所属栏目：自动化论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:619
1、工程概况
灌河为淮河水系下游苏北沿海地区最大的入海河道，也是苏北唯一没有建闸的感潮河道。响水县城段灌河河面狭窄，只有236m，流速快，河岸常年受冲刷。通榆河口至运响河口堤防河坡陡，土质差，历来就是灌河堤险工段，是每年防洪重点。响水县城段灌河堤自通榆河开挖后，通榆河出口西侧原灌河岸线向后退堤，使东侧灌河堤变为凸岸，迎流顶冲。2002年月12日至7月18日，响水县城段灌河堤先后发生4次崩岸，原有石墙及块石护坡全部塌入河中，临堤房屋裂缝、倾斜，有52户住宅因此而拆迁，严重威胁响水县城防洪安全。为了彻底治理响水县城段堤岸，该县决定将通榆河口至运响河口的灌河堤进行彻底治理，并于2005年到2006年，自筹资金500万元，对黄海路至三洪河段堤岸进行了先期施工。该段堤岸防护方案采用模袋砼。经过三年多的运行，治理效果十分明显。
2、工程设计
(1).方案比选
灌河堤防工程段处在通榆河响水船闸下游引河入灌河喇叭口的下游，河岸不仅受潮汐涨落潮的影响，受船行波的淘刷亦很大，该段河岸需进行护岸及水下防护工程。水下防护，常规采用水下抛石方案。需从河底开始防护，工程量大，抛石在水中下沉过程中，会因块石形状不同而落在不同位置，往往形成厚度不均，较难达到设计要求。而从防护船行波这一因素考虑，只需对水位变动区和船行波影响区进行防护，可采用模袋混凝土护坡的防护方案。
方案一：抛石护岸方案
水下抛石，需从河底开始逐步上护至坡顶，设计抛石防护上限为平台顶面3.50m，下限至河底，护坡斜长平均为75m左右;设计抛石直厚0.6m，为保证抛石的整体稳定，河底坡脚处设宽5m，厚1.5m的崩滚层。该段抛石工程量为178600m3，工程造价为2858万元。
方案二：模袋混凝土护坡方案
模袋砼方案，土工模袋设计为混凝土型，砼配合比水泥：砂：石为1：2.73：2.23，模袋混凝土充填厚度为0.20m。根据江苏省水利厅苏水管〔1997〕80号文《江苏省江海堤防达标建设修订设计标准》以及盐城市盐水管〔1999〕10号文《关于调整海堤、灌河堤达标标准的批复》，模袋护坡上下限一般为多年平均低潮位向上至平台高程，即护坡底高程-1.0m，顶高程至3.50m，坡面斜长平均为23m，CS9～CS14河段南岸受冲刷比较严重，河道深泓偏向南岸护坡上限为平台，下限至河底大缓坡处。护坡工程量为87045m2，17409 m3，造价为1271万元。
经比较，方案一施工工艺简单，但施工质量较难把握，防护效果较差，耐久性差，易损坏，工程造价高，而且响水县境内块石非常缺乏，均需从外地调运，极不经济。方案二便于水下施工，施工速度快，适合潮汐河道涨退潮时抢做，施工质量可得到有效控制，防护效果好，外型整齐美观，具有耐久性，目前已有在水深10m条件下进行施工的成功经验，工程造价较方案一低1587万元，为抛石方案造价的45%左右。
从上述技术、经济各方面的综合比较，确定该项工程平台以下堤岸防护采用模袋砼防护方案。
(2).防护上、下限
灌河右堤防护上限为设计平台河口(高程3.50m)，下限根据稳定计算以及河道冲刷、河势变化情况，分析为高程-1.0m。根据稳定计算在-1.0m处设有一平台，该平台高程同多年平均低潮位，而且从冲刷角度，该高程以下河坡较为稳定，再且将来可以利用低潮突击施工。
模袋防护底部，根据《堤防工程设计规范》计算，以平均流速1.5m/s计算，最大冲刷坑深为1.37m。为防河底可能进一步淘刷，根据《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》，在模袋护坡坡脚处设防冲结构，即模袋护坡顺坡角外延2m。
(3).模袋选择
土工模袋的选择，根据《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》(SL/T225-987)结合该段实际情况选用铰链块型，其特征为填充料硬结后为许多相互连接的独立块，由高强尼龙绳联络各块，排水通畅，能够相互转动及自由#p#副标题#e#沉降，适应地形的变化。
(4).充填材料的选择
灌注土工模袋的混凝土必须具有一定的流动度，以便布置模袋的灌浆孔位置，使混凝土顺利地充填到模袋的各个部位;同时，充填模袋的混凝土需确定适宜的水灰比、骨料级配比以及适量的附加剂，使其具有足够的强度，以承受护坡中各种外力的作用。参考国内现有模袋砼配合比，本次设计充填混凝土配合比为1：2.73：2.23，水灰比为0.65，水泥标号为425#普通硅酸盐水泥，骨料最大粒径为15mm，坍落度21±2cm。
(5).模袋充填厚度的确定
模袋应具有一定厚度，以满足护面局部孔洞所引起的弯曲应力和风浪所产生的浮动以及冰推力导致护坡模袋沿坡面滑动等要求。根据《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》(SL/T225-98)，模袋厚度应取用抗飘浮、抗冰推所需厚度之大者。
①抗漂浮厚度
式中 C—面板系数，对大块混凝土护面取C=1，护面上有滤水点C=1.5;
Hww、Lww—波高和波长，计算波高为0.3m，波长8.5m;
Lr—垂直于水边线的护面长度，22.5m;
m—坡角α的余切，为5;
γc—混凝土有效容重，取用21.56KN/m3;
γww—水容重，10KN/m3。
经计算，δ为0.05m。
②抵抗冰推力所需厚度，该河道与黄海直接相通，有一定的含盐度不结冰，故该项不计算。
根据上述计算结果，考虑船行波及潮水的作用，同时结合以往设计施工经验，适当放大模袋混凝土护坡厚度，灌河堤模袋厚度设计取用δ=0.20m，考虑到黄响河和运响河港堤内行船较少，而且受灌河潮水的影响相对要小，因此设计模袋护坡厚度为δ=0.15m。
(6).抗滑稳定分析
土工模袋的抗滑稳定，主要取决于模袋自重所产生的滑动力和模袋与边坡土壤之间所产生的摩擦力(即抗滑力)两个部分，则抗滑稳定安全系数K为：
式中L3、L2—模袋底部和斜面长度，其中L3=0，L2=22.5m;
α—坡角(°);
fcs—土工模袋与边坡土壤之间的摩擦系数，应由试验测定，无试验资料时，可采用0.5。
Fs—安全系数，应符合标准SL274-2001的规定，计算结果要求Fs 不小于1.5。
计算结果Fs=2.5，大于规范要求值，满足抗滑稳定要求。
(7).排渗设计
为保证模袋的稳定性，模袋底部渗水应及时排走。铰链块型模袋本身具有一定透水性，本次设计在模袋上增设2排排水孔，见图2。具体布置顺坡轴方向高程0.5m、2.0m处布设2排排水孔，排水孔间距2.0m，间隔布置。
(8).模袋固定
土工模袋铺设时在平台顶部采用挖槽埋固的固定方法。挖槽深度0.5m，宽度0.5m。模袋顶部埋入沟槽内后，采用M7.5浆砌块石压固。灌河堤段结合景观建设，浆砌块石砌体顶部设厚0.2m的混凝土压顶，并兼作为平台栏杆的安装基座，压顶基座上设石雕栏杆防护。模袋底部因在水下施工，灌河潮来潮去，影响较大，不设埋固沟，采用悬挂式。护坡上下游侧向固定沟为0.5m宽×0.8m深，采用M7.5浆砌块石格埂的结构形式压固模袋。
3、模袋砼施工
待平台以下河坡削坡完成后，即可进行模袋混凝土护坡的施工。
施工次序：
(1) 平整坡面，清除杂物，开挖水上埋固沟。
(2) 展铺模袋。展袋后在其上下缘插入挂袋钢管，铺于坡面，在坡肩处设挂袋桩，钢管上装松紧器，将模袋挂在桩上。
(3) 充灌填料。灌料采用特制的混凝土泵。充填自下而上，从两侧向中间进行充灌;充填一小时后即可设排水孔，回填固定模袋沟。
施工中注意事项：
(1) 混凝土骨料最大粒径不得大于泵送管直径的1/3;
(2) 严格控制混凝土坍落度，防止管道内发生硬结;
(3) 充灌泵送压力不宜小于200kPa;
(4) 泵送距离不宜超过50m;
(5) 水下施工时，水深超过2m即应由潜水员配合控制水下充灌和铺设质量，也要特别注意人身安全。
4 结语
(1)模袋混凝土经验厚度。护岸护坡一般采用厚度不低于15cm，重要堤段采用20～#p#副标题#e#30 cm。对于重要的堤防工程，采用模袋混凝土厚度应通过稳定和强度验算确定。
(2) 模袋混凝土的施工。
①施工较为简便，施工速度快，施工时配备2～3台250L拌和机，1台16m3/h的输送泵，1个台班能充灌厚15cm的模袋400cm2。
②模袋混凝土在1个潮水的施工时间一般为4h，在4h低潮其问可成型5～6个模袋，每个模袋长12.5m充灌混凝土100m3左右。灌河潮位为半日潮，1d出现2次低潮，因此模袋混凝土的施工效率可达200m3/d。
③基层整理非常重要。基层整理是模袋护坡的基础(简称整坡)，是保证坡面稳定、模袋铺设及灌注、坡面成形的基础，模袋护坡设置在稳定的岸坡上是模袋护坡应用的前提。基层整理可说是最简单、最容易而最难办的一项工作。其原因一是把基层整理看得“简单”、“无所谓”;二是要做好基层整理难度大，尤其是水下部分，施工难度很大。在单纯追求进度与利润的驱使下整坡成了“得不偿失”，不愿认真去做，只把铺好模袋和灌注完混凝土作为模袋护坡完工的标志。从已竣工的模袋护坡可以看出因忽视基层处理质量而出现的问题：坡面高低不平、厚度厚薄不均、硬化体凹凸、陡槛翘角、相邻块拼缝下部拉开呈喇叭状，严重的造成滑坡，直至倒塌。由此可见，基层处理是模袋护坡施工的重要组成部分，轻视整坡的倾向一定要加以纠正。基层整理如能保质保量地完成，意味着模袋护坡就成功了一半，这是成功工程实践的经验总结。
(3)模袋护坡的优点。
①反滤作用好。模袋混凝土护体不需要加铺反滤层，因为模袋衬底布就是很好的反滤层，且较人工砂石反滤层的反滤效果更好，增强了土体坡面的稳定性。
②模袋护坡坡比合理。斜坡式的模袋护坡比直立式浆砌块石驳岸有更好的稳定性。模袋护坡是建在稳定的土坡上，构造措施(衬底布及接缝垫布)合理;而块石驳岸结构简单，缺少必要的构造措施，当遭受暴雨和洪水时，墙后土体内摩擦变小，墙后土压力随之增大，易于产生圆弧滑动，致使驳岸破坏。
③模袋混凝土护坡强度高。一般模袋混凝土设计强度为20 MPa，比石砌驳岸砂浆强度(7.5 MPa)高一倍，再加上锦纶模袋的抗拉力大，整体强度就更高，抗击船舶碰撞好。有两处紧靠码头的模袋护坡，一处因码头翼墙损坏导致模袋护坡下面的土体被水流淘成空洞(体积约40m3)，另一处因地面径流致码头倒塌，两侧模袋护坡淘空(体积约30m3)，但模袋混凝土体犹如钢筋混凝土薄壳一样，上面照样走人、受负荷，护坡稳定。
④模袋裸落部分至今仍然具有一定强度。除了少数地方因船体、缆绳的摩擦及人行践踏已破坏外，绝大部分是完好的。底部村布经破损检查，其色泽、强度完好如初，推测在混凝土中的攀线及其强度不会减弱。因此模袋不仅起临时模板作用.还起着长期的加强筋抗拉作用。
⑤模袋护坡建设时可直接在水下施工，不打坝不抽水，是常规的石砌护岸无法比拟的。