水利工程論文-土工模袋砼在丙村水電站左岸汛期防護中的應用.doc

水利工程論文-土工模袋砼在丙村水電站左岸汛期防護中的應用摘要：土工模袋砼是近年發(fā)展起來的新型護岸技術(shù)，具有施工速度快、工期短、工效高、護坡面整潔美觀、整體性好等優(yōu)點。丙村水電站汛期左岸導流明渠采用土工模袋砼和丁壩技術(shù)進行護坡，效果良好。關(guān)鍵詞：丙村水電站導流明渠護坡模袋砼丁壩1、工程概況丙村水電站位于梅縣丙村鎮(zhèn)上游，主要建筑物有擋水壩、泄水閘、電站廠房及船閘等，左岸有梅坎鐵路通過。工程分兩期施工，一期枯水期低水圍堰維護右岸廠房、7孔半泄水閘施工，并開挖左岸灘地船閘基礎(chǔ)至58.0m，同時向左拓寬河床形成寬約40m的明渠，進行一期工程導流。導流明渠在施工過程中，由于各種原因，如征地不夠，導致開挖邊坡由1:1改為1:0.4，上游邊坡壩上0-135處存在一沖溝,受河水沖刷影響,明渠邊坡上游出現(xiàn)塌方，同時，開挖的邊線距離梅坎鐵路最小距離僅25m，嚴重威脅著梅坎鐵路及附近村民的安全，因此，在汛期到來之前，做好左岸邊坡的防護尤為重要。2、明渠邊坡防護設(shè)計與施工2.1丁壩的設(shè)計與施工為改變水流流向，減小汛期洪水對邊坡的直接沖刷，于壩上0-075壩上0-150處設(shè)一丁壩，丁壩左側(cè)接明渠開挖邊坡，右側(cè)接一期縱向低水圍堰，平面布置見圖1。圖1左岸明渠防護布置圖圖2丁壩斷面圖丁壩采用大塊石碾壓填筑，塊石塊度大于40cm，底部寬度為14.6m，高度為4m，頂部寬度為5m，滿足壩頂通車要求，丁壩斷面見圖2。由于施工臨設(shè)全部集中在右岸，因此，在梅江水位較低（約60高程）時，利用一期低水縱向圍堰儲存的廠房開挖塊石料，由一期縱向圍堰（壩上0-75）斜向上填筑一條可供行走的石渣路與左岸明渠邊坡（壩上0-150）相接，考慮到在施工期間，一期上橫圍堰還不能破除，必須在石渣底部埋設(shè)涵管（管徑1.2m，一節(jié)1.0m），每排10m，共10排，石渣路施工期間面上可以過水，左岸護腳和護坡結(jié)束后，選用大塊石對道路加高擴寬成丁壩設(shè)計斷面。2.2模袋砼護坡設(shè)計與施工由于明渠開挖邊坡由設(shè)計的1:1改為1:0.4，整個邊坡頭重腳輕，在水流的影響下，邊坡腳必然形成掏刷，針對這一問題，對開挖邊坡腳進行塊石壓腳處理，對邊坡進行石渣覆蓋，護腳和護坡的迎水面均采用模袋砼進行防沖。壓腳塊石設(shè)計邊坡為1:1.2，底寬10.5m，填高4m；護坡石渣填筑于壓腳塊石上，設(shè)計邊坡為1:1.2，底寬6.3m，頂寬1.5m，填筑至68高程，護坡底設(shè)一寬1m的檢修馬道。護坡及壓腳處理見圖3。圖3護坡斷面圖a）模袋砼結(jié)構(gòu)設(shè)計模袋形式的選擇護坡的砼模袋根據(jù)工程等級、施工條件、風浪和水流狀況、資金和施工設(shè)備以及外觀要求等確定選用無錫前達工業(yè)用布公司的WQC框格帶排水點型的機織模袋，其技術(shù)指標見表1-1。表1-1WQC框格型模袋技術(shù)參數(shù)一覽表材質(zhì)重量G/m2沖灌材料成型厚度（平均值）mm主要技術(shù)參數(shù)抗拉強度N/5cm延升率%等效孔徑垂直滲透系數(shù)cm/sGBR頂破強度(N)丙錦綸丙錦綸600砂漿或砼150500經(jīng)2200緯2000300.0840.251.010-25.010-34000厚度確定模袋砼護坡主要承受風浪荷載?？共ɡ朔€(wěn)定要求的板厚可用式(1-1)計算。（1-1）式中：t為模袋砼厚度，m；為系數(shù)，一般開縫板可取0.075；H為計算波高，m(取H1)；c為砼容重，kN/m3；B為順坡方向的砼板長度，m；L為計算波長，m；m為坡比；w為水的容重，kN/m3。計算結(jié)果：t=0.05m=5cm，考慮到坡面變形，水流沖刷及施工因素，從構(gòu)造上要求，砼護坡的厚度不宜小于10cm，本工程模袋砼護坡厚度取t=15cm?？够€(wěn)定性校核按極限平衡法計算模袋砼沿坡面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：（1-2）式中：-安全系數(shù)，土基按GB5028698規(guī)定的土堤抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)(表1-2)取值；R、T-模袋沿坡面的抗滑力與滑動力（kN）；-坡角；f-模袋與坡土間的摩擦系數(shù)，可取0.5；L1、L-模袋砼下端水平長度、上端水平長度(m)。表1-2護坡安全系數(shù)工程等級12345防洪標準重現(xiàn)期（年）100100且5050且3030且2020且10非常運用條件1.21.151.11.051.05計算時取模袋與坡面土之間的界面為滑動面進行，計算結(jié)果=1.38，滿足要求。排滲核算機織模袋的每個排水點面積僅4cm2，其排滲能力應滿足下式1-3、1-4要求：qgFsq(1-3)qgnaKgi(1-4)式中：qg為每延米寬度模袋排水點的單寬排水量，m3/s；Fs為安全系數(shù)，可取Fs1.2；q為每延米坡長的單寬出流量，m3/s；n為每延米有效排水的排水點個數(shù)；a為排水點的面積，m2；Kg為排水點的滲透系數(shù)，m/s；i為排水點處的作用平均水力比降。計算結(jié)果：qg=210-7m3/sFsq=7.510-7m3/s，排水點的排水能力不足，應加設(shè)排水孔。排水孔的間距取4m，孔徑取50mm，孔底設(shè)土工織物濾層。頂部和底部結(jié)構(gòu)在梅江水流和雨季匯水沖刷下，護坡側(cè)面邊界、底部邊界形成掏空，會影響模袋護坡整體穩(wěn)定性，直接影響護坡安全，因此，模袋頂部、側(cè)邊采取順坡挖溝、模袋折角及回填砼處理，底部邊界作大塊石壓腳處理，邊界處理見圖4。b)護坡施工塊石壓填施工護坡塊石壓填采用分層施工，每層厚1.5m，65.5高程以下采用自卸汽車直接卸渣到施工面，按照設(shè)計邊坡，推土機推平，公路碾振動壓實，65.5高程以上采用自卸汽車直接卸渣到施工面附近，挖掘機鋪填，公路碾振動壓實，塊石壓填完成后，選用細渣鋪填在坡面上，對突出的塊石予以清除，人工修坡至設(shè)計坡度。模袋砼施工施工準備：包括備足所需材料和設(shè)備、平整坡面、現(xiàn)場就位、放線定位、開挖頂腳基槽、測量水下施工水深和流速等。泵送施工主要設(shè)備是砼攪拌機和砼泵等，見表1-3。由于模袋尺寸須根據(jù)設(shè)計坡面進行確定，在石渣壓填前根據(jù)設(shè)計邊坡按岸線上游下游方向劃分單元，然后根據(jù)編制單元進行定制加工。鋪設(shè)模袋：邊坡修整完畢后，開挖頂部邊界和側(cè)面邊界溝槽，并按岸線施工方向鋪設(shè)模袋單元，有異型單元要對號入座,鋪設(shè)模袋時,坡頂平段溝槽前設(shè)錨墩或可回收鋼錨體,用手動葫蘆收緊模袋。模袋應在各片連接的底面鋪非織造土工織物。各片間連接底面的非織造土工織物采用縫接，土工織物在坡頂處可用8號鐵絲制成的n形釘固定。順水流方向鋪土工織圖4邊界處理圖物時，搭接帶亦應固定。按預定位置順坡準確展開模袋，扎緊下口，上下兩端設(shè)樁固定。機織模袋上沿連接松緊器，掛在固定樁上，如圖5所示。充灌砼：充灌攪拌機的內(nèi)壁和模袋內(nèi)事先用水適當潤濕，再按要求的配比裝料攪拌。拌和好的砼應測定坍落度，合格后才能灌入模袋內(nèi)。模袋砼用砼泵充填。充填按自下而上和左、右、中的順序進行。模袋在充填過程中模袋的收縮可由松緊器控制，模袋在灌上部2m模袋時松開上端的固定樁，讓模袋沿坡面充分收縮，然后再灌至坡頂。排水管，在充灌完成1h后將排水管按設(shè)計要求插入。模袋砼充灌過程中應注意和解決如下幾個問題：防止堵塞事故，應隨時檢查砼級配和坍落度；防止過粗骨料進入和堵塞管道；防止泵入空氣，造成堵管或氣爆；充灌應連續(xù)，停機時間一般不得超過20min。圖5機織模袋鋪設(shè)示意圖(a)平面圖；(b)斷面圖泵與充灌操作人員之間應隨時聯(lián)系，緊密配合，充灌到位后及時停機，以防充灌過程產(chǎn)生鼓包或鼓破。出現(xiàn)鼓脹時，應及時停機，查找原因并處理。隨時檢查坡頂鋼樁是否牢固，以防充灌過程中模袋下滑。灌完一片后，移動設(shè)備，按上述步驟進行下一片的充灌施工。應特別注意兩片間的聯(lián)接、靠緊。施工過程中做好記錄和取樣、成形，然后進行強度測定。砼施工中，根據(jù)模袋的部位設(shè)三組配合比和漸變坍落度，底部水下平段采用自流平水下不擴散水下砼，斜坡段采用常規(guī)泵送砼，坡頂平段采用加大坍落度砼。砼設(shè)計參數(shù)見表1-4。砼澆筑過程中，需人工沿砼流線腳跺模袋體，防止砼堵塞模袋體，從而使模袋鼓起破壞,砼轉(zhuǎn)段時(平段轉(zhuǎn)斜段或斜段轉(zhuǎn)平段)，應適時調(diào)整配合比，通過改動砼