模袋砼護坡技術在慈溪圍涂中的應用

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慈溪四灶浦西圍涂工程西起三八江以西2km，東至四灶浦十一塘閘，為庵東灘面西側，本段灘面平均含沙量為1.2~3.2kg/m³,中值粒徑0.02~0.06mm，泥沙來源主要來自長江口。圍區(qū)涂面高程在2.7m（吳淞基面，下同），橫堤（北堤）全長20.475km，西直堤1.5km，東直堤2.3km，中間設三條隔堤，總長6.44km。西面圍墾處在杭州灣南岸西三潮溝末段，根據浙江省河口與海岸研究所進行的本次圍涂對鄰近水域的沖淤影響分析和數模論證，認為西三潮溝的形成及演變主要受尖山河灣大范圍河勢和潮流特征控制，圍墾對西三潮溝的水動力因素影響較小。圍區(qū)西直堤受西三潮溝直接影響明顯，抗沖刷設計是本段堤防設計的難點，模袋砼護坡的應用解決了本次圍涂海堤快速施工和局部海堤抗沖刷問題。

      2、工程設計       2.1  海堤結構設計       ㈠ 迎潮面外坡結構：     橫、西直堤工程迎海坡均為雙坡型式，坡比為1:2.5，同時根據各自所處地段的風力、波浪、施工要求等因素，橫堤和西直堤在7.5m高程處設3m寬的平臺，護坡平臺及其以下坡段采用模袋砼護坡，其下采用沙土找平，坡腳設置100×100cm的C25砼溝槽，壓住模袋,防止潮溝擺動對本工程的堤腳和護坡的沖刷。平臺以上段采用M10漿砌石護坡，下臥30cm厚石碴墊層。為保證護坡的穩(wěn)定，坡腳設置100×80cm的C25埋石砼地梁。     ㈡ 堤頂結構：     橫、直堤堤頂迎海側設置M10漿砌石防浪墻，墻頂寬度60cm，頂面用10cm厚C20砼壓頂。防浪墻凈高為80cm，外海設1:0.3的斜坡，內側面直立，防浪墻埋入堤頂路面以下50cm。     堤頂路面采用C25砼路面，凈寬5m，其結構為：先鋪30cm厚的石碴墊層，再澆筑10cm厚的水泥碎石穩(wěn)定層，最后澆筑15cm厚的砼路面，砼路面根據規(guī)范要求設沉降縫。     工程所有的砼、埋石砼、漿砌石等結構物每10m設置沉降縫一道，填縫采用2cm厚的浸瀝青杉木板。     ㈢ 反濾結構：     海堤土方與護坡間的反濾層采用300g的反濾土工布，土工布在鋪設時應設錨固，將土方反包在內，嚴密覆蓋。     海堤斷面見圖一。       2.2  護坡厚度計算

 

   
    護坡厚度是影響工程安全和造價的主要因素，對本工程而言，主要復核波浪壓力對護坡結構的破壞的可能性，波浪對護面的作用主要為波峰對護面的正壓力和波谷對護面形成的浮托力。根據SL/T225-98水利水電工程土工合成材料應用技術規(guī)范規(guī)定，抗漂浮一般可由按下式進行平均厚度計算：

 

    式中：c----面板系數，大塊砼護面，c=1              m----坡比              r_c----砼的有效容重（kN/m³）              r_w----水的容重（kN/m³）              H_w----設計波高（m），取H_1%0.15568               L_w----設計波長（m）                L_c----垂直于水邊線的護坡長度     設計中取c=1，r_w=31kN/m³， r_w=10kN/m³，H_w=3.52m，L_w=43m，m=2.5，Lr=23m，計算得h=0.16m。     根據計算結果，參照國內其它防波堤的護面厚度，同時考慮工程設計和建設中的諸多不確定因素，取安全系數為1.25，最終確定模袋砼護面厚度取為20cm。       2.3  模袋設計       土工模袋的型號和規(guī)格較多，本工程擬采用無錫產的290g/m²FWG/B44/40機織模袋布，其主要技術指標如下表：

型號：FWG/B 44/40 條帶拉伸 抗拉強度 N/5cm 縱 2200 主要技術指標 單位重量g/ m² 290 橫 2000 垂直滲透系數cm/s 5×10-³ 伸長率% 縱 30 等效孔徑O₉₅,mm 0.25 橫 30 抗?jié)B強度KPa   頂破強度(CBR)N 4000

      模袋厚度為200mm，正負差20mm，模袋布與模袋布之間的拼縫小于30mm，每條布之間不得多于2處大于30mm的縫，最大縫長不得超過700mm。       2.4  充填材料配比       根據工程實際情況，砼標號選為C20，碎石粒徑≤15mm，黃砂采用中粗砂，砂率選用50%，砼坍落度控制在22cm，采用425#普通硅酸鹽水泥，摻加適量木質素磺酸鈣外加劑或20%粉煤灰。本工程采用水灰比為0.55。       2.5  施工要點       2.5.1  整坡       本工程采用泥漿泵吹填加人工整坡，要求按設計坡比進行邊坡整平，達到表面平整順直，填土密實。       2.5.2  開挖溝槽       根據設計斷面整坡完成后，開挖加固溝槽，清除雜物。       2.5.3  鋪設模袋       將縫制好的模袋布，平鋪在坡面上，然后用Φ50鋼管穿入模袋布上預先縫好的穿管套內，再用葫蘆拉住鋼管，掛在堤岸上預先打好的鋼管樁上，一般按布幅寬度設置葫蘆，把模袋布下端拉入坡腳的溝槽中，在上部預留6%的拉緊縮率。模袋布鋪設示意圖見圖二。       2.5.4  砼灌注及養(yǎng)護       砼拌和機和砼泵布置在堤頂，砼經拌和機拌和均勻后送入砼泵，經泵壓送入灌注口中，使砼連續(xù)注入模袋，當模袋灌注完畢后，應對模袋砼進行養(yǎng)護，使其達到設計要求。       3、模袋砼護坡在國內堤防防護中應用已有較大發(fā)展，作為一種新技術、新工藝在寧波市圍涂護坡中應用尚屬首次，在本工程實踐中，采用模袋砼護坡代替?zhèn)鹘y(tǒng)的拋石順壩結構，不僅可以加快施工進度，減少施工期干擾，而且可以降低工程成本，減少護坡維修工程量且有利于工程日常管理，護坡外觀整齊美觀；另外由于模袋砼具有良好的整體性，表面凹凸不平，具有流線形的結構，抗沖能力強，防護效果好，可起到抗浪減壓作用，增加工程護坡的安全度。