渠道衬砌施工方案

-1-渠道混凝土衬砌施工技术方案1.工程概况焦作1段第一施工标段是南水北调中线一期工程总干渠Ⅳ渠段（黄河北～羑河北）的组成部分，位于Ⅳ渠段的北部，本标段设计起点桩号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，防护堤坡比：左岸1:1.5,右岸1:1；Ⅳ28+717.6～Ⅳ28+737.6段渠底宽度为17m～21m；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，渠道内一级边坡为1:2～1:2.75，二级边坡为1:1～1:1.5，一级马道(堤顶)宽5.0m，外坡1:2，渠道纵坡比为1/29000。全渠段采用混凝土衬砌，渠坡厚度10cm，渠底厚度8cm。混凝土衬砌强度等级为C20，抗冻标号F150，抗渗标号W6。渠段内采用复合土工膜150g/m2-0.3mm-150g/m2和150g/m2-0.5mm-150g/m2防渗。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防冻胀。渠基设置纵横向排水暗管管网排水，通过逆止阀和抽排泵站排入渠道内。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）渠道横断面图》。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总干渠焦作1段渠道结构图》。⑷《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。⑸《南水北调中线一期工程材料性能指标补充技术要求》。⑹《渠道混凝土衬砌机械化施工质量评定验收标准》2010-11-30。⑺《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）》2007-05-20。⑻《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）》2010-1。-3-3.渠道衬砌机工作原理目前混凝土衬砌机有两种机型：一种是滚筒式，另一种是滑模式。滚筒式衬砌机适用于渠道底板衬砌，滑模衬砌机适用于渠道边坡衬砌。滑模衬砌机动力是由外部电力系统提供，行走系统轨道自行式。在衬砌作业时，混凝土熟料由混凝土搅拌车运输至现场，从滑模衬砌机两侧的小集料斗同时供料，经皮带输送至大集料斗后，沿顺坡自上而下布料。布料完成后，沿顺坡方向设置的一排振捣簧片将混凝土料物均匀振捣并机械进行找平。滑模衬砌机的机架为整体钢架，布料系统与衬砌系统于一体，因此设备自重大，跨越渠系建筑物时搬迁困难，拆装周期长。但其具有良好的整体刚性，并事先进行了预应力处理，克服了大跨度时机架产生的挠度，确保了渠坡中间部分的衬砌厚度，同时生产效率高，振捣密实、均匀，表面平整度高，节省劳动力，非常适用于本渠道的衬砌。投入使用的混凝土衬砌机PHB23000C型混凝土衬砌机，主要技术参数适应本工程渠道坡面混凝土衬砌的要求。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将混凝土布料、摊铺、振捣、轧实布置在同一台机架上，减小了整机重量，方便了搬迁拆装。⑵机架高度采用千斤顶调节，省时、省力，可随时调整坡度和摊铺厚度。⑶布料系统采用变频调速，布料时速度一般控制在1.5m/min，回程时速度可调至3m/min；衬砌宽度：3m/幅；整机行走：5m/min；升降速度：240mm/min。⑷主机前后轮箱采用铰接方式连接R=150m范围内可自由行走。⑸布料、摊铺、振捣、压光互不影响。渠道衬砌机械化施工工艺流程图，见图4-1。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。-4-图4-1渠道衬砌机械化施工工艺流程图⑴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。⑵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；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-5-②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；⑤强渗软式透水管、聚苯乙稀保温板、聚乙烯闭孔泡沫板、600g/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，渠道衬砌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5～20mm1C20W6F150一0.5040.01.00.8/万2013822155774116270～90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。从渠道衬砌管井降排水抽水管道引出，水管直接衬砌现场为试验段施工供水。（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，试验区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。4.2施工放样衬砌前，由测量队根据要求在渠道附近处设置平面控制点及高程控制点，并根据设备-6-的特性计算出轨道的平面位置及轨道安装高程。同时，根据砼衬砌厚度及保温板厚度放出削坡位置及高程。放出轨道平面位置及高程后，人工清理轨道基础铺设砂料找平并压实，其上安放轨道，轨道每隔3~6m用钢筋固定在地面上，防止衬砌机运行时轨道移位。轨道采用专用轨道钢60×60×6mm，并与4mm厚的钢板焊接，轨道垫钢板尺寸为40cm×50cm。轨道钢与钢板焊接后应调平，确保今后轨道安装后轨面在一条直线上。4.3渠道修坡及清基渠道开挖填筑基本成型后，修坡前先进行测量放线，使用数字化挖掘机进行边坡粗削坡，将开挖时机械预留的保护层削至2～5cm。挖掘机粗削坡时，将斗齿更换为特制的斗刀，使削出的面平整，挖掘机削坡由上至下进行，削挖的土方由机械运出。边坡精削坡采用人工削坡，测量人员密切配合，严格控制削坡的坡度及平整度，削下的土方人工堆放在渠底，待渠底精找平时一并运出，精修坡比粗修坡滞后30m左右。质量标准为渠口（底）边线允许偏差：直线段＋20mm、曲线段＋50mm；不应有欠挖，削坡后的平整度应不大于10mm/2m（拟铺设砂垫层时为不大于20mm/2m）。高程偏差控制在0~-20mm范围内。4.4渠道排水设施施工渠道排水网工程包括渠底渠坡纵向集水暗管排水、横向集水暗管排水和逆止阀。集水暗管采用强渗软式透水管。排水暗管沟槽开挖前测量放线（沟槽中心线到渠中线的水平距离），两端设置控制桩，控制桩绷线控制开挖边线及开挖深度。暗沟与渠坡坡脚齿槽之间的隔墙比较薄弱的位置，在齿墙开挖前沿靠近外侧的壁采用M7.5砌砖，保护暗沟及齿槽不受影响，确保结构尺寸符合设计及质量要求。纵向集水暗管与横向集水暗管采用四通连接，渠坡最上层纵向集水暗管与横向集水暗管采用三通连接。纵向集水暗管与逆止式排水器采用三通连接中间连接部分采用φ150软式透水管，用土工布进行包裹封口并引出沟槽外加以保护。先在槽底铺设5cm厚的粗砂再将软式透水管摆放其上保持在沟槽中心位置，铺设过程中要求不能人为随意制造接头，待验收合格后，四周及时采用粗砂分层回填，粗砂回填采用人工铺填，回填过程中超前使用钢筋条制作的门式卡卡住管道防止其过远偏离中心线。先对粗砂洒水然后使用平板振捣器底部焊接钢管架层层进行压实，逆止阀形式有两种：球形逆止阀和拍门式逆止阀。拍门式逆止阀用于渠坡。逆止阀的具体参数要求，依设计下发得《南水北调中线一期工程材料-7-性能指标补充技术要求》为准。4.5渠道砂砾料层施工（1）铺料砂砾料层的位置尺寸，材料级配依设计文