土工模袋在工程中的應(yīng)用

1、土工模袋在工程中的應(yīng)用    摘要：土工模袋是利用一種雙層聚合化纖合成材料制成的連續(xù)（或單獨(dú)）的袋狀產(chǎn)品。土工合成材料應(yīng)用于工程是近二十年發(fā)展起來(lái)的一門新技術(shù)，七十年代末引進(jìn)我國(guó)并研制使用。 關(guān)鍵詞：土工模袋 應(yīng)用   1 土工模袋基本情況簡(jiǎn)介 土工模袋是利用一種雙層聚合化纖合成材料制成的連續(xù)（或單獨(dú)）的袋狀產(chǎn)品。土工合成材料應(yīng)用于工程是近二十年發(fā)展起來(lái)的一門新技術(shù)，七十年代末引進(jìn)我國(guó)并研制使用。 模袋混凝土是通過(guò)用高壓泵把混凝土或水泥砂漿灌入模袋中，混凝土或水泥砂漿的厚度通過(guò)袋內(nèi)吊筋袋、吊筋繩（聚合物如尼龍等）的長(zhǎng)度來(lái)控制，混凝土或水泥砂漿固

2、結(jié)后形成具有一定強(qiáng)度的板狀結(jié)構(gòu)或其它狀結(jié)構(gòu)，能滿足工程的需要。土工模袋作為一種新型的建筑材料，可廣泛用于江、河、湖、海的堤壩護(hù)坡、護(hù)岸、港灣、碼頭等防護(hù)工程。具有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）土工模袋施工采用一次噴灌成型，施工簡(jiǎn)便、速度快； （2）土工模袋能適應(yīng)各種復(fù)雜地形，特別在深水護(hù)岸、護(hù)底等不需填筑圍堰，可直接水下施工，機(jī)械化程度高，所護(hù)坡面面積大、整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)； （3）土工模袋具有一定的透水性，在混凝土或水泥砂漿灌入以后，多余的水分通過(guò)織物空隙滲出，可以迅速降低水灰比，加快混凝土的凝固速度，增加混凝土的抗壓強(qiáng)度。 2 土工模袋的類型 土工模袋根據(jù)其材質(zhì)及加工工藝的不同，分為機(jī)制模

3、袋和簡(jiǎn)易模袋兩大類。其中機(jī)制模袋按其有無(wú)反濾排水點(diǎn)和充脹后的形狀可分為五種類型。各種類型模袋的厚度范圍及主要用途見表1： 表1模袋的類型及應(yīng)用 3 土工模袋護(hù)坡在工程中的應(yīng)用 3.1 問(wèn)題的提出 2000年4月1314日，東深供水流域石馬河中上游的深圳及東莞地區(qū)連降暴雨，石馬河河水驟漲，14日，距東江約200m處的太園抽水站反虹涵涵管處的新開河水位為6.0m，而此時(shí)的東江水位僅為1.05m，兩者水頭差約4.95m。巨大的下瀉流量和水頭差致使新開河反虹涵下游200m范圍河床遭受嚴(yán)重的沖刷破壞，在反虹涵涵管至交通橋之間的兩岸東江大堤出現(xiàn)不同程度的崩塌。險(xiǎn)情威脅到新開河反虹涵、東江大堤以及兩岸交通橋

4、的安全。 新開河反虹涵是東深供水的必經(jīng)之道，一旦失事，東深供水將全線癱瘓，后果不堪設(shè)想。2001年3月廣東粵港供水有限公司投資興建新開河河口應(yīng)急防護(hù)工程，對(duì)新開河反虹涵上下游河道及兩岸進(jìn)行防護(hù)并在河口興建消力池。由于河道常年有水，兩岸局部護(hù)坡工程存在水下施工的問(wèn)題，故我們決定對(duì)1.0m高程以下的部分護(hù)坡及護(hù)腳采用土工模袋混凝土保護(hù)。 3.2 土工模袋護(hù)坡的參數(shù)設(shè)計(jì) 根據(jù)工程的性質(zhì)、防護(hù)目的、地形條件、水文地質(zhì)、水流條件以及工程的重要性等綜合考慮選用模袋的類型，本工程選用無(wú)反濾排水點(diǎn)模袋（nf型），其基本參數(shù)設(shè)計(jì)包括：模袋厚度確定、邊坡穩(wěn)定分析、排滲考慮及抗滑措施等。下面結(jié)合工程實(shí)際逐一分析：

5、3.2.1 模袋厚度確定 土工模袋的厚度應(yīng)能抵抗在水下漂浮和抵抗冬季坡前水體凍脹水平力，由于本工程地處亞熱帶，附近博羅站多年平均氣溫21.9，故本工程無(wú)須考慮抗冰推所需要的模袋厚度。 抗漂浮所需厚度按式（1）估算： 式中：c面板系數(shù)，大塊混凝土護(hù)面，c1，護(hù)面上有濾水點(diǎn)，c15；w、w波浪高度與長(zhǎng)度，m；r垂直于水邊線的護(hù)面長(zhǎng)度，m；m坡角a的余切；c砂漿或混凝土有效容重，kn/m3；w水容重，kn/m3。 本工程模袋護(hù)坡采用的是無(wú)濾水點(diǎn)、來(lái)填材料為混凝土模袋，因工程安全性高，模袋設(shè)計(jì)厚度為40cm，而按式（1）計(jì)算出的40cm，故本工程選擇的模袋厚度滿足抗漂浮要求。 3.2.2 模袋抗滑穩(wěn)定

6、分析 模袋在充灌滿混凝土后，由于自重產(chǎn)生下滑力，特別是袋內(nèi)混凝土未固化時(shí)，下滑的可能性最大，因此要驗(yàn)算模袋與護(hù)坡面之間的摩擦力是否大于自重產(chǎn)生的下滑力，并滿足一定的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可按式（2）計(jì)算，在這里未考慮坡頂（水平段）的摩擦阻力和采取的抗滑措施。 式中：2、3模袋長(zhǎng)度，m；坡角（°）；cs模袋與坡面間摩擦系數(shù)，應(yīng)由試驗(yàn)測(cè)定，無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)，可采用cs=0.5；s安全系數(shù)，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)sdj218-84的規(guī)定。 根據(jù)公式（2）的計(jì)算，新開河模袋護(hù)坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足要求。5.設(shè)備選型及其運(yùn)行管理 再好的設(shè)計(jì)最終要通過(guò)設(shè)備及其運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)成品料的生產(chǎn)，較好的選取設(shè)備

7、和科學(xué)的管理運(yùn)行才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量和工程進(jìn)度。 5.1 設(shè)備選型 該加工系統(tǒng)除鋼結(jié)構(gòu)和非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備在國(guó)內(nèi)采購(gòu)?fù)?，全部設(shè)備都從國(guó)外（主要是意大利、法國(guó)）進(jìn)口。根據(jù)流程設(shè)計(jì)要求，該加工系統(tǒng)很龐大，設(shè)備較多，計(jì)117臺(tái)（套），主要設(shè)備如破碎機(jī)就有鍔破機(jī)、不同型號(hào)的圓錐破碎機(jī)和旋回破碎機(jī)9臺(tái)；不同型號(hào)的振動(dòng)篩、靜力篩、脫水篩達(dá)16臺(tái)；皮帶機(jī)37條，總長(zhǎng)約1700m，有寬1200mm、1000mm、800mm、650mm四種類型。近五年的生產(chǎn)情況表明，系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，設(shè)備利用率達(dá)到85%左右，主要設(shè)備完好率100。 與國(guó)內(nèi)同類型加工系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的洗砂脫水設(shè)備、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制運(yùn)行和反濾料計(jì)算機(jī)稱量

8、配料系統(tǒng)設(shè)備尤為先進(jìn)。 洗砂脫水設(shè)備改變了過(guò)去國(guó)內(nèi)單一使用螺旋洗沙機(jī)洗砂脫水，采用了包括洗砂槽、靜力篩、振動(dòng)篩、旋流器和振動(dòng)脫水篩在內(nèi)的多種設(shè)備。洗砂脫水設(shè)備達(dá)到了很好的效果，砂子含泥量在2.5%左右，粗砂含水量7%，細(xì)砂含水量18%左右，經(jīng)堆存排水后完全滿足其作為反濾料和混凝土骨料的質(zhì)量要求。 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制運(yùn)行和反濾料計(jì)算機(jī)稱量配料系統(tǒng)設(shè)備采用德國(guó)西門子自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了所有設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)控制和反濾料的計(jì)算機(jī)稱量配料，使系統(tǒng)的運(yùn)行和反濾料配料快速準(zhǔn)確，對(duì)保證工程進(jìn)度和質(zhì)量起了重要作用。 5.2 運(yùn)行管理 該加工系統(tǒng)的管理由一名外籍主管負(fù)總責(zé)，下有4名機(jī)電和質(zhì)量檢測(cè)工程師，生產(chǎn)工人40人，

9、維修工人30人。管理的主要內(nèi)容有，根據(jù)大壩的填筑進(jìn)度生產(chǎn)合格的過(guò)渡料反濾料，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保障其持久正常運(yùn)行，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)提前申購(gòu)零配件等等。 系統(tǒng)每天生產(chǎn)20小時(shí)，設(shè)備維護(hù)3小時(shí)，維護(hù)時(shí)間不管有無(wú)問(wèn)題都得保障。維護(hù)內(nèi)容主要有，每天檢查各水路、電路、油路、自動(dòng)控制系統(tǒng)是否正常，檢查破碎機(jī)開口尺寸是否合理，檢查篩網(wǎng)有無(wú)損壞堵塞，對(duì)棒磨機(jī)鋼棒進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)整，各磨損件的更換等等。 設(shè)備維護(hù)是該系統(tǒng)管理的重要方面，對(duì)保障系統(tǒng)持久正常運(yùn)行是必不可少的。有些維護(hù)措施很瑣碎，但對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率影響很大。比如，篩洗脫水砂子的靜力篩、振動(dòng)篩和脫水篩由于孔徑小，容易堵塞，維護(hù)時(shí)就得用敲打沖洗篩網(wǎng)的辦法來(lái)清除堵塞

10、物，否則會(huì)引起篩分效率下降，篩分不完全，粗砂中含細(xì)砂，影響粗砂質(zhì)量，進(jìn)而影響反濾料的配料質(zhì)量。 各破碎機(jī)的開口尺寸每天進(jìn)行檢查，根據(jù)破碎機(jī)的破碎特性、原料性質(zhì)和系統(tǒng)骨料平衡要求調(diào)整其到合理的開度，也對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量相當(dāng)重要。圖三為曾出現(xiàn)過(guò)的一次2b區(qū)反濾料的典型質(zhì)量改進(jìn)前后的級(jí)配曲線。2b區(qū)反濾料是由小石（5mm20mm）、中石（20mm40mm）、大石（40mm80mm）三種骨料按一定比例調(diào)配而成，曲線一是調(diào)配后加工廠控制性試驗(yàn)結(jié)果，質(zhì)量不合格，超出了包絡(luò)線的下包線，原因是細(xì)料含量不夠；曲線二是增加小石含量后的調(diào)配結(jié)果，曲線向上抬起，沒有超出下包線，可卻超出了上包線，原因是小石中10mm以下含

11、量太少，真正缺少的是10mm以下的骨料，單純?cè)黾有∈?mm20mm）含量，其中10mm20mm粒徑的骨料同時(shí)也增加，致使曲線超出上包線。所以，靠單純?cè)黾有∈坎荒芙鉀Q該料偏細(xì)的問(wèn)題，要想辦法增加小石內(nèi)部10mm以下含量。最后，根據(jù)骨料性質(zhì)，同時(shí)查破碎機(jī)的破碎特性曲線，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)中細(xì)碎破碎機(jī)的開口到一合理尺寸，使其破碎出的10mm以下含量最大。然后利用破碎機(jī)調(diào)節(jié)開口后生產(chǎn)的小石，仍用曲線一時(shí)的三種骨料配比，配出了質(zhì)量合格的2b區(qū)反濾料，見圖三。 6. 結(jié)語(yǔ) 砂石料加工系統(tǒng)生產(chǎn)用于土石壩填筑的反濾料和過(guò)渡料，它的生產(chǎn)直接影響土石壩的填筑質(zhì)量和進(jìn)度，其影響因素是復(fù)雜的，多方面的，需要在實(shí)際生產(chǎn)中不斷深入研究，具體問(wèn)題具體分析。就填筑質(zhì)量和進(jìn)度來(lái)講，質(zhì)量是第一位的，任何時(shí)候都不能單純追求進(jìn)度而忽視質(zhì)量。土石壩的反濾料和過(guò)渡料的填筑質(zhì)量應(yīng)從其成品料加工系統(tǒng)生產(chǎn)就開始重視檢測(cè)，并結(jié)合填筑現(xiàn)場(chǎng)最終反饋來(lái)的實(shí)際檢測(cè)情況對(duì)加工系統(tǒng)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，直至符合技術(shù)規(guī)范要求。小浪底大壩的