大型渠道工程机械摊铺边坡找平层设计与质量控制指标分析

宋　刚

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，乌鲁木齐 830002)



大型渠道工程机械摊铺边坡找平层设计与质量控制指标分析

宋刚

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，乌鲁木齐 830002)

随着社会不断进步，科技日益发展，中国大型渠道工程建设正处于飞速发展中，逐渐实现了核心工序机械化施工，自主研发、设计了渠道边坡垫层摊铺机机械化摊铺胶结砂砾料找平层，优化了已有的人工精修渠床基面、铺筑砂浆两道重要的工序，简化了施工流程，减少了工作量，还需要客观地分析质量控制指标，明确核心质量控制、设计参数，提高大型渠道工程建设的整体质量，更好地投入到使用中，具有较好的运营效益。

大型渠道工程；机械摊铺边坡；找平层设计；质量控制指标；分析

当下，国内、外大型输水渠道工程的渠床基面大都采用削坡机进行整平处理，全方位分析当地材料，优化利用砂浆、水泥改性土等材料合理设置建基面找平层。在此过程中，要全方位分析建设地区主客观影响因素，根据当地实际情况，优化设计大型渠道工程机械摊铺边坡找平层，优化工程项目已有的施工工序，避免返工现象发生，合理控制施工成本，客观分析质量控制指标，有效解决存在的质量隐患，提高大型渠道工程的整体质量，更好地展现自身多样化功能。

1　工程概括

以北疆地区某大型渠道工程为例，其渠道断面呈梯形结构，其中的现浇混凝土板机械衬砌有10 cm厚，膜下方原来设计过程中采用的是M10砂浆找平层，其厚度为3 cm。对于砂浆找平层来说，建基面机械粗修、人工精修等施工工艺经常被应用其中。但在施工过程中，极易出现各种问题，比如，人工铺设找平层极易受到人为因素的影响，施工质量不稳定，表面平整度低下。比如，人工铺筑找平层、机械衬砌混凝土面不具备相同的平整度，导致衬砌混凝土厚度不均匀。在工程项目投入使用后，极易出现伸缩裂缝、诱导裂缝等，存在质量隐患，大大缩短工程项目的使用寿命，不具备较高的质量。为此，急需要实现工序机械化施工，优化设计该地区大型渠道工程机械摊铺边坡找平层，控制好质量指标，优化已有的人工精修渠床基面、铺筑砂浆工序。

2　大型渠道工程沿线天然砂砾料料源、材料性能

2.1大型渠道工程沿线地质条件

就该地区渠道工程沿线来说，发育的地层属于泥盆系、第四系、侵入岩等。以第三系为例，大都分布在输水线路克兰河之后的渠段，其中的640台地第三系泥砂岩明渠道长度大约为26.33 km，含砾土砂层厚度为0.3 m，根据钻孔、探坑情况，全风化层厚度长达10 m。以第四系为例，大都分布在山前、山前冲洪积扇一带，具有多样化的岩性，比如，黏土、砂砾石，其最长的渠道有86.07 km，也是输水线路必须经过的核心地层。

2.2天然料源普查

对于渠道工程防渗结构建基面找平层来说，在使用胶结砂砾料之前，需要客观而全面地分析沿线填筑料料场、弃渣场料等，进行必要的颗粒分析，客观地检验能够利用的储量，不同类型材料的整体质量。据检测分析，2/3料场粒径≤40 mm砂砾料已经超过80%，甚至有些料场已经达到100%，其泥量大都不超过7%。尽管有着较高的砂率，仍然需要添加适量的水泥，才能更好地满足相关的其强度要求，符合相关规定。为此，通常情况下，填筑料场、弃料场大都能够用于胶结砂砾料料场中，其料源分布极其广泛，性能、储量等都能满足大型渠道工程建设的客观要求，确保工程建设的顺利进行。

3　大型渠道工程机械摊铺边坡找平层设计与质量控制指标

3.1强度

和公路系数相比，渠道工程底部找平层并不具备多样化的受力条件，无法承受频繁变动，负荷较大的压力，也就是找平层结构不具备高承载力。通常情况下，在设计胶结砂砾料找平层的时候，需要结合相关的强度标准，其控制标准为低等级公路所具备的最低强度指标。具体来说，在水中浸泡7 d之后，其无侧限抗压强度仍然超过2.5MPa，根据当地材料，合理设计其与水泥掺量配合比，客观地检测现场生产情况，看渠道工程施工是否满足相关的强度。如果符合相关规定，可以进一步检验配合比配制拌合料，优化利用摊铺机合理摊铺，做好覆盖工作，使其更加密实、稳定，有效防止建基面被破坏。需要注意的是：在设计过程中，必须把握好设计强度标准。

3.2厚度

就大型渠道工程而言，在机械化摊铺胶结砂砾料找平层中，必须合理设计其厚度。主要是因为找平层过厚，铺料振实难度非常大，会降低找平层强度、压实度，增加工程建设成本；找平层过薄，又会导致相关结构薄弱，极易被破坏，那些需要进行大幅度超挖机械修坡面填充找平难度非常大，无法满足平整度方面的设计要求，导致所设计的找平层存在较大的安全隐患。为此，在设计过程中，必须进行摊铺试验，利用摊铺机实现一次性摊铺振实、找平、削坡，客观地观测、分析相关结构层次，结合试验结果，制定可行的摊铺厚度质量控制指标。此外，对于胶结砂砾料来说，最小厚度和机械修坡面具有的平整度紧密相连，需要客观地检测边坡机械修坡面已具备的平整度，以观测数据为基点，准确计算对应的标准差、平均值，准确把握坡面上、下波动情况，其超欠部位的集中、离散程度，并借助经常使用的标准差倍数值，明确找平层摊铺厚度，做好试验工作，看其是否满足相关的厚度指标。在施工现场机械化摊铺试验中，厚度为8 cm的找平层更容易进行摊铺、振捣密实，在覆盖养护之后，找平层会更加密实、平整，所花成本也会少于人工精修坡面、水泥砂浆施工等。为此，综合各方面影响因素，胶结砂砾料找平层摊铺厚度设计为8 cm最合适。

3.3平整度、压实度

对于大型渠道衬砌机械化工程来说，在施工过程中，底部建基面、找平层具有的平整度会严重影响衬砌质量。在渠道工程建设中，需要优化利用机械摊铺胶结砂砾料，主要是因为能够在一定程度上提高建基面的平整度、精度，满足渠道设计断面的客观要求，特别是断面结构尺寸。要借助相关规定中砂砾石找平层质量控制指标，客观分析工程试验段所检测的一系列数据，明确找平层平差值范围。此外，在设计机械摊铺边坡找平层的时候，还要合理设计压实度，要客观分析其影响因素，比如，砂砾料继配、含水率、铺料厚度，做好试验工作，优化改进摊铺设备，明确最佳的施工参数，确保工程项目满足相关的压实要求，其中的稳定层具有一定强度，有效防止衬砌混凝土板面出现裂缝、沉降等质量问题，具有较高的压实度。

4　大型渠道工程胶结砂砾料施工

4.1胶结砂砾料拌和、运输

在胶结砂砾料拌和中，要结合工程项目特点，准备好拌料，控制好拌和时间，均匀搅拌拌和物，结合砂砾料已有的含水量，添加适量的水，含水量控制在1%～2%，要根据运输距离的长短、天气变化情况，合理调整含水量。此外，根据室内实验，适当增加水泥剂量，通常情况下，控制在0.5%～0.1%，保证搅拌之后的混合料不会出现色泽不均匀、离析现象等，影响混合料的整体质量。在运输胶结砂砾料的过程中，要采用直接卸料的专用车，控制好运输车数量，确定好施工进度、运输距离、路况等，确保工程建设能够顺利进行，避免增加工程建设成本，提高渠道工程建设的整体效益。

4.2边坡胶结砂砾料摊铺

在上料过程中，要动态监控各仓料斗内已有的胶结砂砾料数量，及时添加，确保各个料仓的料量均匀，避免出现欠料情况。一般来说，摊铺厚度必须超过4 cm，但又不能超过16 cm，一旦发现坡面厚度在4 cm以下，必须进行必要的修整，而对于厚度超过16 cm的部位来说，要采用分层摊铺的方法。为此，在施工过程中，必须严格按照试验段的具体情况，控制好摊铺进度、内外振动梁的振动频率等，促使机械摊铺边坡胶结砂砾料找平层更加密实、平整。还要动态监督振动梁等施工情况，一旦发现故障问题，要及时进行修理，对存在质量缺陷的部位进行必要的压实处理。如果发现摊铺面存在刮痕缺陷，需要对其进行必要的人工补料处理，避免质量缺陷范围进一步扩大。而在摊铺的时候，要从已经铺设好的标准断面入手，开展摊铺工作，在弯道施工的时候，需要结合弯道实际情况，控制好上、下轨道行进速度，确保摊铺机能够和渠道上口切线始终处于垂直状态。

4.3梁底胶结砂砾料找平层施工

通常情况下，在胶结料运送到施工现场后，大都需要采用倒退的方法，由内向外依次卸料。以梁底的宽度为基点，明确每车胶结砂砾料的卸料堆数以及它们之间的距离，优化利用人工配合装栽机、挖掘机，做好胶结砂砾料摊铺、整平工作，特别是机械碾压。

4.4胶结砂砾料养护工作

在完成胶结砂料摊铺振动压实之后，还要在其表面覆盖上养护膜，做好保湿养护工作。通常情况下，渠道工程的养护期为一周，还要做好后续工作，3 d之后，就可以在表面铺设防渗膜以及后续施工。在铺设防渗膜的时候，不能让胶结砂砾料找平层长期暴露在外面，有效防止表面水分大量流失，影响工程的整体质量。

5　结　语

总而言之，在大型输水渠道工程建设中，要多角度分析主客观影响因素，借鉴类似工程施工经验，采用规范化的施工技术，客观地分析关乎施工现场的各种试验数据等，结合相关规定，优化设计器边坡找平层，把握好质量控制指标，有效解决存在的各种问题，加强大型渠道工程建设，也为以后类似工程建设提供重要的参考依据，不断加快我国新时期同类型工程建设步伐，实现“经济、社会、生态”三效益，促进社会经济的持续发展。

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1007-7596(2016)06-0017-03

2016-04-28

宋刚(1984-)，男，陕西延长人，工程师，从事渠道及山区水库工程设计工作。

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