浅谈南水北调渠道边坡的衬砌施工工艺

2016-12-27中铁二十局集团中铁贵州工程有限公司

大陆桥视野 2016年12期

方元 / 中铁二十局集团中铁贵州工程有限公司

浅谈南水北调渠道边坡的衬砌施工工艺

方元 / 中铁二十局集团中铁贵州工程有限公司

南水北调工程是我国一项特大的跨地区、跨流域的水利工程，对于改善我国水资源配置利用，缓解北方缺水现状，建设社会主义小康社会有着十分积极的意义。南水北调中线干线全长1432km，输水总干渠以明渠为主，长1103km，约占总渠的80%，是典型的长距离线性渠道水工程，渠道过水断面为梯形，采用混凝土衬砌，渠道施工质量直接关系到总渠的运行与安全，文章试分析渠道衬砌的结构特点，施工流程，施工中应注意的问题，以期能够为南水北调建设提供一些有价值的参考。

南水北调；渠道；衬砌施工

引言

京石段应急供水工程是南水北调中线工程的一部分，起点位于河北省石家庄市，终点位于北京团城湖，全长约307km , 其中北京段长约80 km，采用管涵输水，河北段长约227km，采用明渠输水。渠道是京石段应急供水工程河北段的主体工程，也是中线工程的主体工程，而渠道衬砌是中线总干渠渠道施工的重点和难点，其施工质量的好坏对总干渠的运行与安全有最直接的影响，京石段渠道衬砌采用机械化衬砌施工，目前已全部完成，文章重点总结该段工程衬砌施工的情况，以供中线渠道建设与施工参考。

1.工程概况

南水北调中线京石段应急供水工程中S22段渠线总长度4366.702m，包括1座排水倒虹吸、2座渠渠交叉建筑物、3座公路桥及渠道工程施工。本工程属于南水北调中线工程的一部分，肩负着向北京、天津及河北等地供水的任务。根据渠道沿线土质、气温、地下水位、渠道流量及便于施工等因素，选定现浇渠道的结构型式为梯形断面。本标段进口明渠底宽21.5m，内边坡1：2.5，纵坡1/25000，渠内设计水深4.5m；出口明渠底宽23m，内边坡1：2.0，纵坡1/25000，渠内设计水深4.5m。渠道大部分为半挖半填，还有部分挖方段。渠道过水断面采用现浇混凝土衬砌，初砌厚度边坡10cm，底板8cm，衬砌板下铺设复合土工膜加强防渗，防渗层下面铺设砂砾料（河滩地段）或保温板用以防冻。

1.1渠道衬砌的特点

（1）渠道断面大、衬砌混凝土板薄。京石段渠道采用梯形过水断面，渠底宽度 7～29m，渠道边坡系数为2.0～2.5，渠坡高度为5. 3～9. 5m。衬砌范围为全断面衬砌，而衬砌板厚度一般仅为8～10 cm，衬砌工程量及施工难度较大。

（2）表面平整度要求高。由于中线的总干渠总水头较小，渠道的纵坡较缓，渠道采用自流输水，因此要严格控制水头损失，要尽量在施工中减少渠道衬砌混凝土的糙率，对混凝土的平整度要有更高的要求。

（3）与其他结构结合紧密。衬砌板下面根据需要会有防渗、防冻等设施，如土工膜、砂砾、保温板等，而这些附带工序都增加了衬砌机械化施工的难度。

1.2渠道衬砌的类型选择

京石段渠道衬砌的主要功能是定型、减糙，并与其他材料紧密结合，形成防渗、防冻胀的功能，根据地形、地质、水位等条件，S22段的衬砌主要选用以下两种类型：①混凝土衬砌板+复合土工膜，此复合衬砌形式用于高填方渠段或沙性渠基段，一般渠坡衬砌板厚度为10 cm , 渠底衬砌板厚度为8 cm；②混凝土衬砌板+复合土工膜 +砂砾料，此复合衬砌形式用于地下水位埋深较浅或河滩地渠段，一般地下水位埋深较浅渠坡衬砌板厚度为10 cm，渠底衬砌板厚度为8 cm。

2.施工工艺流程

为了保证渠道衬砌的质量，提高渠道衬砌平整度，降低糙度，采用衬砌机械进行施工，工艺流程如下：机械粗削坡→人工精削坡→保温板、砂砾铺设→复合土工膜→支立模板→混凝土浇筑→覆盖养护→切缝→洗缝→塞缝→灌缝。

3.施工中应注意的工作要点

3.1削坡施工要点

在整个南水北调中线工程中，对渠道进行削坡处理是一项很平常的工序，可采取挖掘机配合人工处理削坡，但是渠道削坡的质量却很容易受到外界因素的影响，在实行渠道削坡这道工序之前，相关工作人员必须做好及时、详尽的计划，考虑周全，避免削坡过程中出现超挖、欠挖、平整度差的现象影响了削坡质量。无论采取哪种方式削坡，在施工时一定要注意以下事项：

①采用挖掘机削坡时，首先根据控制点进行渠坡和渠底的放样定线，控制桩、控制线等措施要设置到位，平整度控制在1cm/2m，要做到底平、坡顺、弯道圆滑，够宽够深，但是不能超挖也不可欠挖，可以通过挖掘机粗削然后再人工精削，要注意当渠坡的含水率较高时，机械削坡容易造成坡面土体的剪切破坏，可以通过晾晒或者加大人工精削厚度的方式来降低土体的含水率，再进行施工。削坡后的多余土方应运送至监理指定的弃土区。

②削坡的过程中要预留一定的保护层，约10～15 cm，以防破坏基面。因为在实际的施工过程中，很容易出现削坡后的平面不平整，或者坡面不稳现象，会影响后期的混凝土衬砌，达不到施工的要求，预留保护层可以使后期的加工更加精准，满足施工的需要。

③在填方段或换填段，如果出现碾压不到位或者填筑时的超填宽度不足的情况，当削坡到设计的位置时，坡面会出现不密实的三角区域，渠坡质量不过关会导致上部砂垫层厚度或者衬砌混凝土厚度不符合要求，对于欠挖的渠坡要从新进行削坡；对于超挖以及平整度差的渠坡要根据实际情况采取不同的施工方案，可以用砂垫层或者水泥砂浆进行找平，然后再进行后续施工，不管如何补救，坡面都必须清理到密实的基面。

3.2砂砾铺设施工要点

砂砾料的铺设应当在基面削坡验收合格后进行；砂砾料采用粗砂（大于0. 5mm砂粒，含量应占50%以上）和砂砾（大于2mm砂粒含量应占50%以上）各占50%左右的混合料，且质地坚硬、清洁、级配良好；砂砾料压实后相对密度不低于0. 75；砂砾料的铺料厚度、压实方法、遍数和含水率等施工参数应根据现场铺料碾压试验确定；砂砾料应平整，表面平整度宜不大于1cm/ 2m；砂砾料表面应按设计要求作表面防渗处理，检验合格后进行衬砌混凝土板施工。

3.3复合土工膜施工要点

复合土工膜的施工在渠道衬砌中是质量控制的重点和难点，特别是复合土工膜的粘接缺乏科学、准确的检测手段，只能是通过观察法、手撕法、检漏法来确定粘接是否牢靠，因此对土工膜的质量控制尤为重要。复合土工膜铺设常见的问题及防治措施主要有以下几方面：

铺设施工应在气温5℃以上，风力4级以下，无雨无雪的天气施工；土工膜搭接宽度不小于10 cm，自动爬行焊接机控制热度250℃～ 300℃，行走速度2～4挡，视当时气温调节控制；粘接过程中和粘接后2h内，粘接面不承受任何拉力；质量检查可通过目测观察有无漏接，接缝有无烫损、褶皱、拼接是否均匀；检漏法可采用充气法，两端封死充气压100 kPa，静观10分钟，观察真空表，如气压不降，不漏气，接缝合格，否则应及时进行修补；对于铺设完成的复合土工膜要注意做好保护工作，以避免破损，尤其是已完工的混凝土衬砌周边的预留复合土工膜，由于预留时间长，环境复杂，很容易造成大面积破损或者长度不足，这都需要进一步修补，以达到工程要求。

3.4衬砌混凝土施工要点

渠道边坡的混凝土衬砌的厚度薄、面积广、难度大、外观质量要求高，因此施工中很容易出现振捣不密实、混凝土成形不规格、容易变形等问题，因此在施工中要注意：①安排专人负责混凝土布料，混凝土运输卸料时的自由下落高度应不大于1.5m，采用螺旋布料器布料时，料位的正常高度应在螺旋布料器叶片最高点以下，但不能缺料；采用皮带输送机布料时，料量分布应均匀，控制布料厚度，松铺系数应根据坍落度的大小由试铺确定；②衬砌混凝土模板边缘及齿槽等部位采用衬砌机或振动梁不易振捣密实，需要采用人工手持振动棒辅助振捣；③振捣过后的混凝土表面基本平整，再由压光辊进行平整压光，以便于后续精确抹面压光。平整压光约1～2 h后，混凝土表面水分稍散，再进行抹面，以表面平整、出浆为宜，一般粗抹2遍。待混凝土初凝之后，终凝之前再人工进行最后的压光，消除表面气泡，使混凝土表面平整、光滑、无抹痕；④拆模时间以不损坏混凝土成品为宜，拆模后等混凝土达到初凝，然后洒水及时用塑料薄膜覆盖养护，并用土埂密封，养护天数不得少于14天。