渠道纤维混凝土衬砌施工方案

-1-渠道纤维混凝土衬砌施工技术方案1简述焦作1段第一施工标段起点桩号Ⅳ28+500，终点桩号为Ⅳ33+700，总长5.2km，其中明渠长度4864m。渠道为梯形断面，Ⅳ28+500～Ⅳ28+717.6段渠底宽度为17m，渠坡坡比为1:2.75；Ⅳ28+717.6～Ⅳ28+737.6段渠底宽度为17m～21m，渠坡坡比为1:2.75～1:2；Ⅳ28+737.6～Ⅳ33+700段渠底宽度为21m，渠坡坡比为1:2。渠底高程98.892～98.574m，纵坡比为1/29000，堤顶宽5.0m，外坡1:2。Ⅳ28+500～Ⅳ32+200段为C20F150W6混凝土衬砌，渠坡厚度10cm，渠底厚度8cm。Ⅳ32+200～Ⅳ33+700段为C20F150W6纤维混凝土衬砌，渠坡厚度12cm，渠底厚度10cm。衬砌混凝土下面采用复合土工膜防渗，其中Ⅳ28+500～Ⅳ31+000段复合土工膜为600g/m2(150g/m2-0.3mm-150g/m2)的长丝两布一膜，Ⅳ31+000～Ⅳ33+700段复合土工膜为800g/m2（150g/m2-0.5mm-150g/m2）的长丝两布一膜。在渠底及渠坡防渗复合土工膜下铺设2cm或2.5cm厚的聚苯乙烯保温板防冻层，防冻层下铺设砂砾料垫层，渠基设置纵横向排水暗管暗管排水及逆止阀和抽排泵站排放方式。1.1气象条件本渠段多年平均气温为15.2℃，多年平均最低气温10.4℃，平均最高气温20.5℃。多年平均风速2.3m/s，最大风速22m/s。多年平均冻土深度11.47cm，最早地面稳定冻结初日在12月9日，冻结终止日期在2月19日，历年最大冻土深度19cm；霜冻初日最早为10月17日，终期最晚为4月3日。1.2工程地质本标段渠道桩号Ⅳ28+500～Ⅳ33+700，总长5.2km。在新庄～恩村工程地质段内，均属粘性土均一结构。本渠段以半挖半填为主，渠底板主要位于重粉质壤土中。渠坡岩性主要由重粉质壤土和轻粉质壤土夹卵石组成。轻粉质壤土多呈饱水状态，渠道开挖后可能发生流土、边坡垮塌等渗透破坏现象，边坡稳定性较差。地下水位高于渠底板约4～6m，施工排水问题显著。桩号Ⅳ29+900～Ⅳ31+900段含水层岩性为卵石和轻粉质壤土，具中等～强透水性，富含地下水，基坑排水量较大，施工时应采取相应的排水措施。其它段含水层为粘性土层，具微～弱透水性，施工时采取适当的排水措施。-2-渠道运行后桩号Ⅳ31+900段上部断续分布的轻粉质壤土和桩号Ⅳ31+610附近下部的轻粉质壤土存在地震液化问题，采取处理措施，消除地震地基液化沉陷的影响。1.3水文地质场区属太行山前冲洪积倾斜平原，钻孔揭露深度范围内地层主要为第四系松散层，岩性主要为粉质壤土、中细砂和卵石透镜体。场区地下水可划分为第四系孔隙潜水和承压水。潜水主要赋存于上部粉质壤土中，总厚度一般20～30m，渗透系数K=1.2×10-6～3.6×10-5cm/s，一般属微～弱透水，赋水性差。桩号Ⅳ30+300～Ⅳ31+600断续分布有砂或卵石透镜体，为中等～强透水性。勘察期间地下水位埋深一般0.5～1m，局部渠段埋深大于2m。潜水主要接受大气降水入渗及侧向迳流方式补给，主要以蒸发、人工开采及侧向迳流方式排泄。第四系孔隙承压水在桩号Ⅳ29+500以前主要赋存于卵石层中，含水层埋深约25m，厚度一般3～8m，卵石层渗透系数K=1.93×10-2～4.80×10-2cm/s，为强透水，赋水条件好；桩号Ⅳ29+500以后承压水主要赋存于细砂和少粘性土层中，含水层埋深一般20～30m，厚度一般5～8m，局部含水层埋深大于40m，中细砂渗透系数K=3.37×10-3～1.31×10-2cm/s，属中等～强透水，少粘性土（轻粉质壤土）一般具中等透水性，赋水条件较好；勘察期间承压水位高程一般102～104m，承压水头一般20～25m，承压水主要接受上游地下水侧向迳流补给。2渠道纤维混凝土衬砌施工依据⑴《南水北调中线一期工程焦作1段第1标段（城区段变更方案）渠道施工图纸》⑵南水北调中线一期工程总干渠黄河北～羑河北段（中线建管局直管项目）焦作1段第一施工标招标文件《技术条款》⑶《南水北调中线一期工程材料性能指标补充技术要求》⑷《渠道混凝土衬砌机械化施工技术规程》2006-10-30⑸《渠道混凝土衬砌机械化施工质量评定验收标准（试行）》2007-10-01⑹《南水北调中线一期工程渠道工程施工质量评定验收标准（试行）》2007-05-20⑺《南水北调中线干线工程渠道混凝土衬砌施工操作指南（试行）》2009-12-31⑻《渠道衬砌合成纤维混凝土试验技术要求》(焦1设-2011-04)⑼《碾压式土石坝施工技术规范》（SL274-2001）、《土工试验规程》（SL237-1999）、《堤防工程施工规范》（SL260-98），以及国家、行业颁布的相关规程、规范、技术标准。-3-3渠道衬砌机工作原理山东水总机械工程有限公司SCFM型振动滑模混凝土衬砌机由混凝土皮带布料系统、混凝土振捣密实系统、混凝土成型压光系统及电气自动平衡系统等组成。该型衬砌机通过在南水北调其他标段施工证明，综合性能完全满足施工要求，该机型有以下特点：⑴混凝土皮带布料系统：由两条分输送带和一条主输送带组成，分输送带把混凝土从罐车出料口输送到主输送带，主输送带上有滑动刮板式分料器，将混凝土从渠道顶部均匀地输送到渠底坡脚、渠坡和坡肩；设备长度方向设置料仓，储存混凝土，料仓内设置双布料螺旋，双螺旋配合布料保证混凝土贯穿整个料仓大致均匀，不致下滑造成料仓下部漏料或溢出混凝土。⑵混凝土振捣密实系统：采用优噪音插入式振动棒变频机组，每套机组带动4台高频率自振式振动棒。⑶抹光平台供操作人员在平台上抹光作业，抹光平台设有电机，随时开机沿轨道前后移动。4渠道衬砌施工4.1施工准备衬砌施工前，由渠道衬砌施工队将场地清理干净，在场地清理干净后按试验设备配置要求，组织施工机具提前进场，在投入运行前进行一次全面检修，并将仓面施工机具运至施工现场。对所有参加渠道衬砌混凝土施工的施工人员进行一次技术培训，并将施工计划下发到施工班组，并安排相关人员现场值班。施工用水采用洒水车运送，在马道上布置塑料桶装水，采用软管从塑料桶处接至各施工用水面。各施工用电机具采用电缆线连接电源。(1)人员准备：①做好施工前动员，对职工讲明本工程的重大意义，使职工对参加本工程施工负有责任心，做好施工后勤保障，解除职工的后顾之忧；②施工前，组织施工技术人员、机械操作手、专职安全环保人员对施工图纸、技术要求、施工特点、工序衔接、施工安全、施工期环保等内容进行认真研究分析，熟练掌握，做到了解设计意图和施工期各项要求，有序施工。-4-(2)材料准备：①水泥选用河南孟电水泥有限公司生产P.O42.5散装低碱水泥；②骨料为人工砂石骨料，人工砂及小石选用焦作周窑祥和石料厂骨料；③粉煤灰选用河南济源沁北电厂生产的Ⅰ级粉煤灰；④外加剂选用山西黄腾化工有限公司生产的减水剂、中国水电十一局外加剂厂生产的引气剂；图4-1渠道衬砌机械化施工工艺流程图施工准备混凝土原材料检验施工放样配合比设计试验排水管安装、砂砾料铺填材料供应配合比检验调整保温板和复合土工膜铺设混凝土搅拌削坡机削坡轨道设置混凝土运输混凝土摊铺混凝土振捣混凝土抛光抹面混凝土养护养护设备就位缝面清理质量检测闭孔板和密封胶填缝混凝土切缝切缝机就位放线标注渠道衬砌机填缝准备工作台车就位竣工验收-5-⑤强渗软式透水管、聚苯乙稀保温板、聚乙烯闭孔泡沫板、800g/m2复合土工膜等按施工计划准备。⑥混凝土配合比参数如表，表4-2渠道衬砌纤维混凝土配合比编号强度等级级配水胶比砂率(%)减水剂剂（%）引气剂（1/万）粉煤灰（%）混凝土材料用量(kg/m3)坍落度(mm)拟用工程部位水水泥粉煤灰砂5～20mm纤维1C20W6F150一0.5040.01.00.8/万201382215577411620.970～90渠道衬砌⑦砂石备料场和混凝土拌和系统在项目部1#生产营地，拌和设备额定生产能力为60m3/h，配备100t水泥罐1个、200t水泥罐1个、100t粉煤灰罐1个、砂石料配料机一套、地磅一套。运输、衬砌设备：HZS60强制拌合机及配料系统一套、装载机两台、8m3混凝土运输车两台、坡面衬砌机壹台、成型机壹台、机械抹光机壹台。(3)施工用水在施工过程中的用水主要为：混凝土拌合用水、粗砂、砂砾料垫层压实用水，混凝土浇筑完成后养护用水及道路降尘用水。从渠道衬砌管井降水抽排管道引出，水管直接向衬砌施工现场供水。(4)施工用电施工用电主要是施工过程中管井降排水、衬砌机、成型机、抹面机、切割机等用电，采用变压器作为衬砌施工电源。(5)施工道路施工道路主要为右岸沿渠道路，宽度为8.0m，右岸渠堤堤顶道路，宽度为6.0m。下渠施工道路，宽度为5m，按单车道考虑。混凝土运输车由沿渠施工道路经渠堤堤顶道路到达施工现场。4.1.1管井降排水⑴管井井点法根据工程区水文地质条件，含水层的富水性，土壤渗透系数，降水影响半径，土层给水度等，结合当地所采用的井点降低地下水方案，本工程渠道衬砌段采用管井井点法降水，确保衬砌施工干场作业。通过在渠道底部管井抽汲地下水，使地下水位线降低到渠道基底以下，疏干基坑内土层，保证施工作业处于无水干燥条件下进行，消-6-除渗水对结构物不利影响，增加渠道边坡的稳定性。⑵降水井布置根据降水的目的，水文地质条件与渠道开挖的深度等因数进行管井的布置，具体布置：渠道底部中心线位置，降水井的深度17m（可根据具体地质情况进行调整），降水井的井距24m，如降水效果不好可在中间加打一口井，井径(外)0.4m。4.1.2降水井施工及成井工艺水井施工工艺流程：定井位→挖泥浆池→钻机就位→钻井→换浆→下管→回填滤料→洗井→下泵→铺设排水管线→试抽、验收→降水维护管理。⑴井孔施工降水井采用HG-1500型车载泵吸反循环钻机钻进。测量放线确定井位，钻机就位后挖泥浆池，加水开始钻进，钻进时比设计深度多钻0.5m以上，钻进过程中注意泥浆浓度，必要时加水稀释。钻孔完成后，立即按下述成井工艺进行施工。⑵成井工艺安装管井装置的工作称为成井工艺，它包括安装井管（井壁管、过滤管和沉淀管）、填砾、洗井、试抽等工作。①安装井管洗井结束后，安装井管。滤水管为内径300mm的混凝土滤水管。井管安装前的工作：检查井的尺寸和深度是否满足设计要求；清理井底沉淀物，并适当稀释泥浆；检查井管的质量；反滤料及封闭用的粘土运抵现场。②下管方法采用托盘法下管。将预置的井底用钢丝绳托吊放入孔口，然后将预置的水泥井管安装在井底上，并逐节下入孔内，直到全部井管下到预定深度。各井管之间采用竹杆或竹皮并用铁丝绑扎连接，为防止井内出现涌砂，各井管接头之间采用塑料薄膜进行封闭。③填砾将筛选好的砾料均匀地投入井管与井壁之间的环状间隙中，填砾的目的是在过滤器与井壁之间形成人工过滤层，此过滤层可以增大过滤器四周的孔隙率和透水性，减小进水时的水头损失，以增大单井出水量。还可以起到滤水挡砂的作用，防止含水层中的细小砂粒涌进过滤器内。井管安装完毕后，必须立即进行填砾。填砾须沿井管四周均匀地连续填入砾料，速度不宜过快。-7-④洗井及试抽洗井须在下管、填砾之后立即进行。洗井的目的在于清除井内的泥浆和岩屑，疏通含水层，增强井孔周围含水层的渗透性，使过滤器周围形成一层良好的滤水层，使降水井达到正常的出水量。洗井时间须延续到水清砂净为止。方法为采用污水泵或潜水泵直接抽水，洗井结束后进行试抽。4.1.3抽水设备选用管井降水水泵选用潜水泵：175QJ20-26/2流量20m3/h,扬程26m，功率3KW；175QJ32-36/3流量32m3/h,扬程36m，功率5.5KW。施工用电采用从沿渠道路外侧500KVA变压器接线，架设150mm2线路至衬砌试验区主配电盘，再分别架线至设备、机具等配电柜或配电盘进行施工供电。施工用水采用渠道降水井抽取地下水，根据用水规划布置供水至各施工用水面。根据现场用电负荷大小，采用相应规格电缆线从配电箱电源接至各施工用电机具。4.