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南水北调中线渠道衬砌混凝土施工技术 摘要 关键词 王永张 荣娟 ( 中国水利水电第三工程局 陕西 西安 7 1 0 0 1 6 ) 针对南水北调中线焦作 2段第三施工标段工程研究、 总结了渠道衬砌混凝土的施工工艺、 施工 方法， 通过渠道衬砌混凝土施工各工序控制， 从而提高衬砌混凝土施工质量， 为今后类似工程施 工提供参考。 渠道： 混凝土衬砌： 施_T _- S r _ 艺： 施工质量 中图分类号 ： T U 7 4 文献标识码 ： A 南水北调 中线工程是一项以供水为主， 兼顾防洪、发电和改善生态环境的多目标跨 流 域水资源开发利用工 程 ，是解决京津华 北 地 区缺水的重大 战略基 础设 施 ，也是一项举 世 闻名 、 造福子孙后 代的民生工程 。该工程采 用 明渠过水 ，并利用各种跨 渠生产桥 、交 通 桥 、 倒虹吸和渡槽来解决工程跨越各地的出 行 、 灌 溉 、 防洪等 问题 。做为工程施工关键 的 过水断面渠道混凝土衬砌技术， 具有厚度薄、 面积大 、 成型困难 、 养护要求高等显著特点 ， 因此研究选择合适的施工工艺对保证衬砌质 量 、 提高衬砌速度具有重要意义。 1工程概 况 焦作 2段是南水北调 中线 一期工程 总干 渠 渠段 ( 黄河北 菱河 北 ) 的组 成部 分 ， 位 于渠段的中南部，第三施工标段总干渠长 7 6 k m，渠道 为梯 形 断面 ，设 计 渠底 宽度 为 9 5 m2 6 5 m， 渠道 内一级边坡为 1： 0 41： 3 5 ， 渠底高程 9 7 1 2 m 9 6 7 9 m， 一级马道f 堤 顶) 宽5 0 m， 渠道纵比降为 1 2 3 0 0 0 。渠道全段 采用现浇混凝土衬砌， 采用渠道衬砌机施工。 混 凝 土 衬 砌 厚 度 渠 坡 为 1 0 0 ram、 渠 底 为 8 0 ram。渠道 沿轴线每 8 m设 一道通缝 ， 4 m设 一 道半缝 ， 半缝深 6 0 mm。混凝土衬砌强度 等 级为 C 2 0 ， 抗冻标号 F 1 5 0 ， 抗渗标 号 W6 。 渠道全段 ( IV5 2 + 3 0 05 4 + 0 0 0段外 ) 采用 复合土工膜防渗。除石渠段外， 渠坡防渗复合 土工膜下均铺设保温板防冻层、防冻层下布 置粗砂 ( 砂砾 料 ) 垫层 ， 垫层 下布置 有 由软 式 透水管与逆止阀组成的渠基排水 系统 。 2混凝土衬砌前施工 2 1 渠道土方开挖 、 渠床整理 2 1 1 土方开挖 土方开挖采用 的是 常规 开挖方法 ，即使 用挖掘机分层开挖、 自卸汽车运输的方法。其 中总干渠土方段级边坡 、 渠底在开挖过程 中 均预留3 0 e m 5 0 e m保护层。 2 1 2渠床整理 渠床整理先利用液压反铲( 铲斗改造成刮 板状 ) 将预 留保 护层挖除 ， 挖 除时预 留 5 e m l O e m厚度 ，然后利用衬砌机 自带削坡机精削 坡或者人工配合液压反铲精削坡至设计高程。 渠床整理到位后， 利用振动碾碾压密实。 2 2渠基排水系统 采用小型挖掘机 配合人工沿开挖 边线开 挖沟槽， 然后在沟槽底部摊铺砂垫层并夯实， 其填筑厚度、 相对密度等应符合设计要求。随 后按设计要求安装排水暗管及附件， 安装及土 工布包裹、 绑扎验收合格后 ， 及时回填沟槽， 保 证 回填密实度符合设计要求。 2 3砂垫层铺设 砂 垫层采用布料机 和人 工配合挖 掘机两 种方式摊铺。设计边坡砂垫层厚度 5 c m， 合理 虚铺厚度 为 6 5 e m6 6 e m。采用布料 机摊铺 时， 将合格砂砾料或粗砂运至渠堤顶部 ， 由坡 脚向坡肩摊铺到渠坡上。挖掘机铺料时， 应分 段放挡板， 控制填料厚度， 防止骨料分离。砂 垫层应平整并碾压密实 ，相对密度不小于 O 7 5 ， 可采用在衬砌机上悬挂平板振动器进行 碾压， 对于坡脚、 坡肩等易欠振部位应人工进 行辅助夯实 。 2 4保温板铺设 铺砂完成后 ， 重新校验控制桩 的平面位置 和高程， 用水准线标出横断面起止线、 坡顶、 坡 底铺装边线， 然后进行渠坡保温板的铺设。保 温板应自 下向上、 沿渠道轴线方向有序错缝铺 设 ， 并确保保温板 紧贴基面 ， 平整牢 固。两块 板 接缝处 的高差不大于 2 ra m。 2 5复合 土工膜铺设 应根据不同坡面长度订购复合土工膜。 铺设时， 应使复合土工膜幅宽与渠轴线方 向平 行 ， 由坡肩 自上而下人工牵引滚铺 至坡脚 ， 且 应沿渠轴线方向， 按先下游后上游 、 上游幅压 下游幅的顺序铺设； 铺设齿槽部位的复合土工 膜时， 应适度松弛， 且与齿槽紧贴。 复合土工膜 的搭接采用焊接施工工艺。 复合土工膜铺设后 应及时覆盖， 防止被人为或机械刮伤及长时间 暴晒。 3衬砌混凝土施工 3 1 混凝 土配合 比设计 工程采用焦作中晶水泥有限公司生产的 P 0 4 2 5 水泥、济源沁北电厂生产的 级粉煤 灰、 山西黄腾化工有限公司生产的 U N F A型 高效减水剂和H T Y F 型引气剂、焦作市万里 水利工程有限公司生产的砂石骨料。经检验 ， 混凝土原材料品质满足相关标准要求。 混凝土设计技术要求见表 3 1 1 。经室 内 试验 ， 确定混凝土设计配合 比见表 3 1 2 。 3 2 渠道衬砌混凝土衬砌生产性试验 渠道衬砌混凝土应集中拌制。 混凝土拌和 站根据渠道长度 和混凝土施工强度要求 布置 。 渠道混凝土机械 化衬砌施工应 先进行生 产性试验 ， 试验段长度一般不小于 1 0 0 m。 本工 程采购 了 3台衬砌机( 1台北京中城达公 司生 产的集削坡 、 铺砂 、 混凝土摊铺 振捣、 抹面为一 体的渠道边坡衬砌机 ， 2台山东蒙阴水利有 限 公司生产 的集铺 砂 、 混凝土摊铺振 捣 、 抹面 为 一 体的渠道边坡衬砌机 ) 。 通过生产性试验确定混凝土衬砌速度 、 振 捣时间、 抹面压光的适宜时间和遍数、 切缝时 间等衬砌施工参 数 ， 确定辅助机 械 、 机具 的种 类和数量， 确定施工组织形式和人员配置， 制 定可操作性的施工组织方案。 3 3 混凝 土生产 、 运输 混凝土生产前， 对拌和站衡量系统进行校 验 ， 保证拌和站配料计量精度满足相关要求。 昆 凝土运输应选用单车容量为 8 m 1 0 m 的专用混凝土搅拌运输罐车。每班装运 混凝土前 ， 将车罐清洗干净 ， 保持罐 内湿润 并 无积水。夏季高温或冬季低温时期施工 ， 昆凝 土罐车要采取相应的防晒、 保温措施。混凝土 表 3 1 1 渠道衬砌混凝土技术要求表 混凝土设计等级 主要使用工程部位 级配 设计坍落度( m m) 含气量( ) 渠道边坡 、 底板 C2 0 W 6 F1 5 0 5 07 0 4 O5 O 渠道边坡 表 3 1 - 2 混凝土设计 配合 比表 级 水胶 砂率 粉煤灰 减水剂 引气 剂 混凝 土原 材料单位用量 ( k g m ) 配 比 ( ) 掺量 ( ) 掺量( ) 掺量( 1 水 水泥 粉煤灰 砂 小石 中石 减水剂 引气剂 05 0 4 0 2 5 1 9 2 7 1 4 0 21 0 7 0 7 65 1 1 5 7 ， 5-3 2 00 7 6 05 0 3 6 2 5 1 9 2 5 1 2 3 1 8 5 6 1 71 2 51 0 76 8 4 6 8 00 6 2 罐车在装 、 运 、 卸过程 中严禁加水。 3 4混凝土摊铺 、 振捣 ( 1 ) 施工现场安排专人指挥布料、 摊 铺 。布 料前 应检 测 混凝 土 拌和 物 的坍 落 度 、 含气量 、 入仓温 度等合 格 ， 并 湿润 料斗 及输送 皮带 。罐车 卸料 时 ， 混凝 土 自由下 落高度小于 1 5 m。采用螺旋布料器布料， 混凝 土经输 送带运 至布 料机接 料 口 ， 进入 集料箱， 开动螺旋输料器均匀布置。开动 振动 器和纵 向行走 开关 ，边输 料边振 动 ， 边行走 、 边提浆 、 边整平 。施工 时料位的正 常高 度应在 螺旋 布料器 叶片最 高点 以下 ， 不应缺料。采用皮带输送机布料时 ， 保持 各料仓 的料量均匀 。 ( 2 ) 渠道 坡脚齿 槽 、 坡 肩 、 周边模 板等 部位 ， 采 用人工辅助布料摊平 ， 软轴和平板 振捣器振捣 。 ( 3 ) 施工 中严 格按照 生产性 试验 确定 的施 工参数进行 ， 做到混凝 土不 过振 、 漏振 或欠振 ，达到混凝土深层振捣和表面提浆 的效果 。随时检查振捣棒 的工作状况 ， 若发 现衬砌 后的面板 上出现露石 、 蜂 窝 、 麻面或 横向拉沟等现象， 应停机检查 、 修理或更换 振捣棒 ， 并对 已浇筑混凝土进行处理 。 ( 4 ) 渠坡 衬 砌 的顶 部 出现 缺料 、 漏 振 时， 应及 时人工补料 ， 并采用振 捣棒和平板 振捣器辅助振捣 。 衬砌 机进入 弯道施工 ， 调 整上 下轨道行进速度 ，保证衬砌 机始终 与 渠道上 口线保持垂直工作状态 。 3 5混凝土抹面 、 压光 ( 1 ) 混凝 土抹 面压光 在渠道 衬砌 混凝 土浇筑 宽度约有 4 m6 m时开始 。第 一次 抹面采用机 械抹盘对混凝土面进 行平 整和 提浆 ，将裸 露于表面的小石子压 入混凝土 中， 首次抹面时， 混凝土表面较软， 自坡脚 至坡肩进行 ，抹盘以刚好接触 到混凝 土表 面为宜 。 抹光机每次移动 间距为 2 3圆盘直 径 ， 在连续作业 时能保证不发生漏抹 、 表面 均匀一致为宜 。 ( 2 ) 根据浇 筑时 间 、 天气 状况 、 湿度 情 况，第二次抹面时间一般控制在第一次抹 面 1 5 rai n2 5 m i n后 。抹面 中随时用 2 m靠 尺检查混凝土表面的平整度，调整抹面机 高度及斜度，保证抹盘底面与衬砌设计顶 面重合， 浆液厚度不应超过 1 5 m m 。 ( 3 ) 第三次抹面为人工采用钢抹子抹 面， 利用工作台车作为人工抹面平台， 混凝 土表面平整度应控制在 8 m r o J 2 m， 抹面 2 3 遍， 保证混凝土的表面平整、 光洁。 ( 4 ) 坡顶 、 坡 底及坡面局部 的位 置全部 由人工进行抹 面和收光 ，两侧有边模 的位 置 ， 采用人工及时进行修理 。 3 6混凝土养护 衬砌混凝土保证湿润养护不少于 2 8 天。养护设专人负责， 并做好养护记录。 抹面完成后应及时采用草帘、 毡布、 土 工布等浸湿后覆盖养护或采用喷施养护剂 养护。 当出现低温或负温天气时， 应采用保 温棉被覆盖保温养护 。 3 7 伸缩缝施工 伸缩缝分 为切缝 、 清缝 、 填充 闭孔泡沫 板 、 填充密封胶 四工序 。 3 7 1 切缝 切 缝 时 间 应 在 混 凝 土 强 度 达 到 1 M P a 5 M P a 时进行， 具体时间根据试验结 果确定 。 切缝采用切缝机进行 ， 应先切坡脚 诱导缝， 再切纵向通缝、 横缝， 最后切割横 向通缝 、 半缝 。 通缝深度 为 0 9倍 的板厚 ， 半 缝深度为 0 5倍 O 7 5倍的板 厚。 3 7 2清缝 检查伸缩缝 满足设计要求后 ，利用高 压风 ( 水 ) 枪清除缝 内浮浆及碎渣等杂物。 3 ， 7 3填充闭孔泡沫板 在检查缝 壁干净 、 干燥后 ， 采用 专用工 具将闭孔泡沫板压入缝 内。 3 7 4填充密封胶 密封 胶选用 双组分 聚硫密 封胶 。 注 胶 前应将混凝土基面清理干净 ，再在基面 上均匀刷涂界面剂 ，待界面剂完全 固化 后再 注胶 。注胶 应饱 满 ， 出现凸 凹不 平 、 气泡等现象时应及时修补。密封胶表面 干燥及固化期间， 应注意保护 ， 避免雨水 等 浸入缝 内。 4结 语 南水 北调工程渠道衬砌混凝 土施工质 量关乎工程的使用寿命。 工程开工以来， 渠 道衬砌薄壁混凝土施工技术引起了业内学 者和专业技术人员的广泛关注。随着现代 化机械设备越来越先进 的趋势 ，大型渠道 衬砌机械化施工开始被推广使用，使混凝 土质量较 以前提高 了很 多 ，仅渠道衬砌混 凝土来讲， 大面积使用衬砌机施工， 有效提 高了衬砌速度、 节约了人力资源、 降低了劳 动强度、 加快了工程的建设 ， 且通过严格控 制各工序施工质量 ，确保 了混凝土 的内在 质量要求和外观质量要求 ，达到混凝土内 实外光的效果。 南水北调 中线工程 焦作 2段第三施 工 标段对渠道衬砌混凝土施工技术进行了研 究 。 采用研究成果有效的促进了工程进 度 ， 控制 了衬砌混 凝土 面板厚度 和表 面裂缝 ， 确保了工程质量 ， 降低了工程成本， 取得了 良好的效果。陕西水利 参考文献 【 1 张毅 南水北调 中线京石段应 急供 水工 程 的渠道衬砌监理质量控制卟 科P - - -,tz( B 版 ) ， 2 0 0 9 ( 1 ) ： 1 7 1 9 。 2 杨 建春 ， 谷峰 ， 王金凤 南水 北调 工程渠 道衬 砌机械 化施 工技 术 U 1 山西建筑 ， 2 0 1 3 ( 3 4 ) ： 1 4 4 1 4 5 。 3 张磊 ，张立春渠道村砌 工程主要 施工 方 法U 水 利 科 技 与 经 济 ， 2 0 1 4( 1 ) ： 1 3 9 -1 4 1 。 ( 责任编辑 ： 王晓阳 ) (= = O oC C