排水倒虹吸工程的施工与质量控制分析.pdf

1 4 水 利 水 电 工 程 设 计D WR H E 2 0 1 4年 第 3 3卷 第 2期 排水倒虹吸工程的施工与质量控制分析 王国民 王 川 郭育琳 摘 要 根据 南水 北调 中线部分 左排 倒虹吸工程的施工经验 ，总结 归纳 了排 水倒虹吸工程施X - 的技术要点 施工过 程质量控 制的关键环节和方法，实践表 明，使用效果好 ，值得类似工程借鉴。 关 键 词 开 挖 填 筑 碾压 混 凝 土 浇 筑 模 板 安装 质 量 控 制 分 析 中图分类号 r V 5 l 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 7 6 9 8 0 ( 2 0 1 4 ) 0 2 0 0 1 4 0 4 1工程 概 况 南水北调 中线渠道工程下部设置排水倒虹吸 ， 该建筑物与渠道左右 岸原来 的河道相连 ，以保证 渠 道 左 侧 的 洪水 能够 及 时排 泄 以避 免 洪 水 影 响 渠道 的 安全运 行 。 排 水 倒 虹 吸 尺 寸 规 格 各 异 该 标 段 施 工 的倒 虹吸 ：其中有 4孑 L 倒虹吸的单孔管身段( 宽 高) 4 m 4 I l l ：有 3孑 L 倒虹吸的单孑 L 管身段 4 mx 4 i n ；单孔 倒 虹 吸 的单 孑 L 管 身 段 3 0 re x 3 5 i n和 1 5 mx 1 8 I n ： 倒虹吸 3孔典型结构断面示意图见图 1 。排水倒虹 吸管身段为 C 3 0 W6 F 1 5 0钢筋混凝土 ，立墙一般宽 为 0 6 m。回填渠道土压实度 0 9 8 ，倒虹吸各工 序质量控制严格 ，防止渠道运行后 ，渠道发生沉 陷 二 ： 图 1 倒虹 趿 结 构 断 面不 薏 图 每 个倒虹 吸建筑物 主要涉及 的工序 有开挖 、 管 身 段 钢 筋 混 凝 土 浇 筑 、进 出 口翼 墙 钢 筋 混凝 土 浇筑 、土石方 回填 、浆砌石砌筑等。管身段混凝 土浇筑分为水平段和斜坡段 ，其 中倒虹吸立墙 的 混凝 土浇筑是一个关键环节 需要加强控制确保 浇筑质量 。 2 倒虹吸工序施工技术 2 1 土方 开挖施 工方 法 2 1 1 测量放 样 开挖施工前 ，按 照建筑 物开挖 尺寸进行原始 地 形 测量 明确 标 识 开 挖 区 的施 工 范 围 、开 挖 轮 廓线 、作业 高程及桩号等 内容 。并在开挖过程 中 随时测量开挖边坡 的坡度 和平整度 ，以便发现偏 差及时修正。 2 1 _ 2 开挖 作业 开 挖 从 上 到 下 分 层 分 段 依 次 进 行 ，根 据 地 质 条件合理安排开挖段长度 、开挖方式 。开挖采取 纵 向分段 、分层进行 ；横 向根据具体情况采用全 宽 开 挖 ，或分 台 阶开 挖 。如 此 向纵 深 开 挖 至 设 计 标高 ，要留有一定 的保护层 ，防止破坏原状土。 当开 挖 接 近 设 计 坡 面 时 采 用 反 铲 削 坡 ，实 际 施工的边坡坡面适 当留有人下修坡余量( 0 2 0 3 1 1 1 厚 ) ，再 以人工整修至设计要求的坡度和平整度。 边坡易风化崩解的土层 ，开挖后不能及时 回填 的， 保 留 0 5 1T I 左右的保护层 ，在后续 工序 开始前清 除 。 2 2钢筋 混凝 土工 程施 工方 法 2 2 1 钢 筋加 工与 安装 钢筋 由钢筋加工厂统一加丁 ，钢筋加工 厂根 据钢筋下料单加工钢筋 。q ) 1 6 mm及其以下钢筋采 用 绑 扎 搭 接 ， 1 8 2 5 I T l m 钢 筋 采 用 闪光 对 焊 对 接 。 钢筋安装前 ，先在垫层混凝土 面上测量 布置 钢筋 的位 置 ，并 标 注 位 置 标 记 ，按 确 定 钢 筋 位 置 摆放 。依次绑扎下层钢筋 网、上层钢筋网 、端头 钢筋 以及墙体立筋 ，上下钢筋 网片通过架立筋支 立 、连接 。 绑扎时 在仓 号内搭设 临时工 作台 ，以便钢 筋立起就位 ，立墙钢筋架立就位后 ，钢筋底部与 底板 钢 筋 焊 接 固定 ，立 墙 钢 筋 采 用 临 时 脚 手 架 支 撑 固定 。 钢筋保护层厚度 由不低 于倒虹 吸浇筑混凝土 等级的预制垫块控制 ，绑扎 固定在钢筋上 ，保证 钢筋和模板之 间保护层 的厚度。 王国民等 排 水 倒 虹 吸 工 程 的施 工 与 质 量 控 制 分 析 2 2 - 2 模板 安 装 模板要 以钢模板 为主 处在 三角位置采用木 质模 板 。模板要平整 ，要有足够 的刚度 ，周边要 平直 。通常模板 分 2次安 装组合 、浇筑 混凝土 ， 第 1次 为倒 虹 吸底 板 和倒 三 角 上 3 0 e m 以下 部 分 ； 第 2次为立墙第 1 次 以上部分和顶板 的模板安装。 底 板 和倒 三 角 上 3 0 e , m 以下 部分 模 板 安 装 时 底部要有足够的支撑点 ，在立墙 的模板底部 ，以 穿墙锥丝钢筋作为支撑点。模板之 间采用直径 1 2 m m的钢筋对拉螺栓固定 然后再在模板外侧用钢 管做辅助稳 固支撑 ，钢管的基础部位要稳定 。 在顶部模板 安装前 ，首先在其下部采用 钢管 架设支架 ，支架底部垫上方木 ，支架 上部 安设 丝 杠 上 托 ， 以便 调 整 顶 部 模 板 的平 整 度 。达 到顶 部 模 板 均 匀 受 力 ，特 别 是 浇 筑 混 凝 土后 ，防 止模 板 变 形造 成混 凝 土 面不平 整 。 所有模板 间缝隙填塞双面胶或海绵 条 ，防止 混凝土浆液外流 。安装完后 的模板 表面光滑 ，接 缝 严 密 不 漏 浆 。模 板 内侧 浇 筑 面 浇 筑前 涂 刷 脱 模隔离剂 ，以保证混凝土外表光滑平顺 。 2 - 2 3 混 凝 土浇 筑 底板 浇筑混凝 土时 ，尽量将混凝土一 次浇筑 倒角 以上 3 0 e m。立墙高度 可决定分仓 浇筑次数 ， 再 根 据 浇 筑 混 凝 土 方 量 ，确 定立 墙 与 顶 板 能 否 一 次浇筑完成 ，以减少工序停等及间隔时间。 2 _ 2 _ 3 1 在混 凝 土入 仓布 料需 要控 制 的技术 问题 ( 1 ) 浇筑部位处 于斜坡段时 ，入仓布料要从 最 低 处 开始 浇筑 ，防 止顺 坡 流 动 浇 筑 混 凝 土 ，或 用振捣顺坡滑动混凝 土 ，容易造 成骨料分离 ，造 成振捣不实的后果 。 ( 2 ) 浇 筑倒 角部 位 混 凝 土 ，首 先 浇 筑 底 部 混 凝土 ，再浇筑倒 角的混凝J 。进入倒角后每次人 仓 布 料 不 宜 过 厚 ， 以 1 5 e m 厚 度 比较 适 宜 ，在 振 捣时 ，易将混凝土中气泡排出。 ( 3 ) 倒 虹 吸 混凝 土要 分 层 浇 筑 ，每层 混 凝 土 浇筑 厚度 4 0 e m，浇筑 面 要基 本 平整 。每层 不 宜布 料 过厚 ，以免 每层 浇筑方量大 ，占用时 间长 ，容 易造成下一层浇筑时 ，混凝土面已经初凝或终凝 ， 形 成 冷缝 。 ( 4 )浇筑到水平止水带位置 时 ，混凝土 的布 料与振 捣结果 ，直接影响倒虹吸混凝土 的止水效 果 ，需 要特殊 控制 ，应慢布料 、勤振捣 。首先将 止水带下部混凝土浇筑密实 ，再往上浇筑混凝土。 2 2 3 2 混 凝 土 的密实 程度 决定 于振 捣 ( 1 )振捣棒各插 点间距要均匀 ，振捣棒插 点 间距控制在 3 0 e m 以内振捣棒上提时必须慢拔 ， 平面插入点应梅花点插入 插到下层混凝土中 5 1 0 e m，以使上下层相互结合 。 ( 2 ) 振 捣棒 在混 凝 土 内振 捣 时 间 每插 点 控 制 2 0 3 0 s 。达到混凝土不再显著下沉 ，不 出现气 泡 ，表 面泛 出水泥 浆和 外观 均匀 为止 。 ( 3 )振 捣底 板 倒 角时 ，应 将 振捣 棒 斜 向 ( 基本 与倒角模板平行) 插入混凝土振捣 。止水带附近根 据止水带位置 ，使振捣棒直插或斜插止水带底部 或止水带 中间，但不得碰撞止水带 。 ( 4 )要避免将振捣棒碰到钢筋 、模板等 ，更 不得采取通过振捣棒振动钢筋 的方法来促使混凝 土 振 实 。振 捣 棒 不 得 在 初 凝 的混 凝 土 上 及 干 硬 的 地 面上 振动 。 2 2 4 混凝 土养 护 在 混 凝 土 浇 筑 完 毕 终 凝 后 。要 及 时 对 混 凝 土 进行养护。一般混凝土浇筑后 2 7 d是其内部温度 上升 比较快的时期 ，该 段时间因内外温差大 ，混 凝 土 表 面 一 旦 缺少 水 分 ，很 容易 产 生 混 凝 土 表 面 裂缝 。 混 凝 土 表 面 必 须 养 护 通 常采 取 覆 盖 洒 水 养 护 ， 以保证混凝土表面长期湿润 ，特别在混凝土 浇 筑 后 1 4 d内不 得 产 生表 面 干 燥 ，防止 表 面干 燥 收缩产生裂缝 ，以致降低结构物强度。 2 3 倒虹吸周 围填筑施工方法 2 3 1 土 料及 含水 率 的调整 土料含水率是影响土体填筑质量的重要 因素 。 在填筑现场要经常测试 回填土含水率 ，使其控制 在最优含水率附近。一 旦含水率超 出要求 ，就需 要 翻晒法降低含水率 ，但要确定 每天翻晒的适宜 时间和翻晒 的方法 。当土料含水量低 于要求含水 率 时 ，土 料 摊 铺 后 用 洒 水 车 洒 水 ，以 压 力水 和压 缩空气混合 以雾状喷出 ，使洒水均匀 ；洒水后用 拖拉机牵引翻耕犁使其掺合均匀。 2 3 _ 2 摊铺 、平整 填筑分段分层进行 ，卸料前 ，使用测量仪器 测 出本层的填筑控制线和控制高程 。控制边线考 虑每侧超填 3 0 e m左右 铺料厚度根 据碾压试验 确定。 黏性 土料 ：卸料采用进 占法进行 ，边卸料边 用推土机摊铺 ， 自卸汽车行走平台及卸料平台是 该填筑层 已经初步推平但 尚未碾压 的填筑面 ；自 卸汽车不在 已碾压完成的层面行走 避免对已碾 1 6 水 利 水 电 工 程 设 计D WR H E 2 0 1 4年 第 3 3卷 第 2期 压层面的扰动。卸料 时， 自卸汽车退行进入工作 面 不在工作 面调头 ，并且使车辆 的行走路线在 作业面较为均匀的分布 ，以有效地利用 自卸汽车 的重量 。 2 3 3碾 压 采用 自行式振动平碾 ，针对大型振动碾无法 到位 的边角部位 ，采用小型手扶式振 动碾或平板 振 动夯进行压实 。对于底部仓面较宽 的部位 ，采 用进退错距法进行碾压 ：对 于顶部宽度较小 的部 位 ，采用搭接法进行碾 压 ，振 动碾平行 于渠道方 向行走 。碾压速度 、遍 数等参 数根据碾压试验确 定。施工时分段 、分片碾压 。相邻作业 面的搭接 碾压 宽度 ，平行 碾 压方 向不小 于 0 5 m；垂 直 碾压 方 向不小 于 3 m。振 动碾行 车 速度 一般 不 超过 2 k m h。 振动碾无法 到位 的部位 ，使用液压振 动板 或 电动蛙夯夯实 ，夯实时采用连环套 打法 ，夯迹双 向套 压 。夯 压夯 1 3 ，行压行 1 3 ；分段 、分 片夯 实时 ，夯迹搭压宽度不小于 1 3夯径。 2 3 4 接合面处理 在接 合的坡 面上 ，将表 面松土铲 除至已压实 合格 的土层为止 ：坡面须经刨毛处理 ，并使含水 率控制在规定 的范 围内，然后再继续铺填新土进 行压实。结合面处理采用人工辅助推土机进行 。 分段 间有 高差 的连接 ，以斜 面相接 ，坡 度缓 于 1 ： 5 ，并 随填筑 面上升进行削坡 。削坡合格后 ， 控制好结合 面土料 的含水 率 ，边刨 毛 、边铺 土 、 边压 实 。 3 倒虹吸施工质 量控制 3 1 排水倒 虹 吸基础 f 1 )基础开挖 ：为保证排水倒虹 吸的混凝土 施工质量 ，首先按要求放 出倒虹 吸开挖边线 ，然 后在 进行 倒 虹吸 的基础 开挖 。 ( 2 )开挖需要满足安全及质量要 求控制 ：开 挖宽度 、开挖高程 、开挖坡 比满足设计的要求 。 3 2 模板 安装 质量 控 制 模板安装是混凝土浇筑 中的一道主要施工工 序 ，由于受到止水带位置的限制 ，端头模板一般 是不定型的 ，通常止水带 附近的模板用木制现场 加工模板 ，实现止水带两侧 密封要严 紧 ，防止该 部位漏浆 。造成混凝土不密实 ，否则会 降低止水 效 果 。模板表 面要平整 ，相邻 模板缝 隙要 紧密 ， 模板安装后牢固稳定。相邻模板 间放置双面胶带 ， 必要时涂 抹聚氨酯泡沫填缝剂 。周边采用脚 手架 作为支撑 ，模板之间使用直径 1 2 m m 的钢筋作为 对拉螺栓支筋 ，内螺栓必须要紧牢。 模 板 安 装 完 成 后 ，现 场技 术 人 员 和 质 检 人 员 要进行严格的检查验 收 ，相邻模板 间缝 隙填塞是 否饱满 ，模板表面光滑 、接缝严密 ，不漏浆 。模 板 内侧浇筑面浇筑前涂 刷脱模 隔离剂 ，以保证混 凝 土外 表光 滑平 顺 。 在混凝土浇筑过程 中，要经常检查模板有否 变形 ，模板不得发 生变 形 ，使浇筑完成 的混凝土 表 面光 滑 平 整 。模 板 之 间一 旦 漏 掉 混 凝 土 水 泥 浆 液 ，很容易在混凝 土结 构面产生蜂窝麻 面 ，影 响 外观质量 ，严重时还会影响实体质量。 3 3 混 凝土 浇筑 过程质 量控 制分 析 3 3 1 混 凝土 浇筑 混 凝 土 浇筑 过 程 质 量 控 制 直 接 关 系 到结 构 物 的寿命 必须控制好每一个工序的质量 。浇筑 的 混凝土控制水平布料 ，防止流坡式布料 ，否则影 响混凝土 的密实度 。每次布料厚度按振捣器可振 下深度控制 从现有的振捣设备和劳动强度分析 ， 布 料厚 度 不 超 过 4 0 c m 较 适 宜 。同 时 根 据 混凝 土 的拌合 能力 。控 制 好 浇 筑 仓 面 的长 度 ， 防止 浇 筑 过的混凝土表面产生初凝 ，造成冷缝的出现。 混 凝 土 浇 筑 时 要 有 专 人 检 查 模 板 的 变 化 ， 在模板缝 隙位置不得产生漏浆 ，模板不得发生整 体或局部变形 ，防止对结构 的整体性或结构面造 成 不 利影 响 。为 此 在 浇 筑 之 前 要 对 模 板 的稳 定 性 和密封性进行严格检查 ，还要对保护层 的厚度进 行 检 测 ，一 旦 保 护 层 的厚 度 减 少 过 多 ，直 接 影 响 建筑结构物的使用寿命 。 3 3 2 振捣 过程 质量 控制 分析 混 凝 土 的振 捣 通 常 采 用 插 入 式 振 捣 器 ，混 凝 土振捣必须 密实 ，排 除混凝 土内的多余气体 ，达 到混凝土不再 明显下沉 、表面泛浆 、无气泡产生 为 止 。 振捣过程 中严格控制振捣器插入点 的间距 和 振捣时 间避免 出现漏振 和过振现象 。要尽量从 浇筑 的一端 向另一端连续 振捣 ，以防止漏振 ，并 振捣器插入 已浇筑振捣层 5 c m深度 ，以便结构物 形成整体性 ，防止产生结构实际分层现象。 3 3 3 混 凝土养 护 控制 分析 控制混凝土的养护开始时间和养护结束时间， 通常在夏季 以覆盖洒水养护为主 ，冬季以保温养 ( 下转第 4 6页) 4 6 水 利 水 电 工 程 设 计D WR HE 2 0 1 4年 第 3 3卷 第 2期 等措施 ，禁止随意乱堆乱弃 ，特别是严禁在主沟 槽 内堆弃弃渣 ，以防止工程弃渣 增大泥石 流量 ， 尽量少 占压河床 ，并加强导流工程 ；防护工程库 区西岸部分地段位于程前尾矿库下游 ，程前尾矿 库沟有可能发生泥石流 ，因此需加厚防洪堤坝。 7结论 与 建 议 7 1 结论 ( 1 )双峰寺水库属重要建设 项 目，评估 区地 质环境条件复杂程度 为中等 ，地质灾 害危险性评 估级别为一级。 ( 2 )现状评估 ：评估 区范围 内除辇子沟北侧 崩塌 ( B 1 ) 及西黄土坎西侧崩塌 ( B 2 ) 为地质灾害危 险性 中等外 其余地段均 为地带地质灾害危险性 小 。 ( 3 )预测评估 ：工程建设引发 、加剧地质灾 害危 险性小一中等 ；工程建设可能遭受地质灾害 危险性小一 中等 。 ( 4 )综合 评估 ：地质 灾害危 险性 小一中等 ， 其 中地质灾害危险性 中等区面积为 0 6 2 k m 。占评 估 区面积的 1 8 9 ：其余地段 为地质灾害危险性 小 ，面积 3 2 2 6 k m ，占评估区面积的 9 8 1 1 。 ( 5 )建设场地适宜性为适宜一基本适宜。 7 2建议 ( 1 )地 质 灾 害 防治 应 贯 彻 以 “ 预 防为 主 治 理 为辅 ，防治结合”的原则 ，在工程建设设计 和 施 工 中 应 加 强 地 质 环 境 保 护 ，尽 量 减 轻人 类 工 程对地质环境 的不利影响 ，尽可能避免诱发和加 剧地 质灾 害 的发生 。 ( 2 )坝基及边坡开挖采取相应工程防护措施 ， + ”+” +一+一+一+ 注意施工 方法 ，在坝基 、坝肩高边坡 开挖地 段 ， 建议采用台阶形边坡 ，并应确定合理的开挖坡 比， 进行边坡 防护及布设截排水设施 等 防止边坡 发 生渗透 变形与滑塌 ，保证施工安全。同时必须 布 置必 要 的边坡 变形 监测 措施 。 ( 3 )对整个库 区 ，在蓄水初期应 开展更 详细 的地质调查核实工作 。对蓄水后的库岸坍塌问题 ， 须 与 当地建设 相结 合 ，进行 防护 处理 。 ( 4 )采取工程措施和生物措 施相结合 ，做好 施工区及库周 区等的水土流失防治工程。 ( 5 )建议在枢纽主体工程施 工期间及工程建 成后 ，建立地质灾 害监测 、预警预报 系统 ，及时 发现险情 。 参 考 文 献 1 】国土资源部文件 国土资发 【 2 0 0 4 6 9号： 国土资源部关 于加强 地 质灾害危险性评估工作 的通知及其附件 1 一 地质灾害危险性评 估 技术要求( 试行 ) 【 z 】 2 0 0 4 【 2 刘传正 地质灾害勘查指南【 M 北京： 地质出版社 ，2 0 0 0 3 河北省国土资源厅 河北省承德 市地 质灾害调查 与区划报告【 R 2 0 0 4 4 】胡卸文 水利水 电工程建设用地地质灾害危险性评估中的若干技 术问题探讨 J 水文地质工程地质 ，2 0 0 7 ( 1 ) ： 1 2 6 1 2 8 【 5 】河北 省水利水 电勘测设计 研究院 承德市双 峰寺水库可研 地质 报告J R 2 0 0 9 作 者 简 介 王保东 男 工程师 中水 北方勘测设 计研 究有 限责任公 司 天 津3 0 0 2 2 2 郭小瀛 男 高级工程 师 中水北 方勘测设计研 究有 限责 任公 司 天 津3 0 0 2 2 2 ( 收 稿 日期 2 01 4 0 3 2 4 ) ( 上接 第 1 6页 ) 护为主。终凝后 的混凝土要立 即进行养护 ，因为 混凝土 内部 在水泥凝 固过程 中 。会 产生水化 热 ， 一 旦在混凝土结构物表侧 的混凝土没有水分养护 ， 因混凝土内外 收缩 的不均匀 。极容易产生表面裂 缝 。特别在天气 温度较 高时 ，混凝土表面水分蒸 发 的也相当快 不及 时洒水补充水分 ，混凝土表 面就容易产生裂缝 对 结构物的整体受力产生不 利 的影 响。在天气温度较低时，要及时保温养护 ， 虽然水分不易蒸发 ，但 容易产生冻融 现象 ，造成 结构物体厚度变薄 ，对 结构物的受力产生不利 的 影 响 。为 此 养 护 是 浇 筑 完 混 凝 土 ，保 证 结 构 物 质 量 的最后 一个 环节 。 作者简介 王 国民 男 高级工程 师 中国水 电基础局有限公司 天 津3 0 1 7 0 0 王 川 男 助理工程师 中国水 电基础局有限公司 天 津3 0 1 7 0 0 郭育琳 女 工程师 中水北 方勘测设 计研 究有 限责任公 司 天 津 3 0 0 2 2 2 ( 收稿 日期 2 0 1 4 0 2 2 5 )