土工模袋砼在丙村水电站左岸汛期防护中的应用(1)

摘要：土工模袋砼是近年发展起来的新型护岸技术，具有施工速度快、工期短、工效高、护坡面整洁美观、整体性好等优点。丙村水电站汛期左岸导流明渠采用土工模袋砼和丁坝技术进行护坡，效果良好。

关键词：丙村水电站 导流明渠护坡 模袋砼 丁坝

1、 工程概况

丙村水电站位于梅县丙村镇上游，主要建筑物有挡水坝、泄水闸、电站厂房及船闸等，左岸有梅坎铁路通过。工程分两期施工，一期枯水期低水围堰维护右岸厂房、7孔半泄水闸施工，并开挖左岸滩地船闸基础至58.0m，同时向左拓宽河床形成宽约40m的明渠，进行一期工程导流。

导流明渠在施工过程中，由于各种原因，如征地不够，导致开挖边坡由1:1改为1:0.4，上游边坡坝上0-135处存在一冲沟,受河水冲刷影响,明渠边坡上游出现塌方，同时，开挖的边线距离梅坎铁路最小距离仅25m，严重威胁着梅坎铁路及附近村民的安全，因此，在汛期到来之前，做好左岸边坡的防护尤为重要。

2、 明渠边坡防护设计与施工

2.1 丁坝的设计与施工

为改变水流流向，减小汛期洪水对边坡的直接冲刷，于坝上0-075~坝上0-150处设一丁坝，丁坝左侧接明渠开挖边坡，右侧接一期纵向低水围堰，平面布置见图1。

      图1 左岸明渠防护布置图                      图2 丁坝断面图

丁坝采用大块石碾压填筑，块石块度大于40cm，底部宽度为14.6m，高度为4m，顶部宽度为5m，满足坝顶通车要求，丁坝断面见图2。

由于施工临设全部集中在右岸，因此，在梅江水位较低（约▽60高程）时，利用一期低水纵向围堰储存的厂房开挖块石料，由一期纵向围堰（坝上0-75）斜向上填筑一条可供行走的石渣路与左岸明渠边坡（坝上0-150）相接，考虑到在施工期间，一期上横围堰还不能破除，必须在石渣底部埋设涵管（管径1.2m，一节1.0m），每排10m，共10排，石渣路施工期间面上可以过水，左岸护脚和护坡结束后，选用大块石对道路加高扩宽成丁坝设计断面。

2.2 模袋砼护坡设计与施工

由于明渠开挖边坡由设计的1:1改为1:0.4，整个边坡头重脚轻，在水流的影响下，边坡脚必然形成掏刷，针对这一问题，对开挖边坡脚进行块石压脚处理，对边坡进行石渣覆盖，护脚和护坡的迎水面均采用模袋砼进行防冲。压脚块石设计边坡为1:1.2，底宽10.5 m，填高4 m；护坡石渣填筑于压脚块石上，设计边坡为1:1.2，底宽6.3 m，顶宽1.5 m，填筑至▽68高程，护坡底设一宽1 m的检修马道。护坡及压脚处理见图3。

图3 护坡断面图

a）模袋砼结构设计

﹡模袋形式的选择

　　护坡的砼模袋根据工程等级、施工条件、风浪和水流状况、资金和施工设备以及外观要求等确定选用无锡前达工业用布公司的wqc框格带排水点型的机织模袋，其技术指标见表1-1。

               表1-1           wqc框格型模袋技术参数一览表

﹡厚度确定

模袋砼护坡主要承受风浪荷载。抗波浪稳定要求的板厚可用式(1-1)计算。

                        （1-1）

式中：t为模袋砼厚度，m；η为系数，一般开缝板可取0.075；h为计算波高，m(取h1％)；γc为砼容重，kn/m3；b为顺坡方向的砼板长度，m；l 为计算波长，m；m为坡比；γw为水的容重，kn/m3。

计算结果：t=0.05m=5cm，考虑到坡面变形，水流冲刷及施工因素，从构造上要求，砼护坡的厚度不宜小于10cm，本工程模袋砼护坡厚度取t=15cm。

﹡抗滑稳定性校核

按极限平衡法计算模袋砼沿坡面的抗滑稳定安全系数：

           （1-2）

式中：-安全系数，土基按gb50286—98规定的土堤抗滑稳定安全系数(表1-2)取值；

r、t-模袋沿坡面的抗滑力与滑动力（kn）；

α-坡角；

f-模袋与坡土间的摩擦系数，可取0.5；

l₁、l -模袋砼下端水平长度、上端水平长度(m)。

计算时取模袋与坡面土之间的界面为滑动面进行，计算结果=1.38，满足要求。

﹡排渗核算

　　机织模袋的每个排水点面积仅4cm²，其排渗能力应满足下式1-3、1-4要求：

q_g≥f_sq 　　　　　　　　　　　　(1-3)

q_g＝nak_gi 　　　　　　　　　　　(1-4)

式中：q_g为每延米宽度模袋排水点的单宽排水量，m³/s；f_s为安全系数，可取f_s≥1.2；q为每延米坡长的单宽出流量，m³/s；n为每延米有效排水的排水点个数；a为排水点的面积，m²；k_g为排水点的渗透系数，m/s；i为排水点处的作用平均水力比降。

计算结果：q_g =2×10^-7 m³/s‹ f_sq=7.5×10^-7 m³/s，排水点的排水能力不足，应加设排水孔。排水孔的间距取4m，孔径取ф50mm，孔底设土工织物滤层。

﹡顶部和底部结构

在梅江水流和雨季汇水冲刷下，护坡侧面边界、底部边界形成掏空，会影响模袋护坡整体稳定性，直接影响护坡安全，因此，模袋顶部、侧边采取顺坡挖沟、模袋折角及回填砼处理，底部边界作大块石压脚处理，边界处理见图4。

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