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经验交流:模袋混凝土护坡及水下抛鹅卵石护岸施工技术的应用及效果

2015-12-12 09:25:32 安装信息网

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作者:田英

l工程概述

    由于下荆江河属蜿蜒性河道,自然演变中有“三十年河东、四十年河西”之称,河岸崩坍十分严重,此外由于下荆江河段较长,河势变化大,原守护段偏短,仍未完成巩固裁湾成果、控制河势的目的,为了进一步巩固裁湾成果、抑制崩岸,提高荆江地区的防洪能力,经国家批准,投资兴建下荆江(湖北段)河势控制工程。下荆江河势控制工程(湖北段)分布在下荆江沙滩子自然裁湾段、中洲子人工裁湾段、上车湾裁湾段、盐船套河段以及熊家洲及城陵矶河段5个河段中。

长江重要堤防隐蔽工程下荆江河势控制工程(湖北段)熊家洲C段(试验段)护岸工程位于监利县三洲镇熊家洲江段,桩号为11+ 400 至13+445,长度为2045m.工程为平顺抛石护岸型式,分为水上(混凝土预制块、模袋混凝土)护坡和水下抛块石、卵石护岸两部分。其中断面12 +280至12+ 880段是水上模袋混凝土护坡与水下抛卵石护岸相结合施工段,模袋混凝土护坡与水下抛鹅卵石相结合的护岸型式(如下图所示)为在长江重要堤防中首次使用的新工艺,作为工程的试验项目。

2主要技术指标

2.1  模袋混凝土

    模袋混凝土的施工部位为12 +280 - 12 +880段,高程在25.8 - 20. 25m范围(马道至脚槽)内,模袋混凝土护坡厚度为15cm,护坡长17. 31 - 26. 9lm,施工面积为15000m2。采用无反滤排水点模袋,原材料为丙纶,单位面积质量450 g/m2,径向抗拉强度大于2000N/5 cm,平面应变拉伸试验延伸率小于30%,握持拉伸试验延伸率小于20%,顶破强度大于4000kN,撕裂强度大于700N。模袋混凝土强度等级为C20,水灰比不大于0. 55,最大骨料小于2cm,配合比为水泥:砂:石子=1:2:1.9。渗透系数K≤1.0×10-2Cm/S,曼宁系数为0. 016。为了降低用水量,便于泵送和模袋充满,掺用减水率为20%左右的泵送剂,另掺用30%  - 35%左右的粉煤灰。

2.2水下抛鹅卵石

    该部分水下抛鹅卵石施工段总长600m,I区防冲石抛石厚度为1. 875m,抛区宽度8m。Ⅱ区抛石厚度为0. 88m,抛区宽度50m。鹅卵石要求石质坚硬,遇水不破碎或水解,软化系数大于0. 70,密度不小于2.65g/cm3,湿抗压强度大于50MPa,块石粒径为0.08 -0.18m。

3主要施工方法

3.1模袋混凝土施工

    模袋混凝土护坡施工的主要内容包括:混凝土的拌制,模袋布的铺设,混凝土的灌注,成型模袋混凝土面的清理和保养。投入施工设备有:混凝土输送泵1台,潜水泵3台,松紧器10只,φ125泵管150 m,φ12管15m,75kW发电机2台,0.5m3拌和系统2套。

3.1.1模袋缝制

    根据施工图纸设计要求由生产厂家制作,并按计划运送到现场。

3.1.2模袋布的铺设定位

    a.铺设模袋的基层应平整符合设计要求,施工起始点和基准线要准确,经检验达到要求后方可进行模袋布铺设。

    b.将已按设计要求缝制好的模袋布平地展开,将钢管穿于模袋布上端预先缝制好的穿管布内,用松紧器拉住钢管,固定在预先安设好的钢管桩上,下端由操作人员拉至设计位置,然后在上端调整定位。

    c.铺设好的模袋布经检查符合设计要求后方可进行混凝土充灌。

    d.铺设顺序,按设计要求每块模袋布要搭接80cm,且上游块应压住下游块,因此铺设顺序应从下游开始,待第一块模袋布充灌好混凝土后再铺设第二块模袋布,依次进行操作。

3.1.3混凝土的拌制和运输

    模袋混凝土原材料:水泥(普硅32.5)、黄砂(中砂)、卵石(5 - 20mm)、粉煤灰、外加剂、水。模袋混凝土要求和易性好,并要有较大的流动性。坍落度为23cm(允许误差±lcm)。

    模袋混凝土的拌制:根据选定的原材料在试验室里进行试拌,按规范和设计要求确定施工配合比。根据现场布置的情况,在断面12 +430和12 +730处各设置一个0. 50m3混凝土拌和站和一个砂石料堆料场,进行混凝土的拌和。

混凝土的运输:在每个拌和站点处设置一个60m3的混凝土高压输送泵,每台混凝土泵配备200m的混凝土泵送管,混凝土拌和好直接送入混凝土泵,由混凝土泵将混凝土输送到模袋的灌口内。

3.1.4混凝土充灌

    充灌前由操作人员将软管插入模袋灌口,在袋口用扎带绑住软管,然后进行混凝土充灌,充灌时应检查、观察混凝土在模袋中的流淌情况,并帮助其流动到位,直至充饱满为止。充灌顺序:自下向上进行,从已充灌的相邻块开始。充灌速度应控制在7 - 13m3/h,充灌应连续,不能中断,灌满撤管后应将充灌口扎紧。

3.2水下抛鹅卵石

    该部分水下抛石施工段总长600m,主要采取机械抛投。投入500t定位船l艘,挖掘机1台,石驳船40只,工程技术人员8名,普工10人,机械操作工12人。

3.2.1  施工程序

    根据施工导线测定断面控制桩→水下原始断面地形测量→划分网格并计算网格抛卵石体积→实测流速、水深,计算漂距→选定试抛区并试抛→修正抛投参数及方案→根据各区抛石提前量、各断面控制点、方向点测定位船、定位控制点→定位船定位→石料质量检验→量方→石驳船挂档就位→抛投→石驳船移位→石驳船离开→按照前述程序抛满整个横断面→水下断面测量与原地形比较,不合格立即补抛→定位船移至下一断面,重复上述抛石过程。

3. 2. 2施工方法

    将整个分部工程划分为8个单元,约80m为一单元,其中09-04-8单元为40m。每个单元顺水流方向按每20m -段分为A、B、C、D四段。每段沿垂直水流方向划分为I区和Ⅱ区,其中I区为8m宽的防冲区,抛石厚度为1. 875m;Ⅱ区抛石宽度为50m,抛石厚度为0. 88m,按每l0m划分5个档,每档划分为10个网格,网格尺寸为1m×20m。分别计算I区每个网格的方量为:V设=37. 5m3,Ⅱ区各网格方量V设=17. 6m3。抛石船按方格宽度尺寸在定位船下弦定位、移位,均匀抛满一方格后,石驳船移位一次(V实≥V设)。

    定位船采用横一字形定位,即定位船垂直水流方向固定。定位船先定位在上游最外侧的网格,定位船定位公式为:定位船下边线=抛投区上断面+漂距+抛石船头长。定位测量仪器采用全站仪。

    抛石厚度的检测:对抛石断面抛前、抛后进行水下测量(测量仪器:回声仪、测绳),并将前、后数据进行对照,同一平距下的高程差即为该点的抛石厚度。

4质量控制

    推行施工质量管理责任制,严格贯彻技术交底、技术复核、自检自查、原材料检验和隐蔽工程验收等。

4.1  模袋混凝土质量的控制

    a.模袋布的生产制作应符合设计尺寸要求。该工程模袋设计厚度为15cm,即施工完毕后模袋混凝土平均厚度应为15cm,允许误差为±8%。

    b.以每个单元检测20点计,用钢钎插在刚充灌好的混凝土的模袋布上均匀选择测点,允许偏差项日合格率在70%以上为合格.、

    c.模袋布与模袋布之间的拼缝小于2cm,每条拼缝不得多于2处缝宽大于2cm长度超过70cm的缝。

    d.施工前编制详细的《模袋混凝土施工工序技术指导书》,详细列出每道工序质量控制要点,并使施工员、质检员深入领会。

    e.重点控制过程,并完善施工记录。

    f.质量检查执行《堤防工程施工规范》( SL 260-98)。

    g.在模袋混凝土施工完成12 - 18h后,对模袋混凝土面进行28d养护,并经常保持外露面的湿润。

    h.进行质量检查验收。

4.2水下抛鹅卵石质量控制

    a.对原材料的质量控制。在料场对卵石质量进行检测,薄片石、风化石、岩泥等均不能作为抛石填料,不得装船;合格石料上船运输必须堆码成长方体,以便于验方。不定期对块石进行见证取样送检,摩氏硬度、软化系数、抗压强度、重率、粒径等指标必须满足设计

和规范要求,XJ12 +280 - XJ12 +880施工段共取样送样4组,合格4组。

b.量方控制。抛石验方是控制抛石体积的重要环节。抛石前,由技术人员进行验方,在船上量取有代表性的长度方向尺寸2个、宽度方向尺寸3个、高度方向尺寸6个,取平均值,扣除空隙率后计算实际收方量,然后以船体承载吨位进行校核,以保证验方的真实性和准确性。

    c.定位船、石驳船定位控制。复核漂距,按断面控制点确定定位船岸上定位控制点、方向点,在定位船下弦定出抛区起抛点、终抛点,两点之间的边线即为石驳船上抛石起点控制线,以终抛点为基准,将连线按1m划分为若干小段并作好标记,石驳船按标记定移位,以保证抛石的连续性。

    d.抛投质量控制。石驳船按定位船上做好的标记挂靠就位后,以定位船上起抛点、终抛点连线为基准,量取事先确定的无效船头长,在石驳船上定出抛石起点位置,并做好标记,依次沿下游抛投20m(抛区长度)。

5  施工结果与分析

5.1  模袋混凝土

5.1.1  模袋的检验

    在施工期间按规范规定对模袋布进行了4次随机取样,并将样品送专业检测机构进行检验。检验结果:原材料为丙纶,单位面积质量452g/m2,最大拉伸强度大于54390N/5 cm,平面应变拉伸试验延伸率小于30%,握持拉伸试验延伸率小于20%,顶破强度为4. 47kN,撕裂强度大于700N。检验结果全部达到设计和规范要求。

5.1.2模袋混凝土的检验

    在施工期间按规范规定对模袋混凝土原材料进行了随机取样。检验结果:砂的含泥量为0. 4%,细度模数为3. 18,级配属2区;卵石含泥量为0.2%,颗粒级配在连续粒级5 -25标准范围内;配合比是水:胶凝材料:砂:石:外加剂为0. 47:1.00:1.97:1.73:0.0075;水灰比为0. 47;砂率为53%。按规范规定在模袋混凝土的输送泵出口取样作混凝土试块,检验结果为28d的抗压强度为25. 8MPa。以上检验结果全部达到设计和规范要求。

5.1.3  模袋混凝土的质量评定

    模袋混凝土共分为6个单元工程,现场检测的结果是100%合格,达到了设计和规范要求。

5.2  水下抛鹅卵石

    鹅卵石取样4组,分别由具有相应资质的质量检测中心和试验室检测,检验结果饱和抗压强度、软化系数0. 87等各项指标均符合质量标准。

    水下抛鹅卵石水下抛石(09-04)分部工程共计单元数8个,合格单元数8个,合格率1 00%,其中优良单元数6个,优良率为75%。该分部工程质量等级评定为优良。

5.3经济技术比校

5.3.1  模袋混凝土护坡

    遭受较大风浪袭击和较高流速水流冲刷的重要堤防,当地又缺少块石资源的可选用模袋混凝土作为迎水坡的护坡。其抗风浪冲刷、水流淘刷的能力强,整体性好,强度高,且消浪作用好,可以水下施工,但成本高,在该工程中为96. 78元/m2。

5.3.2砌石护坡

    砌石护坡消浪作用好,能抵抗较大风浪冲刷,一般用在工程级别在3级以上或堤高超过6m的堤防,但其整体性较差,成本一般,该工程中干砌石为50. 34元/m2,浆砌石为77. 73元/m2。

5.3.3混凝土预制块护坡

    混凝土预制块护坡抗风浪冲刷能力强,抵抗较大风浪冲刷的堤防可选用混凝土预制块护坡,但消浪作用差,成本较低,在该工程中为51. 63元/m2。

5.3.4水下抛块石与抛鹅卵石

水下抛鹅卵石堆积密实,防冲刷效果好,在与模袋混凝土护坡相结合施工时,避免了块石锐角划破模袋,另外可采取机械化施工,抛投较为均匀。由于该工程中所采用的鹅卵石料场运距较远,成本比抛块石高。

6【摘  要】

  模袋混凝土护坡与水下抛鹅卵石相结合护岸型式作为战验项目,在长江重耍堤防隐蔽工程下制江河势控制工程(湖北段)中首次使用。本文主要介绍了模袋混凝土护坡、水下抛鹅卵石的主要技术指标和施工方法,并将其与混凝土预制块护坡、砌石护坡、水下抛块石护岸等施工技术进行了对比分析。

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