站仪导线复核，控制等级为二级；高程测量使用精密水准仪闭合测回，控制等级为三级。GPS平面控制网参数见表1所示。

表1 GPS平面控制网参数

2.2 边坡开挖

岸坡开挖和削坡从上到下，分层分段依次进行。场地水位以上采用陆上挖机配合自卸车进行施工，在陆挖土方开挖施工过程中同步进行弃砂施工，挖机进行开挖、装车，自卸车运输至抛泥区，再采用推土机进行整平。对于陆挖设备无法进行开挖的边坡区域，采用小型抽沙船按设计要求进行修坡，针对抽沙船无法作业的区域利用长臂挖机按设计坡率进行修坡。抽砂船参数控制见表2所示。

表2 抽砂船参数

护岸按设计坡度1:3.5放坡，陆挖开挖到设计标高+4m后，安排普通挖机在岸上对作业半径内边坡进行修整，使坡率满足设计规范要求，超出作业半径范围采用长臂挖机进行修坡。长臂挖机首先在陆上按设计坡度对边坡进行修整致满足设计要求，当超出工作半径范围时，采用降低护岸港池内的平台，利用长臂挖机进行修坡。通过GPS测量出护岸起始位置，开始进行修坡，待挖机将工作半径内边坡修整完成，再次测量出下一工作面位置，如此循环施工，直至所有边坡修整符合规范设计要求[2]。边坡修整过程中，采用挖机对坡面进行压实修正，后期采用人工对坡面进行二次修整，铺模袋前利用人工进行洒水密实。

2.3 铺设土工布

边坡修整完成后进行土工布的铺设，土工布采用短纤针刺非织造土工布，单位面积重量450g/m²。土工布铺设前，对坡面基层进行清淤整平处理，要求表面不得有尖角，局部高差，水下不大于200mm，水上不大于100mm。铺设时应拉紧、铺平、不起褶皱、松紧适度。铺设后及时压载覆盖，并进行下一道工序，防止风浪破坏和日晒老化。配备相应潜水设备和一艘3m＊5m的浮排，浮排用于运输供气设备及沙袋等。潜水设备及浮排用于滑道端标高在-12m区域，该区域局部涉及水下作业。土工布铺设步骤如下：

（1）根据边坡长度，预先计算边坡坡长，按边坡长度定制土工布并根据相应位置进行编号，用工业缝纫机缝合成宽度为5m、长度为设计要求长度后，利用直径10cm长5.1m尺寸的钢管，将土工布卷在钢管上成卷，并用细绳捆扎，统一运至现场。

（2）首先第一卷土工布在岸上指定位置展开一段并打入木桩，将断头绑扎牢靠在木桩上，然后从坡顶朝着坡脚缓慢滚动展开土工布进行铺设，行进过程在岸上使用经纬仪控制方向，使土工布垂直于坡面往坡脚铺设。

（3）对于干法施工区域，土工布应平顺铺设至坡脚，人工拉直整平，调整好位置。

（4）对于涉水作业区域，进行水下铺设前，工程浮排到达指定位置，潜水员入水缓慢推动土工布卷往坡脚铺设，浮排随之向前行驶，以保证给潜水员正常提供氧气，在浮排两侧各安装两根φ20铁管，使之在同一直线，岸上通过观测浮排上铁管位置定位土工布铺设是否在指定位置。

（5）土工布铺设行进时每铺设5m 抛掷沙袋对土工布进行压载固定，防止土工布挪动发生位移，直至铺设至坡脚实际位置，完成第一幅土工布铺设。

（6）进行下一段土工布的铺设，两段土工布搭接长度为1.0m，重复上述（2）～（5）步骤，直至全部护岸铺设完成。

2.4 模袋混凝土施工

模袋采用丙纶长丝机织土工布制作，两层机织布之间每隔20cm由一组拉筋（化纤绳）相连，拉筋长度为350mm。用工业缝纫机缝合成宽度为12m的宽幅，每幅分成三块，每块宽4m，每块分成若干单元，单元尺寸为4m＊5m，根据边坡长度，预先计算边坡坡长，按边坡长度定制模袋并编号，每幅模袋定制时上、下缘端部预留直径10cm的管套，便于穿入钢管，以下缘钢管为轴将模袋卷成筒状，以便于施工中模袋的铺展[3]。初设模袋单元布置见图1所示。

图1 模袋单元布置

图2 模袋铺设示意

对于涉及水下施工区域，采用3m＊5m浮排作为定位船，潜水员也使用该定位船，同时可供测量使用。模袋铺设时上一块模袋的靠铺设行进方向侧缝有60cm宽的反滤布，此布必须平整地压在后一块模袋下面，此项工作由潜水员在水下进行。

模袋卷筒统一运送至施工现场并按相应编号摆放，将卷好的模袋按设计位置在坡面上打开，设置上缘固定桩和手拉葫芦，将模袋上端由钢管穿过管套，并用手拉葫芦连接固定在陆上打好的固定木桩上，固定好之后和铺设土工布类似，从坡顶开始缓慢展开模袋开始进行铺设。从坡上往下铺设，利用模袋卷筒的自重向下滚动，人工辅助卷筒按照设定的位置铺设到设计坡脚，人工进行整理平顺。

对于局部水下作业区域，当到达水位时，浮排到达指定位置，由潜水员辅助模袋铺设，控制模袋铺设的平整度和与堤轴线的垂直度，随铺随压沙袋。浮排随铺设前进方向缓慢驶离岸边直至模袋铺设至坡脚外延伸5m位置，岸上使用经纬仪观测浮排行进路线是否是直线行驶。

最先施工的一块模袋边线需用经纬仪控制，以保证所有模袋铺设的整体垂直度。单幅铺设完成后，铺设下一幅模袋，搭接宽度始终控制在15～20cm，采用手动铆钉枪在水下铆钉，间隔0.5m铆钉一次，使模袋边线与堤轴线之间的垂直关系能很好地承袭下去。模袋铺至坡脚至少沿坡底向港池方向延伸2m，边铺设边用砂袋进行压载，等待充灌混凝土。

混凝土灌注速度控制在10～15m3/h范围内，出口压力控制为0.2～0.3MPa，混凝土坍落度不小于200mm，充罐量的偏差控制在设计值的5%以内。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入袋口，扎牢后，即开机输送灌注砼。软管的管口穿过灌口进入模袋内，进入深度为模袋总长度的2/3。充灌时，安排两人扶住泵软管，以防其有较大的摆动，边充灌边向上拔软管，防止混凝土初凝软管不能拔出[4]。

模袋混凝土在施工时留取试块，每200m³留取一组，混凝土要达到设计强度，模袋混凝土充罐后，其顶部宽度偏差±20mm，底部高程偏差±40mm，采用探针量测混凝土厚度，其平均值符合设计规范要求，偏差-5%～+8%。

2.5 砼齿坎施工

陆挖开挖到设计标高后，至C30砼坎工作面后，开始施工C30砼齿坎压顶。基槽深度较大时应分段开挖，分段长度和每层开挖深度视沙质和开挖方法而定。基槽开挖边坡按照设计坡度开挖，边坡上不应有松动和不稳定面，开挖后采用挖机压实和人工补强压实，确保开挖断面尺寸满足设计规范要求。

基础整平压实后，采用C20砂浆抹面，底模、侧模板采用标准型钢模板，厚度δ=4mm，现场切割成设计尺寸进行拼装，顶模斜边与侧模连接处采用双面焊接，钢模板安拆由吊机配合作业，侧模板采用φ20mm张紧螺栓及20#A（200＊100＊7mm）“工”字钢斜支撑固定，内撑采用一块0.3＊0.05＊0.05的C30预制块，φ10mm拉杆与混凝土内撑每隔1.5m布置一道，斜撑和张拉器纵向布置间距为1.5m，与拉杆位置交替布置。钢筋由设在施工现场的临时加工场进行加工成型，运输至现场后根据砼齿坎钢筋布置图就地绑扎。

混凝土由设在施工现场的混凝土拌和站搅拌，混凝土搅拌车运输至现场，吊机吊灰斗（或砼地泵）入模，混凝土现浇采用分段分层阶梯型浇筑的方式，分层厚度≯50cm，分段间距长度为10m，缝宽2～3cm，缝间用泡沫橡胶板填塞。混凝土齿墙总长度932m，分区分段进行浇筑，先浇筑奇数段齿墙，偶数段利用已完成齿墙作为两端模板进行浇筑。混凝土采用插入式振捣棒振捣，人工抹面，每段齿坎连续浇筑，一次完成。

砼终凝后，及时覆盖土工布进行洒水养护，保持土工布湿润，表面覆盖隔水薄膜，防止海水腐蚀。砼齿坎浇筑完成后，要对砼齿坎后方进行回填，采用原状土回填压实，回填厚度为900mm，分三层进行回填压实，每层300mm，完成面标高为4.0m。

2.6 块石护脚

护脚要保证自身稳定且外形尺寸满足设计规范要求，外坡不得陡于设计规范要求，厚度和顶宽也应符合设计标准，采用50～100kg块石作为护底压脚，块石顶宽5m，外坡为1:2，顶标高高于坡底高程1m。针对一次开挖到标高的区域，石料采用自卸汽车运至抛填区域，护脚块石直接运送至坡脚，采用挖机对块石进行码放。

3.结束语

本工程提出了一种可应用于沙质嵌入式港池堤岸的干法施工工法。该工法通过引入抽砂船进行抽砂降水以维持护岸区域的地下水位处于较低水平，从而为模袋混凝土护岸提供干法施工条件。该工法相比传统的水下模袋混凝土施工工艺，不仅可降低水下的施工风险，还可节约施工成本，实现边坡施工质量的精准可控。