模袋砼护坡技术在慈溪围涂中的应用

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慈溪四灶浦西围涂工程西起三八江以西2km，东至四灶浦十一塘闸，为庵东滩面西侧，本段滩面平均含沙量为1.2~3.2kg/m³,中值粒径0.02~0.06mm，泥沙来源主要来自长江口。围区涂面高程在2.7m（吴淞基面，下同），横堤（北堤）全长20.475km，西直堤1.5km，东直堤2.3km，中间设三条隔堤，总长6.44km。西面围垦处在杭州湾南岸西三潮沟末段，根据浙江省河口与海岸研究所进行的本次围涂对邻近水域的冲淤影响分析和数模论证，认为西三潮沟的形成及演变主要受尖山河湾大范围河势和潮流特征控制，围垦对西三潮沟的水动力因素影响较小。围区西直堤受西三潮沟直接影响明显，抗冲刷设计是本段堤防设计的难点，模袋砼护坡的应用解决了本次围涂海堤快速施工和局部海堤抗冲刷问题。

      2、工程设计       2.1  海堤结构设计       ㈠ 迎潮面外坡结构：     横、西直堤工程迎海坡均为双坡型式，坡比为1:2.5，同时根据各自所处地段的风力、波浪、施工要求等因素，横堤和西直堤在7.5m高程处设3m宽的平台，护坡平台及其以下坡段采用模袋砼护坡，其下采用沙土找平，坡脚设置100×100cm的C25砼沟槽，压住模袋,防止潮沟摆动对本工程的堤脚和护坡的冲刷。平台以上段采用M10浆砌石护坡，下卧30cm厚石碴垫层。为保证护坡的稳定，坡脚设置100×80cm的C25埋石砼地梁。     ㈡ 堤顶结构：     横、直堤堤顶迎海侧设置M10浆砌石防浪墙，墙顶宽度60cm，顶面用10cm厚C20砼压顶。防浪墙净高为80cm，外海设1:0.3的斜坡，内侧面直立，防浪墙埋入堤顶路面以下50cm。     堤顶路面采用C25砼路面，净宽5m，其结构为：先铺30cm厚的石碴垫层，再浇筑10cm厚的水泥碎石稳定层，最后浇筑15cm厚的砼路面，砼路面根据规范要求设沉降缝。     工程所有的砼、埋石砼、浆砌石等结构物每10m设置沉降缝一道，填缝采用2cm厚的浸沥青杉木板。     ㈢ 反滤结构：     海堤土方与护坡间的反滤层采用300g的反滤土工布，土工布在铺设时应设锚固，将土方反包在内，严密覆盖。     海堤断面见图一。       2.2  护坡厚度计算

 

   
    护坡厚度是影响工程安全和造价的主要因素，对本工程而言，主要复核波浪压力对护坡结构的破坏的可能性，波浪对护面的作用主要为波峰对护面的正压力和波谷对护面形成的浮托力。根据SL/T225-98水利水电工程土工合成材料应用技术规范规定，抗漂浮一般可由按下式进行平均厚度计算：

 

    式中：c----面板系数，大块砼护面，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----设计波高（m），取H_1%0.15568               L_w----设计波长（m）                L_c----垂直于水边线的护坡长度     设计中取c=1，r_w=31kN/m³， r_w=10kN/m³，H_w=3.52m，L_w=43m，m=2.5，Lr=23m，计算得h=0.16m。     根据计算结果，参照国内其它防波堤的护面厚度，同时考虑工程设计和建设中的诸多不确定因素，取安全系数为1.25，最终确定模袋砼护面厚度取为20cm。       2.3  模袋设计       土工模袋的型号和规格较多，本工程拟采用无锡产的290g/m²FWG/B44/40机织模袋布，其主要技术指标如下表：

型号：FWG/B 44/40 条带拉伸 抗拉强度 N/5cm 纵 2200 主要技术指标 单位重量g/ m² 290 横 2000 垂直渗透系数cm/s 5×10-³ 伸长率% 纵 30 等效孔径O₉₅,mm 0.25 横 30 抗渗强度KPa   顶破强度(CBR)N 4000

      模袋厚度为200mm，正负差20mm，模袋布与模袋布之间的拼缝小于30mm，每条布之间不得多于2处大于30mm的缝，最大缝长不得超过700mm。       2.4  充填材料配比       根据工程实际情况，砼标号选为C20，碎石粒径≤15mm，黄砂采用中粗砂，砂率选用50%，砼坍落度控制在22cm，采用425#普通硅酸盐水泥，掺加适量木质素磺酸钙外加剂或20%粉煤灰。本工程采用水灰比为0.55。       2.5  施工要点       2.5.1  整坡       本工程采用泥浆泵吹填加人工整坡，要求按设计坡比进行边坡整平，达到表面平整顺直，填土密实。       2.5.2  开挖沟槽       根据设计断面整坡完成后，开挖加固沟槽，清除杂物。       2.5.3  铺设模袋       将缝制好的模袋布，平铺在坡面上，然后用Φ50钢管穿入模袋布上预先缝好的穿管套内，再用葫芦拉住钢管，挂在堤岸上预先打好的钢管桩上，一般按布幅宽度设置葫芦，把模袋布下端拉入坡脚的沟槽中，在上部预留6%的拉紧缩率。模袋布铺设示意图见图二。       2.5.4  砼灌注及养护       砼拌和机和砼泵布置在堤顶，砼经拌和机拌和均匀后送入砼泵，经泵压送入灌注口中，使砼连续注入模袋，当模袋灌注完毕后，应对模袋砼进行养护，使其达到设计要求。       3、模袋砼护坡在国内堤防防护中应用已有较大发展，作为一种新技术、新工艺在宁波市围涂护坡中应用尚属首次，在本工程实践中，采用模袋砼护坡代替传统的抛石顺坝结构，不仅可以加快施工进度，减少施工期干扰，而且可以降低工程成本，减少护坡维修工程量且有利于工程日常管理，护坡外观整齐美观；另外由于模袋砼具有良好的整体性，表面凹凸不平，具有流线形的结构，抗冲能力强，防护效果好，可起到抗浪减压作用，增加工程护坡的安全度。