摘要：叙述了模袋混凝土护坡在北京永定河滞洪水库连通闸缓坡干砂基面上的应用, 着重叙述了模袋混凝土配合比的确定、施工工艺、技术质量要求及检测、存在问题与技术经济比较。
关键词：模袋混凝土 护坡 配合比 工艺技术 质量要求
中图分类号TV223.3+4 文献标志码B 文章编号1673- 4637 ( 2008) 01- 0048- 03
模袋国内统称为土工模袋, 英文为Fabriform, 是用高强化纤维机织而成的袋状织物。土工模袋能适应多种地形的坡面保护, 具有抵抗淘刷、防冲、防渗、排水和伸缩缝的作用。土工模袋混凝土护坡是土工合成材料发展的产物, 我国是在1985 年从日本首次引进, 目前在我国已广泛应用。模袋混凝土适用于护坡、围堤、桥台和航道整治等工程, 具有适应性强, 施工速度快, 适宜水下施工, 养护方便, 可施工期长以及机械化程度高等特点。
1 设计概况
北京永定河滞洪水库连通闸工程上下游护坡大部分采用模袋混凝土护坡, 坡基为干细砂, 坡度为1∶4.5,实际护坡面积约3 万7 000m2。
1.1 对模袋的要求
设计模袋为双层, 上层涤沦, 下层丙沦, 设计厚度为15 cm, 每块模袋的长度按设计护坡需要的长度加工, 最长达50m, 标准块幅宽10.80m, 在每块模袋上层预留混凝土充灌口, 间距根据模袋的厚度和充灌能力确定, 永定河滞洪水库连通闸工程为沿坡长度方向间距4m, 横向三排, 可满足充灌要求。对模袋材料的技术特性要求有抗老化性能、材料品种、单层厚度、单层重、强度、渗透性能、延伸率和等效孔径, 并规定了取样试验的频率。
1.2 对混凝土的要求
混凝土设计指标为C20F150W4, 对组成混凝土的原材料, 除满足普通混凝土的要求外, 要求使用能使混凝土中总碱含量降低到一定数值的低碱水泥,以防止混凝土发生碱骨料反应, 产生碱活性破坏,因此在本工程中要选用低碱水泥。粗骨料粒径要求为5 ~ 20mm, 粒径过大则难以充灌。充填混凝土与普通混凝土不同, 除满足设计要求的指标外, 还应具有很好的和易性、可泵性, 充灌时具有足够大的流动性,使混凝土在模袋里能够顺利地向周围扩散。为达到上述要求, 要在配合比初步设计和现场配合比试验时充分考虑各种影响因素。
2 混凝土配合比的确定
确定适合的配合比至关重要, 这是模袋混凝土施工能否成功的关键, 也与成本密切相关。前面提到,配合比是根据设计对混凝土性能的要求和施工工艺要求, 并通过现场充灌试验来确定的。配合比中, 水泥用量、砂率、粗骨料粒径、水灰比、坍落度、外加剂和掺和料要逐一分析确定。经过对混凝土组成材料及拌和物性能要求的分析, 再通过现场配合比试验, 最终确定工程适用的配合比。混凝土配合比及各种材料的试验指标分别见表1, 表2, 表3, 表4, 表5。砂率为50%, 水灰比为0.48, 满足各种要求。现场取样试验取得的混凝土试验资料如下: 混凝土抗压强度最低达设计强度的157%, 最高达241%, 平均为182.9%,抗冻融指标和抗渗试验均能达到要求的等级。
3 施工工艺
3.1 原材料要求
( 1) 水泥: 采用425# 普通硅酸盐低碱水泥, 每批水泥进场应附有出场合格证和检测报告( 即3 d、28 d抗压报告) 。在运至工地后, 应进行抽样复试, 水泥应分类, 标明堆放, 禁止受潮。
( 2) 水: 采用饮用水。
( 3) 骨料: 采用二级配0.5~3.2cm 粒径, 按规范进行原材试验。
( 4) 砂: 砂料应用质地坚硬、清洁、级配良好的河砂, 并进行原材试验。
( 5) 模袋: 模袋由涤、丙纶机织而成, 为双层织物, 中间有等间距拉筋, 标准幅宽10.8m, 模袋材料要求满足性能指标见表6。
( 6) 外加剂: 为满足模袋混凝土的泵送及充灌要求, 需在混凝土配合比中掺入高效减水剂、引气剂和UEA 膨胀剂。外加剂在进场时需有合格证、检测报告和使用说明书。粉状的不允许有结块现象。
3.2 施工前提条件
( 1) 现场条件: 边坡修整完毕, 且监理验收合格。
( 2) 技术条件: 按申请的混凝土配合比做现场混凝土配比实验, 确认能够满足设计及充灌要求的配合比为最终施工配合比, 有监理工程师认可方可施工。
3.3 施工工艺
施工工艺流程为平整场地→展铺模袋→充灌填料→回填模袋沟→养护。
3.3.1 平整场地
( 1) 按设计1 ∶4.5 的坡度平整护坡基面, 压实牢固。施工前应每10 ～15m 放线定位, 挖好上、下锚固沟, 在马道平台处要用砌石嵌固。
( 2) 铺设模袋布的坡面, 需经检验合格到设计标准后, 方可进行模袋铺设。
3.3.2 展铺模袋
( 1) 将已按设计缝制好的模袋布平铺在坡面上,然后用! 50mm 钢管穿入模袋布上预先缝好的穿管布内, 再用葫芦接住钢管, 挂在堤上预先打好的钢管桩上, 把模袋布的下端拉到坡脚设计位置。
( 2) 调整葫芦上铰链, 使布处于设计位置。且预留紧缩率, 纵向按8%, 横向按4%考虑。
( 3) 一般先铺设二块布, 然后施工完一块再向后铺设一块, 布与布之间用针线缝接, 搭接布要平铺在后一块下面。
( 4) 经检查合格后方可进行充灌。
3.3.3 充灌填料
3.3.3.1 混凝土输送管道铺设
( 1) 泵送混凝土的管道采用! 125 mm 钢管铺设,在与模袋布充灌口连接处,可用3 ～4 个!100 ×5 000mm高压软胶管便于移动插入袋口。
( 2) 管道布置时应尽可能选择管路最短, 弯头最少的方案, 应做到管道稳固, 便于拆装, 水平管道铺设应平直, 每节管的两头应有垫块。
( 3) 管接头一定要安装正确, 密封圈不应产生皱折, 接头牢固, 保证接头密封良好, 不得漏浆。
3.3.3.2 混凝土的充灌
( 1) 开泵前, 先将泵车真空抽至规定值, 空载运转,检查活塞杆与泵机体件一切正常后才能投入使用。泵送前用水泥砂浆(1∶1) 润滑料斗、泵体和输送管内壁, 以减少泵送阻力。开始压送混凝土时, 要比配合比稍多加10%水泥, 使其流动性好些, 然后用正常配合比施工。
( 2) 充灌时, 先将软管插入模袋, 再在袋口用扎带扎住, 发出信号, 泵送操作人员观察泵送及混凝土在模袋中流动情况。软管要顺坡充灌, 不能顶坡充灌,防止管口顶住地基而堵塞管口。模袋充灌前, 应浇湿袋布, 防止袋内混凝土坍落度突变。
( 3) 泵送混凝土时还应注意充灌范围, 防止压力过大( 充填压力宜为0.2 ～0.3MPa) 而将模袋内吊筋拉断, 造成鼓包现象。
( 4) 如发生混凝土堵管现象时, 混凝土泵车压力骤减, 输送管发生激烈震动, 应立即停止泵送, 并迅速检查堵塞位置。对堵塞位置应立即进行疏通, 如无法疏通, 应立即清洗管道, 处理后再进行泵送。
( 5) 袋口充灌顺序一般是从下向上依次进行,自两侧向中间充填。充填应连续, 充填速度宜为10 ～15m3 / h。在充灌过程中, 还需预先放置! 100mm排水管, 待混凝土初凝时, 方可拔出, 完成一个单元后, 再进行另一单元的施工。
( 6) 一班结束后, 立即清洗泵车进料机及管道,清洗结束后用帆布盖好泵车、管道, 一切工具应堆放在安全地方, 由专人看管。
3.3.4 回填模袋沟
充填1h 后, 即可回填上、下固定模袋沟。
3.3.5 养护
模袋混凝土充填完要养护7 d, 保持表面湿润。采用下盖塑料布, 上盖草帘的方式。
4 技术、质量要求及检测
4.1 技术要求
( 1) 模袋混凝土的配比要严格控制。
( 2) 模袋的坍落度为20 ～24 cm; 含气量为4.5 %～5.5%。
( 3) 模袋护坡施工时注意充灌事故, 所用骨料粒径不得大于泵送管径的1 / 3; 控制坍落度, 以防硬结;泵送距离不宜大于50m。
( 4) 作好模袋混凝土原始施工记录, 内容为: 每块混凝土所用的材料品种、质量、配比、坍落度和含气量、浇筑速度、起止时间、施工事故。
4.2 质量要求
( 1) 模袋混凝土平均厚度要求为( 15 ±2) cm。
( 2) 模袋接缝宽度不小于1 cm。
( 3) 模袋局部不平整度不大于4 cm。
( 4) 每块模袋混凝土浇筑完毕, 在终凝后要拆除进料口的多余混凝土, 进行坡面清理。
4.3 质量检查项目
( 1) 对整坡、模袋布质量、铺设模袋布、混凝土原材料质量、混凝土配料与搅拌、混凝土泵送与充灌、养护等全过程进行全面质量检查并报监理检查。对以上每个环节都设专人负责管理。
( 2) 单元工程质量检查项目: 坡的压实及平整情况; 模袋布无漏缝、脱线、破洞等缺陷; 模袋尺寸、充填口位置应符合设计要求; 铺布位置与接缝的缝和;充填混凝土前应将模袋用水冲润; 充填混凝土应饱满、无鼓包和坍塌; 输送管路要冲洗干净、无残留物。
4.4 质量检测
( 1) 混凝土坍落度: 机口每2 h 抽测一次, 检测标准为设计坍落度±2 cm。
( 2) 模袋混凝土充填厚度: 在充灌完成后应立即用探针插入模袋混凝土检测峰、谷厚度, 取平均值。
( 3) 表面平整度: 用2m 直尺丈量纵横2 个方向,取大值, 检测标准≤4 cm。
( 4) 相邻块接缝宽度: 用钢尺量接缝上中下3 处缝宽, 取平均值, 检测标准≤2 cm。
( 5) 抽样检测混凝土抗压强度: 在充灌口随机取样, 装入!15 ×100 cm 袋中( 材质与模袋相同) , 吊置15 ～20min 后成型, 测试28 d 强度、抗渗及抗冻指标。
5 存在的问题及思考
5.1 轮廓线的顺直
模袋是结带方式, 故充灌后形成纵横的结带线条, 线条的顺直美观是应该追求的目标; 铺设模袋时, 应力求表面的平整, 松紧适宜, 并掌握好压力,充灌顺序。
5.2 圆弧段模袋的制作
从模袋的制作方面, 圆弧形式的模袋目前还没有很好的解决办法, 生产厂的机器不能织出间距不等的线条, 所以圆弧护坡的模袋只能从标准块的成品中裁剪,这样接缝的形状和厚度均很难保证, 外观极不好看。
