渠道渠坡衬砌施工技术.doc

2012年度优秀科技论文 浅谈渠道渠坡衬砌施工浅谈渠道渠坡衬砌施工【内容提要】：磁县段是南水北调中线一期工程漳河北古运河南邯邢段的组成部分，磁县段是邯邢段的首段，位于河北省邯郸市磁县境内，京广铁路西侧，磁县段三标段标起于磁县白村，桩号29+056；止于磁县与邯郸县交界的河北村村西，桩号40+056.本标段总干渠明渠段总长11km，本文针对本标段渠坡衬砌机械化施工各工序进行分析，为今后出现类似的工程提供施工经验。【关键词】：南水北调 渠道衬砌 渠床整理 保温板铺设 土工膜铺设 混凝土衬砌 1.工程概况本标段为南水北调中线一期工程漳河北古运河南邯邢段磁县干渠工程第三施工标段，标段起自磁县白村，桩号29056；止于磁县与邯郸县交界的河北村村西，桩号40056，总长11km，其中渠道长10.576km，渠底宽17.5m、18.5m、20.5m、23.5m，渠坡1：2、1：2.75、1：3.25、1：3.5，纵坡,1/25000，渠内设计水深6m，设计流量为235m/s,渠道分为全挖方渠段、半挖半填渠段和和全填方渠段。其中全挖段长度为2.436km，全填段长度为1.591km，半挖半填长度6.550km。渠道过水断面形式为梯形，渠道过水断面采用全断面现浇混凝土衬砌，混凝土强度等级为C20,抗冻标号F150，抗渗标号W6。非膨胀土、弱膨胀土及挖深小于15米的中膨胀土段渠底、渠坡衬砌混凝土厚度分别为8cm、10cm；强膨胀土及挖深大于15米的中膨胀土段渠底、渠坡衬砌混凝土厚度均为15cm。渠段混凝土衬砌板下铺设复合土工膜做为防渗材料。填筑高度较大的填方渠道（桩号29+056-30+598、34+576-35+376段）采用（150g/-0.5mm-150g/）复合土工膜，其余渠段采用（150g/-0.3mm-150g/）复合土工膜。渠道防冻胀：全断面采取防冻胀措施，采用铺设挤塑聚苯乙烯保温板（3cm）方式。混凝土板块伸缩缝结构为：混凝土衬砌板块纵向约4m分缝，纵向第三道缝（从坡脚到坡肩）是类通缝（缝深：9cm），其余是类半缝（缝深：5cm），横向每隔8m设一道类半缝（缝深：5cm），每隔8m设一道类通缝（缝深：10cm），横向半缝与通缝交叉布置，缝宽1cm，缝内上部为2cm专用聚硫密封胶，下部为聚乙烯闭孔泡沫板隔缝。2.主要施工方法2.1施工工艺流程施工位准备施工放样坡面修整基面处理基准线设置保温板铺设布料机就混凝土浇筑混凝土抹面压光混凝土养护混凝土切缝混凝土填缝质量检查单元验收2.2施工步骤2.2.1施工放样 衬砌施工放样按照设计要求用全站仪进行放样。渠道中心线的允许偏差：直线段20mm，曲线段50mm。2.2.2渠道削坡及清底渠道开挖或填筑基本成型后，测放出坡脚线和坡肩线，测量人员采用仪器控制指挥挖掘机粗削。为保证削出的坡面平整，挖掘机的斗齿为平板状。粗削坡自上而下进行，将削坡土刮至渠底，运至指定地点。图一 挂线削坡人工精削在挖掘机粗削完成后进行。先在坡脚线和坡肩线上每10m对应各设一控制标高桩，用细钢丝挂线，先削出一条基准线，并在基准线上的1/4、1/2、3/4处设一个垂直坡面的高程控制桩，安排人工自上而下平行削坡作业，依此基准线人工精细削坡至设计坡面。削坡自上而下进行，将削坡土清理至渠底，外运至指定地点。坡面修整完成后，由监理工程师组织建设单位、设计单位、施工单位进行四方联合检查，合格后进行下道工序。2.2.3砂砾料和砂垫层施工砂砾料和砂料质地坚硬、清洁，含泥量、级配等各项指标符合质量标准和设计要求。2.2.3.1摊铺坡面砂砾料或砂料摊铺采用人工配合挖掘机摊铺的方法。摊铺时将合格砂砾料或砂料运至渠堤顶处，挖掘机铺料时，分段放挡板，控制填料厚度，防止骨料分离。图二 反滤料压实渠底砂砾料或砂料摊铺前将渠底画线分格，根据摊铺厚度，每格卸适当砂砾料或砂料，用推土机摊铺。施工时分段进行铺料，一般每段不小于100m。施工过程中，需由人工配合摊铺并整平，测量人员跟踪控制铺料厚度。2.2.3.2压实渠底垫层料一般采用振动碾压实，来回行走六遍。坡比为1:21:3.5的边坡摊铺2540cm厚的砂砾料，采用在坡肩安设人工辘轳利用钢丝绳牵引振动梁进行振实的方式，振动梁由坡脚向坡肩分层振实来回行走3遍，每层填筑厚度=15cm。压痕搭压宽度50cm。2.2.4保温板铺设2.2.4.1设置控制线利用高程控制桩，按保温板铺设高程，挂设保温板铺设高程控制线，作为渠坡（渠底）复测和保温板铺设高程的控制标准。2.2.4.2保温板铺设保温板沿渠道轴线方向有序错缝间距大于50cm铺设。渠坡保温板自下而上顺序铺设，不允许直接踩踏铺设完毕的保温板。遇到墩、柱、墙等建筑物时，根据与建筑物交界面的形状尺寸划线裁剪保温板，使保温板与建筑物交界面接缝紧密。每块保温板铺设完毕后，及时用U型钢钎固定，使保温板紧贴基面，无架空、不下滑。齿槽保温板固定，可根据齿槽的横断面尺寸制作临时支撑，用支撑固定齿槽保温板详见图齿槽保温板、复合土工膜临时支撑示意图。齿槽保温板、复合土工膜临时支撑示意图2.2.5渠坡复合土工膜铺设铺设时由坡肩自上而下滚铺至坡脚，中间无纵向连接缝。渠坡和渠底结合部以及和下段待铺的复合土工膜部位预留搭接长度50cm，坡肩处预留复合土工膜的长度50cm。铺设过程中用编织袋装土覆压，随铺随压，防止复合土工膜滑移。复合土工膜铺设焊（粘）示意图齿槽部位：铺设齿槽部位的复合土工膜时，松弛适度，且与齿槽贴紧，铺设完毕后及时用临时支撑固定保温板和土工膜。支撑约2m左右一个，待混凝土浇筑满槽后取出，清理干净待用。复合土工膜裁剪整齐平顺，保证了足够的搭接宽度。连接顺序：缝合底层土工布、热熔焊接中层土工膜、缝合上层土工布。图三 复合土工膜铺设土工膜热熔焊接：土工膜接缝热熔焊接采用热合爬行机焊接，焊接温度为350-360，档位控制在3-4挡，环境气温在535之间，焊接土工膜适宜。土工膜焊接前将土工膜焊接面上的尘土、泥土、油污等杂物清理干净，水汽用吹风机吹干，保持焊接面清洁干燥。多块土工膜连接时，接头缝应相互错开100cm以上，焊接形成的结点为“T”字型。为确保土工膜的焊接头具有可靠的防渗效果，采用双焊缝焊接。双焊缝宽度采用210mm，搭接宽度不小于10cm，焊缝间留有约1cm的空腔。防止发生漏焊、烫伤和褶皱等缺陷。在焊接过程中和焊接后2h内，焊接面不得承受任何拉力，严禁焊接面发生错动。焊接完成后对所有的土工膜焊缝严格按照设计要求逐条进行充气检验。将待测段两端封死，插入气针，型号为150g/-0.3mm-150g/的土工膜充气至0.150.20MPa，保持15min，压力无明显下降即为合格，型号为150g/-0.5mm-150g/的土工膜充气至0.20MPa，保持5min，压力无明显下降即为合格，否则及时检查、补焊。图四 复合土工膜焊接为渠坡复合土工布与渠底复合土工布接合部位、复合土工膜与桥梁等建筑物的连接热熔焊接存在困难的地方，为保证复合土工膜形成密封的防水系统，采用KS胶胶结此部位。土工布缝合将上层土工布和中层土工膜向两侧翻叠，将底层土工布铺平、搭接、对齐，进行缝合。土工布缝合采用手提缝包机，缝合时针距控制在6mm左右，连接面松紧适度、自然平顺，土工膜与土工布联合受力。上层土工布缝合方法与下层土工布缝合方法相同。 2.2.6渠道砼浇筑衬砌图五 复合土工膜充气打压实验2.2.6.1拌合系统搅拌站采用Hzs180型搅拌机，生产能力180m3/h。上料采用ZL50装载机，计量系统采用自动计量。混凝土运输采用混凝土罐车将混凝土拌合料运输至施工场地，直接送至布料机输送带。2.2.6.2衬砌设备安装及调试衬砌机、抹面机、工作台车同轨，其轨道规格与衬砌机型式相匹配，轨道平行于渠道中心线铺设，轨道在坡肩模板0.5m以外，下轨道位置在坡脚模板1.0m以外。钢轨铺设在枕木或垫板上，枕木或垫板的间距一般控制在0.8m以内。衬砌机安装完毕在轨道上反复行走几遍，使轨道处于稳定状态。衬砌机轨道坡降应与渠道坡降保持一致，衬砌前和衬砌施工中设专人经常校核轨道的方向和高程。2.2.6.3模板支立渠道横向通缝模板采用宽度与衬砌混凝土厚度相同、相互连接为整体的槽钢作为侧模；齿槽和坡肩模板采用定型钢模板，并与渠道横向通缝模板相连。采用压设砂袋或预制块等固定方法固定模板。混凝土衬砌施工过程中测量人员须随时对模板进行校核，保证混凝土分缝顺直。2.2.6.4混凝土布料图六 混凝土送料安排专人负责指挥布料，混凝土搅拌运输车（以下称运输车）就位后卸料前，用少许水湿润运输车的下料槽和布料机输送带。运输车辆卸料自由下落高度不大于1.5m。采用皮带输送机布料，衬砌机的侧面设有分仓料斗，自行式滑动刮刀分料。施工中设专人监视各分仓料斗内混凝土数量，及时补充，保持各料仓的料量均匀，防止欠料 坡肩、坡脚齿槽和周边模板位置须人工辅助布料，衬砌机匀速连续工作。2.2.6.5衬砌机操作及混凝土振捣选用的山东产SCFM型系列振动滑模衬砌机，主要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部分组成。混凝土皮带布料系统设置在设备的上端，沿轨道行驶，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至主输送带，主输送带上有滑动刮板式分料器，可将混凝土从渠道顶部均匀地输送到渠底坡角、渠坡和渠肩处。在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。图七 衬砌机布料振捣系统采用12套CP4T-4型优噪音插入式振动棒用变频机组。每套机组可带动4台高频自振式振捣棒。料仓内设有48套12000hz插入式高频振动棒，该设备振捣效果好、操作简单。衬砌机行走系统，采用轨道行走方式，在轨道旁用钢铰线（或尼龙绳）设基准线，基准线纵向设置长度一般为200300m，定位桩的间距为6m，弯道段适当加密。基准线的位置误差：水平误差5mm，垂直误差2mm，一次完成渠底坡角、渠坡和渠肩的混凝土布料、输料、振捣、提浆、成型衬砌，该衬砌机正常工作速度8m/小时。衬砌施工中专人检查振捣棒的工作状况，若发现衬砌后的板面上出现露石、蜂窝、麻面或横向拉沟等现象，须停机检查、修理或更换振捣棒，并对已浇筑混凝土进行处理。初凝前的混凝土进行补振，初凝后的混凝土进行清除，并采取填补混凝土，重新振捣。渠坡衬砌的顶部出现缺料、漏振时，及时人工补料，并采用振捣棒和平板振捣器辅助振捣。当衬砌机行走前移时混凝土表面出现带状隆起，表明振动碾压小车高度设置有误，应及时调整，并重新碾压。2.2.6.6坡肩、坡脚和周边施工坡肩、坡脚和周边的施工设专图八 人工振捣人负责。采用人工辅助布料，插入式振捣棒或手提式平板振动器进行振捣。坡脚处分两次布料、振捣。插入式振捣棒振捣模板周边时，行走不宜过快。对坡肩及坡脚的折线部分，以靠尺定型，以使折角整齐，外型美观。对已经拆模的混凝土要注意成品的保护，防止边角破坏。2.2.6.7抹面混凝土抹面机采用抹盘和抹片分别抹面。抹盘抹面起挤压及提浆整平功能，抹片起压光收面功能。图九 人工抹面坡面混凝土抹面机桁架悬挂电动抹光机，沿衬砌坡面往返抹面。抹面压光在渠道衬砌混凝土浇筑宽度约有34m时开始。第一次抹面时需安装抹盘，抹盘对衬砌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，抹盘刚好接触到混凝土表面。抹光机每次移动间距为2/3圆盘直径。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1525min后。第二次抹面仍需使用抹盘，主要是找平。抹面中随时用2m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1.5mm。第三次采用抹片抹面，提高衬砌混凝土表面的光洁度。2.2.6.8人工抹面施工施工中采用具有自行走功能的桁架作为人工抹面平台。抹面压光由专人负责，并配备2m靠尺检测平整度，混凝土表面平整度应控制在8mm/2m。人工采用钢抹子抹面，一般为23遍。初凝前及时进行压光处理，清除表面气泡，使混凝土表面平整、光滑、无抹痕。衬砌抹面施工严禁洒水、撒水泥、涂抹砂浆。2.2.7衬砌切缝半缝及通缝均采取混凝土切割机切割。切缝前按设计分缝位置，用墨斗在衬砌混凝土表面弹出切缝线。混凝土切割机采用桁架支撑导向，以保证切缝顺直，位置准确。无法使用桁架支撑导向部位（如坡肩、齿槽、等部位）人工导向切割。先切割通缝，后切割半缝。切割时通过手柄连杆机构，转动手轮使前轮升降，进行切割深度的调节。图十 横缝切割坡面横缝由坡脚向坡肩切割。坡肩上固定一手动辘轳，将辘轳上的钢丝绳与切割机相连。切割时，一人操作切割机，控制切割深度和直线度。另一人控制切割速度，匀速摇动坡肩上的辘轳，牵引切割机以适宜的速度向坡肩移动。坡面纵缝采用简易支撑架支撑切割机进行切割。由坡脚开始向坡肩依次切割。简易支撑架由在已经切割完成的分缝内插入固定钢钎，钢钎上横放8cm的槽钢或方管，上纵放的8cm槽钢或方管和上横放的10cm方管组成。根据待切缝处的位置设立支撑的长度。操作人员推动切割机在10cm方管上行走完成切割工作。切割机支撑示意图2.2.7.1伸缩缝切割时间切缝施工