模袋混凝土在哈达山水利枢纽工程中的应用

2011-09-17李宝国

山西水利 2011年6期

李宝国

（山西省水利建筑工程局，山西太原 030006）

1 工程概况

哈达山水利枢纽工程位于第二松花江干流下游河段，坝址在前郭尔罗斯蒙古族自治县吉拉吐乡境内，在松原市东南约20 km处。该枢纽工程为吉林省最大的水利工程项目和增百亿斤粮食项目中的骨干水源工程，是“北水南调”的主要水源工程之一，同时担负着向吉林西部提供生活和工农业供水、生态环境保护供水和发电等四大任务。由坝区枢纽工程、防护区工程和输水工程组成。输水工程包括渠首闸、输水干渠及其交叉建筑物等。模袋混凝土主要用于输水干渠护坡。山西省水利建筑工程局于2009年9月承建哈达山输水干渠A-23标段（渠道桩号72+050～75+250 m），2011年5月顺利完工。在近两年的施工管理中，对模袋混凝土护坡施工技术进行了研究总结，下文主要介绍模袋混凝土护坡的设计及施工技术要点。

2 模袋混凝土设计

2.1 模袋混凝土充填厚度的确定

模袋混凝土充填厚度标准应能抵抗在水下漂浮和冬季坡前水体冻胀水平力将其向坡上推移的力量。从稳定和抗滑等多方面考虑，本工程施工中确定模袋混凝土充填厚度为12 cm。

2.2 模袋混凝土抗滑稳定性分析

模袋不允许在坡面的分力作用下产生滑动，安全系数应满足下式要求：

式中：α——坡角，°；

L2，L3——模袋在坡面、坡角处的长度，m；

Fcs——模袋与坡角间摩擦系数，取0.5；

Fs——安全系数，按规范规定为1.25。

经计算得Fs=1.35＞1.25。为确保工程安全，将顶部模袋加长，并潜入土体0.5 m。

2.3 模袋材质选择

模袋材质选择是模袋混凝土应用中的首要条件，须综合考虑工程要求及当地水文、地质、地形、施工条件、经济等因素。选择的土工模袋应具有较高的强度和一定的透水性，保证在混凝土自重压力作用下，模袋被挤压破裂、变形，但又能将混凝土中的部分水分挤排出来，降低混凝土水灰比，提高混凝土早期强度及混凝土质量；模袋的平均孔径应小于胶凝材料的平均粒径。模袋技术指标要求见表1。

表1 模袋技术指标

2.4 模袋布的设计

根据工程平面图、断面图，结合模袋特性和现场实际，进行平面图分块设计，模袋布设计应考虑以下内容：符合工程要求并便于施工；考虑到充填后混凝土及模袋的收缩变化，应适当加长模袋布；外表美观；搭接缝处理；机织布幅宽等。

模袋幅宽2 m，共6幅，连成一个单元，在每块模袋布中间间隔4 m，设置成直径15 cm注料口、顺水流方向12 m的成品袋。

2.5 模袋混凝土配合比设计

根据《土工合成材料应用规范》和《水工混凝土施工规范》的标准，结合工程实际，通过试验得出下列混凝土配合比，见表2。

表2 模袋混凝土配合比

2.6 主要材料

工程使用的主要材料见表3。

表3 用于模袋混凝土的施工材料

3 模袋混凝土施工

3.1 施工准备

施工前备足所需材料和设备，测量放样、平整坡面、开挖角槽等。测量放样采用全站仪和水准仪，根据设计图纸将标准断面段和异形断面段全部布测，板体中心线控制点和坡顶控制点均用木桩和钢筋固定。待分段土方开挖完成后，对该渠段坡面轮廓尺寸线放样，并每30～50 m设立整坡样架等，然后展开基面整坡，在整坡过程中及时对该段渠道轮廓线和高程进行复测。沟槽开挖后的尺寸应符合设计要求，同时安装混凝土搅拌站，布设混凝土输送泵及输送管等。

3.2 铺设及固定模袋

首先，铺设土工布。铺设模袋前首先在底面铺设长丝土工布，连接底面的长丝土工布采用缝接和搭接，搭接宽度20～30 cm，土工布在坡顶处用8号铁丝制成的n行钉固定。长丝土工布固定好后，铺设模袋。为防止模袋顺坡下滑，在坡顶模袋上缘封顶，混凝土沟槽外适当设置定位桩。定位桩的间距视坡长、坡度、模袋厚度等条件而定。通常是在模袋布的小单元分界面打设一个定位桩，用尼龙绳将穿入模袋穿管孔中的钢管系牢，另一端通过拉紧装置与定位桩相连。每根桩上配拉紧绞杠（或紧线器），用以调整模袋上下位置，并固定模袋。坡面采用钢筋锚固坡面的方式，根据试验结果确定间距。

3.3 模袋混凝土充灌

混凝土充灌前应用清水润湿管道，然后用水泥砂浆润滑管道；模袋灌浆口与输送口的橡胶软管连接，并绑扎紧密，以防泄露；充灌时应从已充灌好的相邻块处开始，沿自下而上、从两侧向中间进行，在充灌过程中应及时调整模袋上缘的拉力，确保模袋厚度一致；充灌速度控制在10～15 m3/h范围内，出口压力0.2～0.3 MPa；充灌将近饱满时，暂停 5～10 min，待模袋中的水析出后，再充灌至饱满；土工模袋混凝土成型后，及时用水将模袋表面的灰渣冲洗、清理干净。