模袋混凝土采用现场灌浆充填技术,施工机械化程度高,整体施工质量控制好,当灌入的砂浆凝固前有可塑性,能与坡面平整衔接。抗风浪、水流冲击能力强,适合坡面防护。若用于枯水位以下的岸坡守护,则在灌浆充填时,每个单元之间应留有足够的间隙,使其具有一定的柔性,以适应河床变形,模袋前沿抛足防冲石,上下游进行裹头。
1. 模袋混凝土守护宽度
模袋混凝土守护宽度一般按照护岸段水下边坡冲刷成最陡设计边坡确定。根据《堤防工程设计规范》(GB 50286—98)有关规定,水流平行于岸坡产生的冲刷坑可按下式计算:
式中 hB——局部冲刷深度,m,从水面起算;
hp——冲刷处的水深,m,以近似设计水位最大深度代替;
Vcp——平均流速,m/s;
V允——河床面上允许不冲流速,m/s;
n——与防护岸坡在平面上的形状有关,一般取n=1/4。
2. 模袋混凝土厚度
模袋混凝土厚度应能抵抗在水下漂浮和抵抗冬季坡前水体冻胀水平力将其往上推移的力。长江中下游无冰冻情况,因此不需要考虑冰推力的影响。
抗漂浮所需厚度按《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》(SL/T 225—98)中抗浮厚度计算公式计算:
式中 C——面板系数,护面上有滤水点,取C=1.5;
Hw、Lw——波浪高度与长度,m;
Lr——垂直于水边线的护面长度,取Lr=40m;(www.daowen.com)
m——坡角α 的余切,按1∶2的坡考虑,m=2;
γc——混凝土的有效重度,γc=25-9.8=15.2kN/m3;
γw——水的重度,γw=9.8kN/m3。
3. 模袋混凝土抗滑稳定
模袋混凝土的整体稳定性主要与岸坡地形和坡度、河床变形强度、阻滑力以及模袋混凝土与坡面土体间的摩擦系数等因素有关,模袋混凝土所设排水孔的透水性好坏对其抗滑稳定性有一定影响。当模袋混凝土的透水能力较强时,岸坡的渗水压力可忽略不计,根据力学平衡条件,其整体抗滑稳定安全系数(ks)为抗滑力与滑动力之比,计算公式如下:
式中 γi——模袋混凝土的有效重度;
αi——各坡段坡角;
f——模袋混凝土与坡面土体间的摩擦系数;
Fs——除了下滑力以外的阻力。
一般情况下,ks≥1.2。由式(9-15)可知,模袋混凝土抗滑稳定安全系数随坡角的变缓而变大,随Fs的增大而增大,随摩擦系数的增大而增大。在模袋前沿遭冲刷而部分悬空时,其抗滑力会减小,滑动力增大,模袋混凝土抗滑稳定安全系数变小。当悬空面积很大而水流强度较大时,还可能被掀起,甚至被折断。当水位退落时,若模袋混凝土的排水能力不够,其临水面与背水面存在水位差,模袋混凝土会因水压力差引起的上浮力作用而使其整体抗滑稳定性下降。
4. 模袋混凝土充填料及土工布的选择
模袋用高强化纤长丝机织成的双层袋,其原材料选用丙纶、绵纶和涤纶土工布模袋,等效孔径O95为0.07~0.5mm;顶破强度大于4000N;径向断裂伸长率不大于35%,纬向断裂伸长率不大于30%;渗透系数为K ≤1.0×10-2;质量不小于400g/m2。每个单元宽度为3.8m,内分三格,轴线尺寸长2.5m,宽1.2m,每格之间留有0.2m间距不充填混凝土,作活动铰,沿纵向每隔0.6m、横向2.5m加一道筋。三单元为一块,每块宽度11.4m,考虑模袋混凝土的收缩,搭接长度1.4m。模袋混凝土厚度0.15m,强度等级C20,水灰比不大于0.55,坍落度为26±1cm,最大骨料小于2cm,配合比为1∶2.2∶ 1.9(水泥∶砂∶ 石子)。为了降低用水量,便于泵送和充满,掺用减水率为20%左右的泵送剂,另参用30%~35%左右的粉煤灰。
水位变幅区模袋受日光照射而老化、断裂,影响工程整体稳定,对该区域模袋应采用抗老化机织土工布。
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