南水北调中线工程大型渠道混凝土施工方案选择

1、第 41 卷 第 16期2 0 1 0 年 8 月人 民 长 江YangtzeR iverVol. 41, No. 16Aug. , 2010文章编号 : 1001 - 4179 ( 2010) 16 - 0075 - 02南水北调中线工程大型渠道混凝土施工方案选择1 12( 1. 长江勘测规划设计研究院 施工设计处 ,湖北 武汉 ; 2. 南水北调中线干线工程建设管理局 ,北京 )摘要 :南水北调中线工程总干渠是特大型输水建筑物 ,渠道具有设计里程长 、 面尺寸大 、 凝土衬砌强度高及平整度要求严格等特点 ,选择合适的衬砌施工机械对保证混凝土衬砌施工质量及混凝土高强度施工十分重要 。结合南水

2、北调中线工程渠道设计特点和施工要求 ,通过比选 ,推荐渠道衬砌机施工作为南水北调中线工程渠道混凝土衬砌的施工方案 。关 键 词 :大型渠道工程 ; 混凝土衬砌 ; 渠道衬砌机 ; 施工方案 ; 南水北调中线一期工程中图法分类号 : TV67 文献标志码 : A1 工程特性南水北调中线一期工程总干渠为特大型输水建筑物 。依据水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准 ,南水北调中线工程为 等工程 ,总干渠渠道作为中线工程主要建筑物按 1 级建筑物设计 。总干渠主要控制33 3 33 3总干渠渠道多为梯形断面型式 ,边坡坡率一般为2. 0 2. 5, 特殊段为 3. 0 3. 5; 陶岔至鲁山段设计水深为

3、 7. 0 8. 0 m ,渠道底宽 10. 5 25. 0 m。为保证渠道设计输水能力 ,并防止滋生杂草 ,渠道过水断面采用糙率较小的 C20 混凝土进行全断面衬砌 ,渠坡衬砌厚度为 10 cm ,渠底为 8 cm ,衬砌混凝土采用现浇方式 ,同时 ,在衬砌板下设置复合土工膜进行防渗 。为防止渠道混凝土因温度变化 、自身收缩和不均匀沉降等因素造成混凝土衬砌的隆起或开裂 ,衬砌板设有矩形伸缩缝 ,纵 、 缝间距均为 4 m ,缝宽 1. 0 cm ,其中 ,渠底缝深 6 cm ,渠坡缝深 7. 5 cm。缝内临水侧填有聚硫密封胶 ,下部为闭孔塑料泡沫板 。2 渠道衬砌施工方案比选渠道混凝土衬砌

4、施工主要有 2 种方法 : 采用渠道衬砌机施工 ; 用常规施工设备进行施工 , 主要为拖模分块浇筑 。2. 1 渠道衬砌机施工大型渠道衬砌成套装备主要由渠道布料机 、渠道衬砌机 、 助台车 3 部分构成 。衬砌机为一种新型的混凝土衬砌施工机械 ,特别适应于大面积 、薄层 、少筋(或无筋 )混凝土面板的施工 。从工艺上说是集立模 、溜槽与滑模工艺于一身 ,使混凝土结构整体成型 ,不需单独立模 。其主要特点为 :( 1) 混凝土施工强度高 。先由振动布料机将渠坡混凝土从渠底至渠顶均匀布料 ,并将混凝土振动密实 ,再通过振动成型机摊铺 ,使混凝土表面形成 3 5 mm厚的平整浆面 ,并将露于表面的石

5、子压入混凝土中 ,最后由抹光机在已经成型的坡面上进行抹光处理 ,整个工序无需混凝土料罐集料 、卸料 、摊铺 、人工振捣加抹面等环节 ,混凝土施工强度高 ,渠道衬砌速度快 。( 2) 质量可以得到保证 。采用了机械振捣 、 械抹面 ,混凝土均匀性与施工稳定性得到提高 。( 3) 对 供料 系 统 要 求 较 为 严 格 。由 于 施 工 强 度高 ,混凝土拌和系统和水平运输设备及运输强度需与之配套 ,且运距要在保证混凝土质量的许可范围 。( 4) 为实现所有衬砌设备均在共用的两条平行的轨道上行走 ,要求渠道断面规整 ,渠道内无墩台等建筑物 ,以利渠道衬砌机连续作业 ,尽量减少衬砌机拆迁次收稿日期

6、 : 2010 - 06 - 30作者简介 :杨谢芸 ,女 ,工程师 ,主要从事水利水电工程施工设计与研究工作 。杨 谢 芸 ,简 兴 昌 ,李 静断 混点流量 :陶 岔 渠 首 设 计 流 量 350 m / s, 加 大 流 量 420m / s;穿黄河设计流量 265 m / s,加大流量 320 m / s;进北京设计流量 50 m / s,加大流量 60 m / s。横辅机76人 民 长 江2010年 数。( 5) 对南水 北 调中 线 工程 如此 大 断 面 的 渠 道 而言 ,目前衬砌机还难以做到渠道全断面 1 次衬砌成型 ,可采用先衬渠坡 ,后衬渠底的方式施工 。2. 2 常规

7、拖模施工常规设备配拖模施工工艺为 : 在渠坡采用溜槽入仓 ,卷扬机配拖模浇筑 、 捣 、 光 ,在渠底可采用混凝土泵车或自卸汽车布料 ,拖模浇筑混凝土 。其主要施工特点如下 :( 1) 均采用常规混凝土施工设备 ,渠道衬砌采用分段分块浇筑 ,施工组织和安排灵活机动 ;( 2) 生产强度低 ,不便于大规模的施工 ,施工时需投入大量的人力资源 ;( 3) 受人工振捣和人工抹平的影响 ,其质量波动性较机械施工大 ,混凝土施工质量控制有一定的难度 。两方案的主要优缺点比较见表 1。表 1两方案主要优缺点对比混凝土抗压 、抗冻 、 渗等指标 ,均应满足设计有关要求 ,施工时应尽量避开高温 、 低温 、

8、雨 、 风等不利天气 。做好施工质量控制 。施工单位要建立机械化施工的一套质量保证体系 ,对原材料 、混凝土拌和质量 、混凝土成型质量 、 缝 、 护等进行全过程的质量控制 。( 2) 伸缩缝设置 。为防止因温度变化 、 凝土自生体积变形和不均匀沉陷等因素造成衬砌混凝土的隆起或开裂 ,衬砌混凝土设置有横向和竖向的伸缩缝 。伸缩缝一般在混凝土终凝 24 h 后采用切缝机切割 。气温较高时 ,混凝土切割时间可以适当提前 ,切割前应进行严格放线 、标线 ,伸缩缝切割要顺直 ,缝宽和缝深均应满足设计要求 。填料填充前先对伸缩缝进行清理 ,清除缝内的浮浆 、 渣等杂 物 , 做 到 缝 面 干 净 、干

9、 燥 , 以 保 证 填 缝 质量。( 3) 土工膜施工 。对于下部有复合土工膜防渗的渠道衬砌混凝土 ,可在渠道整平之后铺设土工膜 ,在需施工方案主要优点主要缺点要浇筑衬砌混凝土的仓面范围周边应露头 1 m 左右 ,渠道衬砌机施工 适 合 于 长 距 离、 浇筑 机械较为 复杂 ;大断面混凝土施工 ; 对供料系统等配套项以确保衬砌机的轨道枕木与土工膜分隔 。在衬砌混凝土浇筑完成 ,拆除轨道及枕木后进行下一仓面的土工常规拖模施工 施 工 速 度 快 、强度高 ; 施 工 质 量稳定可靠 生产设备较为常规、 遍目要求 严 格 ; 渠 道 断面应规整施 工 速 度 慢 、强 度 低 ,难以满足工期进

10、度要求 ; 施工质量控制存在一定的难度膜粘接或搭接 ,以保证渠基上土工膜的完好 。( 4) 设备拆装要求 。衬砌成套装备为多个机构组合而成 ,安装需要 20 t汽车吊 1 台 , 耗时 5 8 d。另外 ,要求衬砌设备的易损件应尽量少 ,以确保混凝土施工的连续性 。衬砌设备在渠道内运行时 ,遇渠道内墩台等建筑物可绕行或拆装搬迁 。绕行使用的机具繁杂 ,对经过2. 3 方案比选综合分析以上两种施工方法 ,用衬砌机进行渠道混凝土衬砌板施工 ,技术先进 ,施工效率高 , 质量可以得到保证 ,适合南水北调中线工程长距离 、大断面 、高强度的渠道混凝土衬砌 。3 渠道衬砌施工要求( 1) 混凝土施工要求

11、 。采用衬砌设备进行渠道施工 ,对混凝土的要求类似拖模施工对混凝土的要求 ,混凝土施工 坍 落 度 不 宜 过 大 , 结 合 渠 道 坡 率 ( 1 2 1 3. 5)及衬砌机的推进速度 ,混凝土的坍落度宜控制在 3 4 cm 范围 。混凝土拌和严格按照事前批准的配合比执行 , 现场根据砂石料含水量随时调整用水量 ,拌和要充分均的渠段干扰范围大 ,且对已浇衬砌混凝土易造成损伤 ;搬迁则要求衬砌设备的结构简单 ,单件重量不大 、 装方便 、 安耗时短 。目前研制出的设备桁架为标准节螺栓连接而成 ,具有拆装方便 ,同时能适应各种不同渠坡长度的混凝土衬砌作业 。4 结 语渠道机械化衬砌技术在国外发

12、展已有几十年的历史 ,采用机械化的衬砌施工方式 ,可以提高施工效率和衬砌质量 。结合南水北调工程的需要 ,研制和使用适合我国国情的大型渠道衬砌成套设备 ,既可满足中线工程施工的需要 ,又可全面提高我国大型渠道衬砌机械化水平 ,具有重大工程应用价值和意义 。(编辑 :徐诗银 )匀 ,严禁在施工过程中加水 。(下转第 93页 )振 抹抗超 多 大切 养混碎普拆拆第 16期何 方 ,等 :南水北调中线一期工程农村生产安置方案分析93子鸡 100 万只 ,每只获利润 1 元 ,则可每年获利 100 万元 ,按照牧业的 净 收 益 率 52. 6% , 1 a 的 净 收 益 为 53万元 。产出分析指

13、标详见表 3。表 3 产出分析指标同时避免群众搬迁抵触情绪 ,有利于当地社会和谐稳定 。由于南水北调工程线性征地的特点 ,征地面积占全村耕地面积最大的为 26% ,因此采取在行政村范围内调整土地 、 发高效生产措施的方案是可行的 。项目1. 土地整治及水利配套1. 1 农田水利项目配套1. 2 新增耕地及水利配套2. 水产养殖3. 畜牧养殖合计产出数量 /hm 266. 6746. 6720. 00净收益 /(元 hm - 2 )3 22516 080净收益 /万元47. 2115. 0532. 1627. 6053. 00127. 813 结 语两种方案都能达到生产安置的目标值 ,方案 1

14、投资 16 744 万元 ,方案 2 投资 6 812 万元 ,方案 2 仅为方案 1 投资的 40. 7% 。采取本村开发生产安置的方式 ,最大的优点是节省投资 、 于实施 、 免被征地群众远通过工程用地对当地农民生活水平的影响分析 , 9个村 703 人调整为在本村安置的种植业纯收入损失为65. 87 万元 。通过投入生产安置项目 , 1 a 产出的净收益为 127. 81 万元 , 初 期收 益 按计 算值 的 70%考 虑 为89. 47 万元 ,大于种植业的纯收入损失 。可见 ,本方案既能达到生产安置的目标值 ,又节省投资 、 于实施 。迁家园与重新安置 。在黄河北至羑河北段实施的生

15、产安置方案中 ,均采用本村调地开发生产的措施 ,被征地群众情绪稳定 ,实施顺利 。所以本村开发生产安置是较优化的方案 。为此推荐 ,将在本村开发生产的安置方案作为南水北调中线工程生产安置的最佳方案 。(编辑 :邓 玲 )Ana lysis of rura l productive resettlem en t schem es after farm land occupa tionby Pha se IW orks of M iddle Route Project of S - N W a ter D iversion1 2( 1. Henan W ater & Pow er Consulti

16、ng Engineering Co. , L td. , Zhengzhou , China; 2. Construction and A dm inistrationB ureau of M iddle R oute Project of South - to - N orth W ater D iversion of Henan P rovince, Zhengzhou , China)sion, taking the examp le of north Yellow R iver - Hebei Province Section, we analyzed the loss of p la

17、nting industry of every villagebefore and after farm land occupation. Two resettlement schemes are studied including farm land adjustm ent out the village andp roduction development in the village, both of which can achieve goals of p roductive resettlement. However, the in - the - villagelage schem

18、e is beneficial to stability and development of resettlement and the successful imp lementation of M ain Canal Project ofS - N W ater D iversion.Key words: rural imm igrants; p roductive resettlement; scheme comparison; M ain Canal; north Yellow R iver - Hebei ProvinceSection; M iddle Route Project

19、of S - N W ater D iversion(上接第 76 页 )Concrete con struction schem e selection of large cana l in M iddle Route Projectof S - N W a ter D iversion1 1 2na; 2. Construction and A dm inistration B ureau of South - to - N orth D iversion M iddle R oute P roject, B eijing , China)Abstract: The main canal

20、of M iddle Route Project of S - N W ater D iversion Project is an oversized water diversion structurecharacterized as long distance, large cross - section, high concrete lining intensity and strict smoothness demand, therefore, it isvery important to choose app rop riate machinery to ensure lining construction quality and high construction intensity. Consideringdesign characteristics and construction requirements of M iddle Route Project of S - N W ater D iversion and through comparison ofsevera