河道水毁工程混凝土衬砌机械化施工探究.pdf

科研 管 理 水利规划与设计 2 0 1 5 年第 1 O 期 DOI ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 6 7 2 2 4 6 9 2 0 1 5 1 0 2 3 河道水毁 工程混凝土衬砌 机械 化施工探 究 林拥军 ( 四川 省都 江堰外江管理处 ，四川 成都 6 1 1 2 3 0 ) 摘要 ：随着科 学技 术的发展 ，目前水利工程建设 中应用到 了很 多现代化机械设备 ，但新技术的应用也没有根 除施 工 中存在 的问题 。本文 以都江堰外 江灌区沙沟河、黑石河“ 7 9 ” 洪灾水毁修复 工程为背景 ，介 绍 了河道混凝 土衬 砌施 工技 术以及 需要注意的 问题 ，以期 对水利工程混凝土衬砌机械化施 工的发展有所 帮助 。 关 键 词 ： 河道 ；混 凝 土 衬 砌 ；施 工 中图分类号 ：T V 5 2 文献标 识码 ：A 文章编 号 ：1 6 7 2 2 4 6 9 ( 2 0 1 5 ) 1 0 0 0 7 5 0 2 1 工 程概 况 都 江堰 外江 灌 区 沙 沟 河 、黑 石 河 “ 7 9 ” 洪 灾 水 毁修复工程主要包括沙沟河堤防修复工程和黑石河 堤 防修 复工 程 。恢 复重 建 工 程堤 线 总长 1 4 7 2 1 k m， 左 岸 堤线 长 7 7 6 6 k m，右 岸 堤 线 长 6 9 5 5 k m( 其 中 0 5 5 k m 为基 础 加 固 ，l 4 1 7 1 k m 为 恢 复 重 建 ) ，导 水埂修复 2 3 4 m，拦水埂恢复 3 5 m及其配套建筑物 ， 其 中沙沟 河堤 防修 复工 程 7 0 0 5 k m和 黑石 河堤 防修 复工 程 7 7 1 6 k m。施 工 内容 主要 包 括 土方 开 挖 和 回 填 、河堤工程 、边坡现浇混凝土衬砌及其他附属设 施 等 。 2 河道混凝 土衬砌 施工技术 2 1 施工 准 备 2 1 1 编 制 施工 技术 方 案 在编制技 术方 案之前 ，应掌握 以下情 况 和资 料 ：( 1 ) 施工现场 的地形地貌 ，工程地质和水文情 况 ；( 2 ) 当地 的气象 资料 ；( 3 ) 施工 现场 的供 电、 运输 、排 水 等情 况 。 施 工方 案 应 包 括 以 下 主 要 内 容 ：( 1 ) 工 程 概 况 、施 工组 织 、施 工方 法 和设 备 情 况 等 ；( 2 ) 保 证 工程质量 、施 工人员 安全 以及按 时交付 等技术 措 施 ；( 3 ) 施工 平 面 图 ；( 4 ) 施工 工艺 流程 图。 2 1 2 混凝 土搅 拌 和运 输 系统设 置 搅 拌系 统选 址应 综 合考虑 原 材 料 和成 品 混凝 土 的运输工作 ，符合 环保 要求 ；保证 充足 的 电力 供 应 ，还要配备发 电机 ；保证足量的水量供应 ，水质 应达到相关标准要求 ；储料场地面应硬化 ，不同规 格 的砂 石 料 应 分 开 堆 放 ，还 要 设 置 防 雨 和 防 晒设 施 。另外 ，搅拌站的生产能力应按照下式估算 ： Q=77 P 公式 中 ：Q 一 混凝 土 总 拌 能 力 ( m h ) ；q 一 第 i 台 衬砌 机 的 额 定 生 产 能 力 ( m h ) ；n 一衬 砌 机 数 量 ； 一 安 全 系数 ，一般 取 1 21 5 。 混凝 土拌 和物 允许最 长运 输 时间见 表 1 。 表 1 混凝土拌和物允许最长运输时 间 施工温度( ) 允许最长运输时 间( h ) 5 1 8 1 7 5 1 9 2 8 1 5 2 93 3 1 2 5 注 ：施工温度指 日平均气温 根据浇筑需求 、搅拌站生产能力 以及施工进度 来决定需要的专业混凝土运输车 ( 见图 1 ) 数量 ，每 辆 车 的容量 应大 于 6 m 。 。 图 1 混凝 土搅拌 运输 车 作者简介 ：林拥军 ( 1 9 8 2年一 ) ，男 ，工程师 。 7 5 2 0 1 5 年第 1 0 期 水利规划与设计 科 研 管理 2 1 3 混凝 土 衬砌 施 工主 要机械 设备 混凝 土衬砌施 工所需 的主要设备 、机具见表 2 。 表 2衬砌机械化施工主要机械设备 、机具 名称 基本特性 用途 滑模式衬砌机 振捣棒振频 8 0 0 0 H z 混凝 土衬砌 混凝土衬砌 、垫 碾压式衬砌机 击振力 2 k N，振 频 3 0 0 0 H z 层 成 型 搅拌运输车 6 m 混凝 土运输 一 次 削坡厚度 3 c m，削坡精 削坡机 坡面修整 度 1 c m 2 m 布料机 6 O m h 垫层和布料 工作 台车 刚度满足使用要求 表面局部的处理 可调整使用要求调整缝隙的宽 切缝机 切割伸缩缝 度和厚度 填缝机 满足设计要求 伸缩缝的处 理 2 2 混凝 土衬砌 施 工工序 2 2 1 衬砌 设备 安装 和调 试 在 同一 条轨 道 上 ，依 次 布 置 衬 砌 机 和 抹 面 机 ， 在 正式 工作 之前 ，先 要对 机械 设备 进 行调 试 ，调 试 时 遵循 “ 先 分 后 联 ，先 慢 后 快 ，先 空 载后 负 荷 ”的 原 则 ，要 时刻保 证钢 轨 的工作 状 态稳定 。 2 2 2支 立模板 选 择河 道横 向通 缝模板 ，应选 用 宽度 和 衬砌 水 泥 厚度 相 同且互 相连 接 的槽钢 当做 侧 方模 板 ，在齿 槽 和坡 肩处 应选 择定 型 刚作为 模板 ，而且 要 连接 到 河 道横 向通 缝模 板上 。 2 2 3混凝 土 布料 在 混凝 土布 料施 工 中所用 到 的机 械为 螺 旋 布料 器和皮带输送机 。混合好的混凝土首先被输送至布 料 机 ，之后 进入 集料 箱 ，最后 开 动输 料器 。输料 器 在 匀速 前进 的 同时就 会把 混凝 土 料铺 下 去 。布 料机 回转功能将多余的混凝土料收回。当布料 的宽度达 到 相关 要求 时 ，便可 开 动成 型机 。 2 2 4 混凝 土 振捣 混凝土振捣工作应严格按照施工检验所确定 的 时 间进 行 ，振捣 器 的行走 速度 也要 严格 按 照规定 进 行 ，力求做到不过振和不欠振 。 2 2 5 抹 面压 光 混凝土衬砌成型后 ，抹面作业要 由工作 台车来 完成 ，目的是为了满足河道的糙率。混凝土表面的 平 整度 不得 大 于 5 m m 2 m。压 光 作业 应 该 在 混凝 土 初 凝前 进行 ，应 保 证 表 面 的平 整 、光 滑 、无 抹 痕 ， 杜 绝 出现气 泡 。 76 2 2 6 混凝 土养 护 混凝 土衬 砌 的 养 护期 至少 需 要 一 个 月 的 时 间 ， 在养 护期 内要 保证 衬砌 面 的湿润 。 养 护方式 ：( 1 ) 如果 天 气 为 干 旱 、多 风 和 日晒 较为 强烈 时 ，应对 初凝 前 的衬砌 面不 断 进行 喷 雾处 理 ；( 2 ) 如 果 当地 水 源 较 为 充 足 ，则 可 利 用 草 毡 、 草帘等覆盖衬砌面以保证湿润度 ；( 3 ) 如果施工地 极度 缺水 ，则 可利 用喷 施养 护剂 的方 法 进行 湿 润处 理 ( 养 护剂 的喷 洒 量 、喷 洒 时 间根 据 现 场 试 验 来 确 定 ) ；( 4 ) 当施 工 工 地 的 气 温 较 低 时 ，还 要 采 取 适 当的保温措施 ，例如撒上一层废砂土等 。 2 2 7 混凝土 伸 缩缝 的施 工 在本工程 中伸 缩缝 形式 有两 种 ：( 1 ) 半缝 ，其深 度一般取 值 为混凝 土衬砌 板厚 的 0 7倍左 右 ；( 2 ) 通 缝 ，其深度应贯穿衬砌板 的厚度 。如果 衬砌板 的底部 铺设有 防渗层 ，则通缝深度达到板厚 的 0 9倍 即可 。 当混凝土 衬砌 的强度超 过 1 M P a时 ，一般就 可 以 进行切缝作业 了。切缝 工作完成后 ，应先检查伸缩 缝 的宽度 和深 度 是 否达 到 了相 关 要求 ，必 要 时应 进 行补切缝处 理 。伸缩缝 内的浮浆 、碎碴等杂质需 要利 用风机 、水枪等工具进行 清除处 理。在 确保伸缩 缝干 燥 、洁净 的情况下 ，填充 伸缩塑性板 ，一定要保 证塑 性板 被压入缝 隙内部且上层填 充的密封胶 的深度 。 在填 充密 封胶 时 ，应注 意 以下施 工要 点 ： ( 1 ) 填充密封胶 之前 ，应首 先在基 面上均匀 地刷 一 层 界面剂 ，等到界面剂凝 固之后再进行注胶作业 ； ( 2 ) 注胶应 饱满 ，用 刮 刀压 紧刮平 ； ( 3 ) 在 注胶 作 业 的 同时 ，相 关 人 员 应 及 时对 已 完成 的 注胶 面 进 行 检 查 ，如 发 现 凹 凸 不 平 、有 气 泡、表面脱胶现象应立即修补整齐 ； ( 4 ) 注 胶作 业 完 成 后 ，要 注 意 采 取 保 护 措 施 ， 避免 雨水 、灰 尘 的侵入 。 2 3特殊 天气 施工 遇特 殊天 气 时 ，混 凝 土衬砌 施 工会 遇 到各 种 各 样 的问题 ，所 以应 按照 下述 要求 做好 应对 措施 。 2 3 1 高温施 工 如 果 施 工 地 点 的气 温超 过 3 0 时 ，应 调 整 施 工时间 ，选择在早晨、夜晚进行 ，同时要采取添加 缓凝剂和控制水温等措施。如果施工地点的温度超 过 3 5 ，则 应停 止施 工 。 2 3 2低 温施 工 当 日平 均气温连续 5天稳定在 5 C以下或 现场最 低气温在 0 C以下时 ，应添加防冻剂 ( 下转第 9 8页) 2 0 1 5年第 1 0期 水利规划与设计 设计 施 工 ( 2 ) 与建筑 物和 其他 结构 体搭 接 处理 ：在 放 水 闸 、输 水 洞 等 构 筑 物 附 近 ，深 层 搅 拌 地 下 连 续 墙 施 工 至构 筑 物 边缘 最 近 距 离不 大 于 3 0 m，采 用 三管法高压旋 喷或摆喷截 渗墙进行衔接施 工 ，高 喷截渗 墙 与 深层 搅 拌 地 下 连续 墙 轴 线搭 接 不 小 于1 0 m 3 结 论 深层 搅拌 是利 用水 泥类 浆液 与原 土 通过 叶片 强 制搅拌形成墙体的技术。多头小直径深层搅拌桩机 的问世 ，使各幅钻孔更能安全搭接形成连成一体的 墙体 ，使排柱式水泥土地下墙 的连续性 、均匀性都 有大 幅度 提高 。从 现 场 检 测 结 果 看 ：墙 体 搭 接 均 匀 、连续整齐 、美观 、墙 体垂直 偏差小 ，满足搭 接要求 。该工法适用 于黏土 、粉质 黏土 、淤泥质 土 以及 密 实 度 中等 以 下 砂 层 ，且 施 工 进 度 和 质 量 不 受 地 下 水 位 影 响 。从 浆 液 搅 拌 混 合 后 形 成 “ 复 合土 ” 的物理性质 分析 ，这 种复合 土属 于“ 柔性 ” 物 质 ，从 防渗 墙 的 开 挖 过 程 还 可 以看 到 ，防 渗 墙 与 原 地 基 土无 明显 分 界 面 ， 即“ 复 合 土 ” 与 周 边 土 胶 结 良好 。 因 而 ， 目前 低 矮 的垂 直 防渗 处 理 ，在 墙身不大于 1 8 0 0 m 的条件 下优先 选用 深层搅 拌 地下 连 续 墙 。 参考 文献 1 姜树海 ，范子武土石坝安全等 级划分与防洪 风险率评估 J 水利学报 ， 2 0 0 8 ( O 1 ) ： 3 5 4 O 2刘西拉 ，左勇 志基 于 B a y e s方法 的 结构 可靠 性 评估 和 预测 J 上海交通大学学报 ， 2 0 0 6 ( 1 2 ) ： 2 1 3 7 2 1 4 1 3 刘杰土石坝渗流控制理论基础及工程经验教训 M 北京 ： 中 国水利水 电出版社 2 0 0 6 4 孙继 昌中国的水库大坝安全管理 J 中国水 利 ， 2 0 0 8 ( 2 0 ： 1 0 1 4 5 张 国栋 ，李雷 ，彭雪辉基于大坝安 全鉴定和专家 经验 的病险 程度评价技术 J 中国安全科学学报 ， 2 0 0 8 ( 0 9 ) ：1 5 8 1 6 6 6 黄家权高喷技术在长江邱家湾段防渗工程 中的应用 J 人民 长 江 ， 2 0 0 2 ( 0 8 )： 1 7 ， 1 8 7 杜小刚 ，李舟军 J 2 E E We b开发框 架体 系结构 J i 十算机科 学 ， 2 0 0 6 ( 0 8 )： 2 3 6 2 3 9 8 张 占友谈 中小水 利工程 的质量控 制 J 水利 规划 与 设计 ， 2 0 1 5 ( 0 3 ) ： 7 7 7 9 9 郑跃军乌鲁瓦提水利枢纽大 坝渗流监测 与分析 J 水 利规 划与设 计 ， 2 0 1 5 ( 0 3 ) ： 6 0 6 3 1 0 王冶志水库 电站改建后 的经济效益探讨 J 水利技术监督 ， 2 0 1 5( 0 2)：3 0 3 1 1 1 王贵 明平桥砌石拱坝防渗加 固设计研究 J 水利技术监督 ， 2 0 1 5( 0 2)：71 7 3 ( 上 接第 7 6页 ) 及 控 制 水 温等 ， 以保 证 混 凝 土 拌 和 物的人仓温度不低于 5 o C；当 日平均气温低于 0 时 ，应停 止施 工 。 3混凝 土芯样检 测 在施工进行 中，为了保证工程质量，应利用压 力机或万 能试验机对 混凝土试 件进行抗压 强度试验 。 在试验 中 ，一般 以 0 4 M P a s 左右 的速 度对试 件 连续而均 匀加荷 。当试 件 接 近破 坏 而 开 始迅 速 变 形 时 ，停止调 整油 门直 至试件 破坏 ，记 录破 坏荷 载 。 试件长径 比统一成 1 0 ，换算公式和系数如下 ： ： = A x ： 式 中： 一所 选 立 方 体 试 件 的抗 压 强 度 ，MP a ； 一 长径 比为 1 0的芯样 试 件 抗压 强 度 ，MP a ； 一 换 算 系数 ，参 照表 3 。 表 3 试件长径 比换算系数 芯样尺寸( m m) 中1 0 O中1 0 0 1 5 0中1 5 0 2 0 0中2 0 0 换算系数 A 1 0 1 0 4 1 1 8 98 4 结 语 蔷 苫强 工 程施 工实 践表 明 ，只要 按照 设 计流 程 规 范施 工 ，完 全 能够保 证混 凝土 衬砌 施工 的质量 。河 道工 程作为输水的保障性设施 ，生命之源 的通道 ，我们 应 严格 施工 质量 检测 ，规 范施 工行 为 ，保 证 工程 的 正 常运 行 。 参 考文 献 1 耿福明 ， 罗辉 ， 马黔 ，等渠道混凝 土衬砌 机械化施工技 术规程 R 北京 ：国务 院南 水北 调工 程建 设 委员 会办 公室 ，2 0 0 6： l 2 3 0 2 王乃超 ， 刘瑞源 ， 郭 永峰 ，等渠道 混凝 土衬砌施 T操作 指南 ( 试行 ) R 北京 ： 南水北 调 中线 干线工程建 设管理 局 ， 2 0 0 9 ： 22 3 5 3 李典基 ，罗辉 ，韩其 华，等大型渠 道机械 化衬砌 混凝 土研究 J 施工技术 ， 2 0 0 9 ( 0 6 ) ： 5 6 5 7 4 罗辉，李永顺 ， 井书光 ， 等渠道混凝 土衬砌机械化施工单元 1 ： 程 质量检 验评定标 准 R 北京 ：国务 院南水北调 工程建 设委 员会 办公 室，2 0 1 0： 4 6 5 3