摘要：敘述了模袋混凝土護坡在北京永定河滯洪水庫連通閘緩坡干砂基面上的應用, 著重敘述了模袋混凝土配合比的確定、施工工藝、技術質量要求及檢測、存在問題與技術經濟比較。
關鍵詞：模袋混凝土 護坡 配合比 工藝技術 質量要求
中圖分類號TV223.3+4 文獻標志碼B 文章編號1673- 4637 ( 2008) 01- 0048- 03
模袋國內統稱為土工模袋, 英文為Fabriform, 是用高強化纖維機織而成的袋狀織物。土工模袋能適應多種地形的坡面保護, 具有抵抗淘刷、防沖、防滲、排水和伸縮縫的作用。土工模袋混凝土護坡是土工合成材料發展的產物, 我國是在1985 年從日本首次引進, 目前在我國已廣泛應用。模袋混凝土適用于護坡、圍堤、橋臺和航道整治等工程, 具有適應性強, 施工速度快, 適宜水下施工, 養護方便, 可施工期長以及機械化程度高等特點。
1 設計概況
北京永定河滯洪水庫連通閘工程上下游護坡大部分采用模袋混凝土護坡, 坡基為干細砂, 坡度為1∶4.5,實際護坡面積約3 萬7 000m2。
1.1 對模袋的要求
設計模袋為雙層, 上層滌淪, 下層丙淪, 設計厚度為15 cm, 每塊模袋的長度按設計護坡需要的長度加工, 最長達50m, 標準塊幅寬10.80m, 在每塊模袋上層預留混凝土充灌口, 間距根據模袋的厚度和充灌能力確定, 永定河滯洪水庫連通閘工程為沿坡長度方向間距4m, 橫向三排, 可滿足充灌要求。對模袋材料的技術特性要求有抗老化性能、材料品種、單層厚度、單層重、強度、滲透性能、延伸率和等效孔徑, 并規定了取樣試驗的頻率。
1.2 對混凝土的要求
混凝土設計指標為C20F150W4, 對組成混凝土的原材料, 除滿足普通混凝土的要求外, 要求使用能使混凝土中總堿含量降低到一定數值的低堿水泥,以防止混凝土發生堿骨料反應, 產生堿活性破壞,因此在本工程中要選用低堿水泥。粗骨料粒徑要求為5 ~ 20mm, 粒徑過大則難以充灌。充填混凝土與普通混凝土不同, 除滿足設計要求的指標外, 還應具有很好的和易性、可泵性, 充灌時具有足夠大的流動性,使混凝土在模袋里能夠順利地向周圍擴散。為達到上述要求, 要在配合比初步設計和現場配合比試驗時充分考慮各種影響因素。
2 混凝土配合比的確定
確定適合的配合比至關重要, 這是模袋混凝土施工能否成功的關鍵, 也與成本密切相關。前面提到,配合比是根據設計對混凝土性能的要求和施工工藝要求, 并通過現場充灌試驗來確定的。配合比中, 水泥用量、砂率、粗骨料粒徑、水灰比、坍落度、外加劑和摻和料要逐一分析確定。經過對混凝土組成材料及拌和物性能要求的分析, 再通過現場配合比試驗, 最終確定工程適用的配合比。混凝土配合比及各種材料的試驗指標分別見表1, 表2, 表3, 表4, 表5。砂率為50%, 水灰比為0.48, 滿足各種要求。現場取樣試驗取得的混凝土試驗資料如下: 混凝土抗壓強度最低達設計強度的157%, 最高達241%, 平均為182.9%,抗凍融指標和抗滲試驗均能達到要求的等級。
3 施工工藝
3.1 原材料要求
( 1) 水泥: 采用425# 普通硅酸鹽低堿水泥, 每批水泥進場應附有出場合格證和檢測報告( 即3 d、28 d抗壓報告) 。在運至工地后, 應進行抽樣復試, 水泥應分類, 標明堆放, 禁止受潮。
( 2) 水: 采用飲用水。
( 3) 骨料: 采用二級配0.5~3.2cm 粒徑, 按規范進行原材試驗。
( 4) 砂: 砂料應用質地堅硬、清潔、級配良好的河砂, 并進行原材試驗。
( 5) 模袋: 模袋由滌、丙綸機織而成, 為雙層織物, 中間有等間距拉筋, 標準幅寬10.8m, 模袋材料要求滿足性能指標見表6。
( 6) 外加劑: 為滿足模袋混凝土的泵送及充灌要求, 需在混凝土配合比中摻入高效減水劑、引氣劑和UEA 膨脹劑。外加劑在進場時需有合格證、檢測報告和使用說明書。粉狀的不允許有結塊現象。
3.2 施工前提條件
( 1) 現場條件: 邊坡修整完畢, 且監理驗收合格。
( 2) 技術條件: 按申請的混凝土配合比做現場混凝土配比實驗, 確認能夠滿足設計及充灌要求的配合比為最終施工配合比, 有監理工程師認可方可施工。
3.3 施工工藝
施工工藝流程為平整場地→展鋪模袋→充灌填料→回填模袋溝→養護。
3.3.1 平整場地
( 1) 按設計1 ∶4.5 的坡度平整護坡基面, 壓實牢固。施工前應每10 ～15m 放線定位, 挖好上、下錨固溝, 在馬道平臺處要用砌石嵌固。
( 2) 鋪設模袋布的坡面, 需經檢驗合格到設計標準后, 方可進行模袋鋪設。
3.3.2 展鋪模袋
( 1) 將已按設計縫制好的模袋布平鋪在坡面上,然后用! 50mm 鋼管穿入模袋布上預先縫好的穿管布內, 再用葫蘆接住鋼管, 掛在堤上預先打好的鋼管樁上, 把模袋布的下端拉到坡腳設計位置。
( 2) 調整葫蘆上鉸鏈, 使布處于設計位置。且預留緊縮率, 縱向按8%, 橫向按4%考慮。
( 3) 一般先鋪設二塊布, 然后施工完一塊再向后鋪設一塊, 布與布之間用針線縫接, 搭接布要平鋪在后一塊下面。
( 4) 經檢查合格后方可進行充灌。
3.3.3 充灌填料
3.3.3.1 混凝土輸送管道鋪設
( 1) 泵送混凝土的管道采用! 125 mm 鋼管鋪設,在與模袋布充灌口連接處,可用3 ～4 個!100 ×5 000mm高壓軟膠管便于移動插入袋口。
( 2) 管道布置時應盡可能選擇管路最短, 彎頭最少的方案, 應做到管道穩固, 便于拆裝, 水平管道鋪設應平直, 每節管的兩頭應有墊塊。
( 3) 管接頭一定要安裝正確, 密封圈不應產生皺折, 接頭牢固, 保證接頭密封良好, 不得漏漿。
3.3.3.2 混凝土的充灌
( 1) 開泵前, 先將泵車真空抽至規定值, 空載運轉,檢查活塞桿與泵機體件一切正常后才能投入使用。泵送前用水泥砂漿(1∶1) 潤滑料斗、泵體和輸送管內壁, 以減少泵送阻力。開始壓送混凝土時, 要比配合比稍多加10%水泥, 使其流動性好些, 然后用正常配合比施工。
( 2) 充灌時, 先將軟管插入模袋, 再在袋口用扎帶扎住, 發出信號, 泵送操作人員觀察泵送及混凝土在模袋中流動情況。軟管要順坡充灌, 不能頂坡充灌,防止管口頂住地基而堵塞管口。模袋充灌前, 應澆濕袋布, 防止袋內混凝土坍落度突變。
( 3) 泵送混凝土時還應注意充灌范圍, 防止壓力過大( 充填壓力宜為0.2 ～0.3MPa) 而將模袋內吊筋拉斷, 造成鼓包現象。
( 4) 如發生混凝土堵管現象時, 混凝土泵車壓力驟減, 輸送管發生激烈震動, 應立即停止泵送, 并迅速檢查堵塞位置。對堵塞位置應立即進行疏通, 如無法疏通, 應立即清洗管道, 處理后再進行泵送。
( 5) 袋口充灌順序一般是從下向上依次進行,自兩側向中間充填。充填應連續, 充填速度宜為10 ～15m3 / h。在充灌過程中, 還需預先放置! 100mm排水管, 待混凝土初凝時, 方可拔出, 完成一個單元后, 再進行另一單元的施工。
( 6) 一班結束后, 立即清洗泵車進料機及管道,清洗結束后用帆布蓋好泵車、管道, 一切工具應堆放在安全地方, 由專人看管。
3.3.4 回填模袋溝
充填1h 后, 即可回填上、下固定模袋溝。
3.3.5 養護
模袋混凝土充填完要養護7 d, 保持表面濕潤。采用下蓋塑料布, 上蓋草簾的方式。
4 技術、質量要求及檢測
4.1 技術要求
( 1) 模袋混凝土的配比要嚴格控制。
( 2) 模袋的坍落度為20 ～24 cm; 含氣量為4.5 %～5.5%。
( 3) 模袋護坡施工時注意充灌事故, 所用骨料粒徑不得大于泵送管徑的1 / 3; 控制坍落度, 以防硬結;泵送距離不宜大于50m。
( 4) 作好模袋混凝土原始施工記錄, 內容為: 每塊混凝土所用的材料品種、質量、配比、坍落度和含氣量、澆筑速度、起止時間、施工事故。
4.2 質量要求
( 1) 模袋混凝土平均厚度要求為( 15 ±2) cm。
( 2) 模袋接縫寬度不小于1 cm。
( 3) 模袋局部不平整度不大于4 cm。
( 4) 每塊模袋混凝土澆筑完畢, 在終凝后要拆除進料口的多余混凝土, 進行坡面清理。
4.3 質量檢查項目
( 1) 對整坡、模袋布質量、鋪設模袋布、混凝土原材料質量、混凝土配料與攪拌、混凝土泵送與充灌、養護等全過程進行全面質量檢查并報監理檢查。對以上每個環節都設專人負責管理。
( 2) 單元工程質量檢查項目: 坡的壓實及平整情況; 模袋布無漏縫、脫線、破洞等缺陷; 模袋尺寸、充填口位置應符合設計要求; 鋪布位置與接縫的縫和;充填混凝土前應將模袋用水沖潤; 充填混凝土應飽滿、無鼓包和坍塌; 輸送管路要沖洗干凈、無殘留物。
4.4 質量檢測
( 1) 混凝土坍落度: 機口每2 h 抽測一次, 檢測標準為設計坍落度±2 cm。
( 2) 模袋混凝土充填厚度: 在充灌完成后應立即用探針插入模袋混凝土檢測峰、谷厚度, 取平均值。
( 3) 表面平整度: 用2m 直尺丈量縱橫2 個方向,取大值, 檢測標準≤4 cm。
( 4) 相鄰塊接縫寬度: 用鋼尺量接縫上中下3 處縫寬, 取平均值, 檢測標準≤2 cm。
( 5) 抽樣檢測混凝土抗壓強度: 在充灌口隨機取樣, 裝入!15 ×100 cm 袋中( 材質與模袋相同) , 吊置15 ～20min 后成型, 測試28 d 強度、抗滲及抗凍指標。
5 存在的問題及思考
5.1 輪廓線的順直
模袋是結帶方式, 故充灌后形成縱橫的結帶線條, 線條的順直美觀是應該追求的目標; 鋪設模袋時, 應力求表面的平整, 松緊適宜, 并掌握好壓力,充灌順序。
5.2 圓弧段模袋的制作
從模袋的制作方面, 圓弧形式的模袋目前還沒有很好的解決辦法, 生產廠的機器不能織出間距不等的線條, 所以圓弧護坡的模袋只能從標準塊的成品中裁剪,這樣接縫的形狀和厚度均很難保證, 外觀極不好看。
