混凝土模袋护坡

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1、二、混凝土模袋护坡(一) 模袋的类型和适用条件混凝土模袋按其充填材料不同分为充填砂浆型和充填混凝土型两种。前者适 用于一般坡面、渠道、江河和水库的护坡以及码头工程等，后者适用于有较强水 流和波浪作用的岸坡、海堤等。模袋的类型已如第一章所述，即按所用的材质和加工工艺不同可分为机织模 袋和简易模袋。机织模袋主要由锦纶、涤纶和丙纶长丝织物制成，强度高，孔径 均匀，充填时基本不漏水泥，可以制成带反滤点形式，可以用泵充灌砂浆或细砾 混凝土。简易模袋系我国东北某些省份创造的一种群众性护坡形式，目前均用聚 丙烯编织物缝制，袋体本身不具备反滤功能，需在坡面上加铺非织造织物滤层， 袋内只充灌砂浆和采取人工自流灌

2、填方式。机织模袋混凝土护坡可在最大坡度 1:1 甚至更陡的条件下应用，较佳的坡度 为1:1.5,在水中充灌时允许水流流速一般小于1.5m/s。简易模袋混凝土较适于 坡度1:1.51:3.0的水上或较浅的静水下护坡，其施工设备简单，工程造价较 机织模袋低。国外机织模袋已基本定型化。国内的混凝土模袋技术是从日本引进和研究发 展起来的，其种类与国外的相仿。表4-3为国内部分模袋产品及其与日本产品的 对照。简易模袋目前只有一种形式，类似于 FP 型。表 4-3部分土工模袋基本特性表型号FP-100CY-100CYZ-3WYS-100模S和模C 系列原料锦纶66锦纶6锦纶+涤纶+ 丙纶单层质量(g/m2

3、)241.6240.8273.2331.5340.0单层厚度(mm)0.3340.3560.4850.5360.55抗拉强 度(n/3cm)经向1332143212651342142715461064200318392158纬向1587 160515991615147814821757198417862003伸长率(%)经向10.3 11.410.4 12.912.2 12.515.8 20.414.5 21.0纬向10.6 10.810.8 11.012.2 15.317.1 18.716.9 18.5顶破强度(N)15461572128115845000等效孔径O90(mm)0.10.12

4、0.120.0910.2 且0.043渗透系数(cm/s)3x10-31.0x10-22.87x10-24x10-31x10-28.6x10-4灌注后成型厚 度砂浆:10cm混凝土 :15cm混凝土 :15cm砂浆:10cm砂浆:1020cm混凝土 :570cm(二) 模袋混凝土的配合比设计机织模袋混凝土护坡采用泵送方法施工，要求所用混凝土或水泥砂浆除具有 可泵性外，还要具有适宜的流动性，使之在模袋内能顺利流淌扩散，充满整个模 袋，不发生分离。因此，对其材料的配合比和外加剂的应用比一般泵送混凝土要 求更高。必要时应根据具体工程情况通过试验确定。表 4-4 和表 4-5 为日本蝶理公司提出的泵送

5、充填料配合比，可供参考。表 4-4 充 灌 砂 浆 标准 配 合比调合种类水泥和 砂 比率C/S水灰比W/C(%)流动值(s)单位质量(kg/m3)备注水泥C细粒料S水WM-2M-31:2.01:3.0607020260046112001383360323FM=2.8 混合剂、 AE剂、 减水剂表4-5充灌混凝土配合比配合种类粗粒料 最大尺 寸(mm )坍落 度(cm)空气 含量(%)水灰 比W/C(%)细粒 料 比率Sa(%)单位质量(kg/m3)备注水泥C细粒 料S粗粒 料G水WC-101023286565382938637248混合C-1515760365963654237剂、AEC-2

6、52521256550326851867212剂、减 水剂C-25W5555386909785212由于充填料灌入模袋后，其中多余的水分可以从模袋的孔隙中渗出，从而水 灰比可降至 0.4或更低，使混凝土或砂浆的凝固速度加快，强度大大提高。如表 4-4中的M 2砂浆在标准养护条件下，模袋混凝土 R28 = 54MPa，比普通混凝土 强度高50%以上。表4-5中细砾混凝土 R28比普通混凝土强度高30%以上。表中所列的AE剂为复合减水剂，具有引气和减水双重作用。国内有些单位 采用PC 一 2型松香热聚物引气剂，掺量4.5%，含气量5%左右，外加减水剂 0.6左右，视减水剂的具体性能而定。对于抗冻要

7、求较低的护坡工程，可以考虑掺粉煤灰以降低水泥用量，但要通 过试验，且掺量一般不得大于20%。(三) 模袋混凝土护坡结构设计1模袋形式的选择用于堤岸护坡的混凝土模袋应根据工程等级、施工条件、风浪和水流状况、 所能提供的资金和施工设备以及外观要求等确定选用机织模袋或简易模袋。模袋 的形式宜选用带排水点型。2厚度确定模袋混凝土护坡主要承受风浪荷载。在寒冷地区还有冬季冰推力作用。抗波 浪稳定要求的板厚可按式(4-4)计算。从构造上要求，混凝土护坡的厚度不宜小 于 10cm 。抗冰冻稳定计算可按护坡混凝土体顺坡整体上报情况和有无配筋两种情况。为加强混凝土的整体性和抗冰推能力，常常在混凝土中加入一根纵向钢

8、筋。此时，抗冰推计算简图如图 4-3所示，稳定按下式计算：(4-8)当混凝土中无配筋时，可按式(4-9)计算：(4-9)图 4-3 抗冰推计算简图式中：为模袋混凝土的平均厚 度，m； P为设计水平冰推力， kPa； (5为计算冰盖厚度，m； m 为护坡的边坡系数；f、f分别 为水上、水下护面与土工2织物 滤层或土工织物滤层与基土之 间的摩擦系数；H、H分别为冰l2盖下界面以上和以下参加抗冰推的护坡高度，m； F为护坡抗s滑安全系数，F $1.1； Y为混 sc 凝土容重，kN/m3； y 3为水的 容重， kN/m3； C 、C 分别为织 12 物反滤水上和水下部分与土之 间的粘聚力， kPa

9、。3抗滑稳定性校核按前述块石和混凝土板的抗滑稳定计算方法进行。计算时取模袋与坡面土之 间的界面为滑动面进行校核。4排渗核算机织模袋的每个排水点面积仅4cm2，其排渗能力应满足下式要求：q $F q(4-10)gsq =naK i(4-11)gg式中： q 为每延米宽度模袋排水点的单宽排水量， m3/s； Fs 为安全系数，可取 F$1.2；Sq为每延米坡长的单宽出流量，m3/s； n为每延米有效排水的排水点个 数； a 为排水点的面积， m2； Kg 为排水点的渗透系数， m/s； i 为排水点处的作用 平均水力比降。当排水点的排水能力不足时应加设排水孔。排水孔的间距可取34m,孔径 可取50

10、mm，孔底应设土工织物滤层。5顶部和底脚结构模袋混凝土护坡的顶部应牢固 封顶，以防止水流冲蚀坡土，并增加图 4-4 模袋混凝土护坡封顶固脚示意图护坡的稳定。封顶形式可采取平封或 锚封。平封延伸长度可取0.51.0m, 锚封入土深度不宜小于0.5m。封顶形 式如图4-4(a)所示。底脚必须埋入士 中，入土深度不应小于冲刷深度以下0.5m，如图4-4(b)所示。护坡与软体 排之间的连接必须平顺整齐，紧密牢固，可按图4-4(c)所示方式将模袋混 凝土伸入软体排锚固槽内或贴紧软体排的顶部平台。护坡范围内上下游 两侧与不护坡段之间的接头必须处 理良好。接头处理可采取顺坡开槽，1 一模袋混凝土；2 一软体

11、排锚固槽 (或桩)3 软体排；4土工织物； 5 一冲刷后地面将模袋混凝土埋人槽中的方式。接头分界处的坡面必须连接平顺。开槽埋入深度上游端不小于0.5m,下游端不小于 0.7m。（四）简易模袋的设计和制作1编织物的选择模袋宜用抗老化聚丙烯织造（编织）型土工织物制作。在保证强度损失不大的 条件下，也可选用一般聚丙烯织造土工织物。渗透系数宜为K=lX10-2X10-3cm/s。为了防止漏浆，等效孔径要比细骨 料的d，即允许有少量水泥渗出而不允许砂粒流失。一般取O =0.50.9mm。8590织造土工织物强度T视护坡平均厚度及一次充填高度大小而定。厚度及一次 充填高度越大，模袋所承受的压力越大，要求织

12、造土工织物的抗拉强度越高，可 以用下式估算：T = P Y 丿丸（4-12）式中：P为混凝土或砂浆的侧压力系数，P =0.8； Y为混凝土或砂浆的容重，ckN/m3 （砂浆y =21.7kN/m3,细砾混凝土丫 =22.7kN/m3）； h为护坡的最大厚度， cc1m（取平均厚度的1.5倍）；h为lh内护坡充填高度，m（h应控制在45m） ； T为 22织造土工织物的允许抗拉强度，kN/m对于平均厚度0.15m的模袋护坡，编织布 的要求强度大约在20kN/m左右（应变10%）。2模袋的加工首先是通过排水点的间距和形状来控制灌填后的平均厚度，其次是考虑织造 土工织物的幅宽、纵横向收缩率及边界处理

13、要求，确定每片模袋的总体尺寸，解 决总体布局与材料充分利用问题。灌填后模袋的纵向收缩率约为 1%，横向收缩 率约为 5%。排水点尺寸、间距及上下片横向长度差，可按薄膜克胀成形原理计算或现场 充灌和室内试验确定，表 4-6 为参考尺寸。排水点按空心“十”字花缝合，空心 宽2cm，每个排水点的排水面积约2040cm2。每片模袋在顶都要设一组进料口， 进料口处缝上15cm、长50cm的由织造土工织物缝制的软进料管。当模袋长度 大于10m时，应在中间加设进料口。每组进料口不少于3个。表 4-6排卡水点E自尺寸要求平均厚度排水点间距（cm）下片长度（cm）上片长度（cm）排水点尺 寸（cmxcm）编织物

14、幅 宽（m）纵距a横距b1560573x573x6815x153.801143394x394x518x83.64（五）模袋混凝土护坡施工要点1施工准备包括备足所需材料和设备、平整坡面、现场就位、放线定位、开挖顶脚基槽、 测量水下施工水深和流速等。泵送施工主要设备是混凝土（砂浆）搅拌机和混凝土 （砂浆）泵等。2铺设模袋机织模袋应在各片连接的底面铺非织造土工织物。各片间连接底面的非织造 土工织物采用缝接或搭接，搭接宽度2030cm，土工织物在坡顶处可用8号铁 丝制成的 n 形钉固定。顺水流方向铺土工织物时，搭接带亦应固定。简易模袋 先铺设非织造土工织物滤层，然后在其上铺模袋。一次铺设土工织物面积的大小 根据充灌施工进度确定。按预定位置顺坡准确展开模袋，扎紧下口，上下两端设桩固定。机织模袋上 沿连接松紧器，挂在固定桩上，如图 45所示。若有配筋时，则在模袋铺开后 按要求插入袋内。插筋时应防止刺破模袋。3充灌搅拌机的内壁和模袋内事先 宜用水适当润湿，再按要求的配比装料 搅拌。拌和好的混凝土