南水北调中线穿黄工程Ⅲ标渠道混凝土衬砌施工.pdf

水利 水 电施 工2 0 1 2 第 4期总第 1 3 3期 3 施工参数 3 1 渠道衬砌 混 凝 土技术 要 求 南水北调 中线 一期穿 黄工 程渠 道 衬砌 混凝 土主要 采 用纤维混凝 土 ，具体技 术指标见表 1 。 3 2施工 用料 配 比 水泥 选 用 河 南 焦 作 坚 固 水 泥 有 限 公 司 生 产 的 P 0 4 2 5 普通硅 酸盐水 泥 ，粉 煤灰选 用河 南 焦作 华能 沁 北电厂生产 的一 级粉 煤灰 ，聚丙烯合 成 纤维 选用 美 国希 尔兄弟有 限公 司生产 的纤 维 ，骨料 则 为业 主提 供 的合格 料 。其他如聚苯 乙烯保 温板 及聚硫 密 封胶 为河 南焦 作鹏 升化工有 限公 司生 产 ，复合 土工 膜为 山东 金 禹王 防水 材 料有限公司生产。混凝土拌和用水采用施工区域能够满 足饮 用标 准的地下水 。纤维混凝土施工配合 比见表 2 。 表 1 渠道衬砌合成纤维混凝土技术要求 混凝土 抗渗 抗冻 强度保 聚丙烯合成 证率 纤维掺量 总碱含量 强度等级 等级 等级 ( k g m3 ) ( ) ( k g m0 ) C2 O W 6 F1 5 O 9 5 0 9 2 5 表 2 纤 维 混 凝 土 配 合 比 单位材料 ( k g m3 ) 坍落度( c m) 设计参数 小石 纤维 J M I I J M一 密度 理论 用水 水泥 粉煤 灰 理论 用 砂 2 0 0 0 C ( k g m0 ) 出机 人仓 含量 质量 掺量 ( 溶质) ( 溶质) C2 0 F1 5 O 1 0 1 2 4 6 1 5 2 2 4 3 6 1 7 8 9 1 0 0 1 1 3 5 O 9 1 8 2 4 0 0 2 4 3 2 2 3 8 0 W6 ( 一 ) 3 3 施工技术参数 为保证选用 的混 凝土 衬砌机 能 够更 好地 完成 渠道 坡 面衬砌施工 ，保证 设计 要求 的混 凝 土板 面厚 度 ，项 目部 进行 了大量 的现场 试验 ，主要对 混凝 土 坍落 度 、衬砌 机 工作速度 、振捣 时间 、抹 面及 切缝 时 间进 行 了试 验 ，最 终取得了合理的施工参数 ( 见表 3 ) 。 表 3 衬 砌 机 施 工 参 数 序号 项 目 参数 1 坍落度( c m) 5 2 衬砌机工作速度( m h ) 5 3 振捣 时 间 ( s ) 5 时间( V J 凝 后 )( h ) 2 8 3 5 4 机械 抹面 遍数 2遍 时 间 ( V J 凝 后 )( h ) 3 5 4 0 5 人工抹面、压光 遍数 2遍 6 切缝 时 间 ( 终 凝后 )( h ) 1 8 2 8 4施工程序 4 1 设备 安装 调试 ( 1 )铺设两条 5 O l O O m 的轨 道 ( 渠顶坡肩 、渠底坡 脚各一道 ) ，调整平直 ； ( 2 ) 按 照坡长规格 以及主梁组件编号进行 主梁 和行走 系统 的拼装 ； ( 3 )两台 吊车 ( 6 5 t 、2 5 t 各一 台)同时起 吊主梁 、行 走 系统 ，放置 于预先 调平的轨道上 ； ( 4 )主输送带和副输送带安装、输送带黏结 ； ( 5 )安装布料小车及振捣系统 ； ( 6 )组装整车控制系统 ，各部位 的安全设施 和限位器 1 6 安装 ； ( 7 )初步调整，整车联动试车，解决发现的问题 ，进 人施工作业 面 ，精确调整 准备施 工 。 4 2现场 施工 根据选 用的衬砌 机形式 ，只能 先进行 渠道 边坡衬砌 ， 之后再 进行 渠底 施工 ，这样 有利 于保 证 渠底 混凝 土衬 砌 不遭受施工破坏。开挖完成后的渠道断面，经机械修整 后 ，在渠道底部和顶 部平 行于 渠道 中心 线各 铺设 一 条轨 道，要求平直，且有一定的承载力，并用铆钉固定牢靠。 轨道 的精度将直接关 系到混凝 土面的衬 砌平 整度 。 4 2 1 基础 面处 理 根据设计 断面 放线 ，先 由反铲 粗刷 坡 面 ，再 由削坡 机进行精细 削坡 ，最后 对于 局部 错 台或 削坡机 无法 到 达 的部位，可选用反铲加人工相配合的办法进行基础 面处 理施工 。施工过 程 中应边 削边 测量 ，最后 由人工 进行 精 细整平处理，对局部坑洞或低洼部位，按照设计要求 ， 进行 重新开挖 回填夯实 。 4 2 2保温板铺设 保温板与坡面紧贴、无空隙，遇有 凹陷处 ，用砂料 找平；两板连接处的高差不得大于 2 m m。板材表面色泽 应均匀、平整 ，无明显变形，无明显油渍和杂物；施工 过程 中不得踩踏和放置重物 ；大风和雨天不 准施工 。 4 2 3 复合 土工膜铺 设 复合土工膜沿 施工 面铺 设完 成 后 ，采用 热 熔焊 焊接 法及手提缝纫机对复合土工膜和土工膜进行焊接、缝合。 施工过程 中控制温度 1 5 O 1 8 0 ，行走 速度 控制在 2 4 挡，视当时气温调节控制。土工膜铺设要求平整 ，松紧 适度 ，并随机抽样进行检验 ；在气温 5 C以上 、风力 4级 以下 、无雨无雪 的天气施工 。 4 2 4 纤维混凝土浇筑 开始混凝 土浇 筑工 作前 ，首先 根据 结构 缝 位置 ，确 定浇筑仓号长度 ，并在仓号四周支立模板。检查和核对 原材料规格和混凝土配料单各项指标。开始浇筑前先将 衬砌机移动至仓号外，调整至设计高程，校验坡比。 混凝土运输采用 l O m3罐车，混凝土坍落度控制在 4 6 c m。混凝土运输和卸料时间一般不得超过 1 5 h 。 在渠道边坡上进 行薄壁混凝 土衬砌施 工振 捣难度 大 ， 易造成振捣不密 实 、混凝 土成 型不规 格 、易变 形等 问题 。 尽 管渠道衬砌 机械 化施 工各 地采 用 已较 多 ，但 考虑 到地 域性、所用原材料、所选设备不 同，各项施工参数各不 相 同 。施工开始 前 ，先 通过 生产 性试 验 确定 和 检验 施工 参数，并根据施工时的具体情况及时调整。 布 料小车移动速度控 制在 5 m mi n ，且使各 受料 仓积 料厚度 不小 于 6 0 c m。布料前应 对混 凝土 拌和物 进行 坍落 度和含 气 量 的 检测 ；控 制 混 凝 土 自 由下 落 高 度 不 大 于 1 5 m；检查各受料仓积料是否满足每次设备移动摊铺需 要。各受料仓积料完成后 ，开启衬砌机进行摊铺 布料 ， 每次移动布料宽度控制在 5 O 6 0 c m，同时开启振动棒振 动，根据每次布料宽度控制振捣时间为 0 5 m mi n 。为确 保 边角混凝 土的密实性 ，辅 以人工振捣 。 采用 四台直 径 9 0 0 mm 的 电动 磨光 机 进行 抹 面 压光 ， 前后两遍 。机械抹面压光一般 在浇 筑后 1 5 2 h ( 夏季施 工) 、2 8 3 5 h( 春、秋季节施工)开始进行第一遍提浆 抹面，第二遍提浆抹面在第一遍提浆抹面后 2 2 5 h( 夏 季施工 ) 、3 5 4 h ( 春、秋 季节施工 )进行 。人 工抹面压 光可在第二遍机械抹面完成后 3 0 rai n进行。人工整平压光 面时配置 2 m水平靠尺，以便在收面过程中随时掌握大面 平整度 。在使用抹灰刀抹面过程 中抹 灰刀每遍搭 接不小 于 1 3抹灰刀长度 ，以便 层层压实 ，减少灰 线 。混 凝土 在抹 面压光成型后，及时用保温毡布覆盖并洒水养护，养护 至 2 8 d 。混凝 土的大面平整度控制在 5 mm 2 m。 根据设计伸缩缝分块布置，对浇筑完成的整块混凝土 切缝分块 。切缝在浇筑 1 8 h( 夏季可提前至 1 5 h )后混凝土 强度达到 1 5 MP a 时开始。先按照纵 向、横向分缝位置， 使用墨斗弹线，然后用电动切缝机切割混凝土，切缝深度 以不损伤底部防渗土工膜为准，通缝切割深度控制在 9 c m， 半缝控制在 5 7 5 c m，切割速度约 0 4 r r d m i n 。 渠道纤维混凝土浇筑质量检查项目和要求见表 4 。 表 4 渠道 纤维混凝 土浇筑质量 检查项 目和要 求 项 目 质量要求 检查方法 混凝土坍落度 控制在 4 6 c m，每 2 h 检查一次 现场检查 无不合格料入仓，各受料仓布 试验和 混凝土布料 料均匀，无骨料集 中现象 目测观察 振捣器工作正常，混凝土面泛 目测检查、 混凝土振捣 泡正常 ，振捣时间足够 时间校对 浇筑间歇时间 符合要求 ，无初凝现象 目测检查 无外部水流人，仓 内不允许有 积水和泌水 现场 目测检查 泌水现象 2 8 d混凝 土表面保持 湿润，无 混凝土养护 现场 目测检查 时干时湿现象 混凝土工程 在衬砌过程中，还应进行以下检查： ( 1 )钢尺检测衬砌厚度 ，每次布料检测 3个断面，每 个断面不小于 1 点 。 ( 2 )混凝 土初凝前用 2 m 靠尺检测 平整度 ，每 次布料 检测 3 个 断面 ，每个断面不少于 1 点 。 混 凝 土施 工完 成 后 ，检 查 混 凝 土 的外 观质 量 和 内 在 质量 ，混 凝 土浇 筑技 术 要 求 和 外 观 质 量 检 测项 目见 表 5 。 表 5 渠道纤维 项目 质量要求 检测方法 表面基本平整 ，局 部凹凸不超 混凝土表面 测量检测 过设计要求的一5 +1 O 麻面 无 观察检查 蜂窝、狗洞 无 观察检查 无或有短小的表面裂缝 ，已按 观察和 表面裂缝 要求处理 测量检查 深 层及 贯穿裂缝 无或已按要求处理 观察检查 抗压强度 保证率不小于 9 5 试验检查 均匀性 离差系数 c 值不大于 0 1 8 统计分析 抗冻性 符合设计要求 试验检查 抗渗性 符合设计要求 试验检查 4 2 5 伸 缩缝处理及注胶 伸缩缝表面的清洁程度对 聚硫密封胶 的黏合性有 很大 的影 响 ，处 理 不好 会 造 成 黏 结 失 败 ，直 接 影 响 防 渗效果。因此，在填充聚硫密封胶 前需对伸缩缝面进 行处 理 ，除 去伸 缩缝 面 的灰尘 、油 污 ，表面 保持 干 燥 。 对不规则缝面使用手持式切割机进行处理，使用高压 风枪将伸缩缝 内的尘土、馄 凝土余渣、沙土等杂物清 理干 净 。 伸缩缝处 理完毕后 ，涂 抹界 面剂 ，涂胶 前先 在伸 缩 缝 表面两侧 粘贴 胶 带 ，使 其 与 涂 胶 区分 隔， 以免 污染 ， 预贴 的胶 带纸在涂 胶完毕 后去 除 。涂 胶前 ，将 聚硫 密封 胶 的 A、B组胶体按 照组 合 比例 同时放 置 于搅 拌容 器 内 搅拌均匀。随后取下注胶枪前、后盖，枪管 口对准压胶 盘中间的出胶 口，拉动拉杆使枪管 内注满胶体。将装满 胶的枪管前 、后盖随后盖上，同时前盖应安装与伸缩缝 宽度适宜的枪嘴，完成后即可开始进行注胶填充，最后 再 用腻 子 刀 将 表 面 刮平 。整 个 工 序 施 工 完 成 后 ，需 养 护 7 d 。 5 效 果评价 该衬砌机自 2 0 0 9年 1 1月中旬投入使用 ，用于渠道 开挖成型后的坡面衬砌。通过对布料摊铺，混凝土整平、 振捣、压实等各方面做的大量试验 ，最终取得 了不同季 节 的施 工参 数 ，有效 地 指导 了现 场大 面积施 工作业 。从 所有数 据分 析来 看 ，均 达到 了设计 要求 。衬 砌机 的 整机 1 7 水利水 电施工2 0 1 2 第 4期总第 1 3 3 期 运行良好。已完成 的施工段各项检测数据综合结果见 表 6 。 标均满足设计要求，机械化施工能够有效地提高效率， 混凝土表面光滑平整 ，无错台及水平施工缝 。 表 6 纤维混凝土 的表 面平整度 、厚度 、 实测强度等指标 6 结束语 平整度 厚度 实测强度 实测抗冻 实测抗渗 项目 ( r a m) ( r r n ) ( M a ) 指标 指标 设 计指 标 一5 [phone] F 1 5 O W6 实测指 标 3 [phone] F 3 5 0 W8 根据表 6的检测成果及现场 施 工 情 况 来 看 ，各项 指 渠道坡面混凝 土机械 化施 工对 于混 凝 土板表 面 的光 滑度、平整度均有显著提高，施工结合面部位无错台及 水平施工缝 南水北调中线穿黄工程 标的渠道衬砌至 今已达一万余米，在多次质量检查中得到南水北调 中线 建管局 、国务院南 水北 调办 及其 他质 检单 位 的肯定 ，还 作为样板工程推广 。 ( 上接 第 3页) 3 施 工导流 方案比选 从 导 流方 式看 ，A与 B两 种 导 流 方 案 在 技 术 上 均 可 行 ，只是 对 雨季 冲沟 洪 水 的处 理 方 式 不 同。A 方 案 利用了冲沟旱季无水 的条件 ，采用一期枯期围堰挡水 ， 进行进水 口前沿部位 的开挖工作；二期全年围堰则避 开了冲沟 ，使冲沟水 自然排到河 中；B方案 冲沟在一 期全年围堰范围内，因此需 布置小 围堰来排泄冲沟内 洪水 。 从程序上来看 ，A方案在一期枯期 围堰的围护下进 行进水 口前沿 等部 位 的开挖 ，然后 进行 二 期全 年 围堰填 筑，拆除一期枯期 围堰 ，基本不存在施工干扰，便于施 工组织 ；B方 案 因开 工 已是汛 初 ，一期 全 年 围堰及 小 围 堰均需先施工 ，存在小 围堰与开挖工作面交叉 的情形。 因此，B方案 中前期开挖工作面受限，进水 口、分水闸 基础 的开挖 过程 中要做好 对 围堰 的防护 工作 ，后期 小 围 堰压 占部位的挖除又要对已建工程采取必要的防护措施 。 从堰型设计来看 ，A方 案一 、二 期 围堰 与 B方 案一 期围堰型式基 本相 同；B方 案小 围堰 只 在雨 季使 用 ，体 形较小 ，直接采用黏土填筑 ，块石护坡 。 B方案因一次性为全年导流且考虑河床较宽，河流 流速较小，对围堰的冲刷不是很严重，实际施工过程 中 取消 了土工织 物 。因此 ，从 工程量 来 看 ，B方案 除 黏土 填 筑量增加外 ，其余工 程量相对 A方 案 均 有 较大 减 少 ， 总体土石方工程量较 A方案减少 近 5 4 0 0 m。 ，施工成 本在 总 体 控 制 范 围之 内 。两 方 案 主 要 工 程 量 比 较 见 表 7 。 表 7 施 工导流 工程量 比较袁 序号 方案 开挖 ( ms ) 黏土填筑( r n 3 ) 石方填筑 ( H l3 ) 围堰拆除 ( r n 3 ) 土工织物( m2 ) 1 A方 案 3 6 6 6 1 6 1 7 9 1 9 3 7 0 3 5 5 4 9 5 8 4 9 2 B方案 2 2 8 7 2 2 1 8 6 7 9 1 6 3 O 1 O 1 O B相对 A增减 比例 -3 7 6 2 O 3 7 1 3 -5 9 1 3 一1 5 3 3 一1 o o 注A方案工程量为一期围堰与二期围堰工程总和 ；B方案工程量为一期围堰与小围堰工程量总和。 从 实 际 施 工 工 期 需 要 来 看 ，由 于 前 期 工 期 滞 后 ， 2 0 1 0年枯期 已无法利 用 ，因此 ，A方 案 已不具 备一期 导 流的条件 。而 B方案在 A方 案的基 础上 ，将 一期 、二 期 施工 导流合 并 为 全年 导 流 ，以保 证 总工 期 为前 提 条件 ， 简化 了施工程序 ，节约 了工期 。 4 结束语 施工导流方 案与 施工 总进 度 的关 系甚 为密切 ，不 同 的导流方案有 不 同的施工 程序 ，不 同的施 工程 序影 响导 流的分期和导流建筑物的布置，而施工程序的合理与否， 将影响工程总工期 。 1 8 虽然本工程施工导 流 A方 案在 导 流方式 、导流程 序 上都有较大的优势，但由于前期工期滞后，使 A方案已 不具备一期导流 的条件 ，因而总工期 的 目标 难 以实现 。B 方案在 A方案的基础上 ，将一期、二期施工导流合并为 全年导流，简化了施工程序；同时考虑河床较宽 ，河流 流速较小，对围堰的冲刷较小，实际施工过程 中取消了 土工织物，直接选用级配较好的土石方进行压实，迎水 面采用块石 防护 ，在满 足 围堰 稳定 、防渗 、抗 冲要 求 的 条件下，也使 B方案工程量相对 A方案有所减少。因此 ， B方案成 为工程 实 际最终 实施 方案 ，在未 增加 施工 总 成 本的情况下，节约了工期 ，为后续工作赢得 了时间，减 轻了前期工期滞后带来的不利影响。