大型渠道边坡无砂混凝土施工技术

周林政

（江西省水利水电建设集团有限公司，江西 南昌 330025）

0 引言

南水北调中线一期工程总干渠Z 标段（桩号：SH（3）19+707～SH（3）25+759.6）全长约6.053 km，地质条件复杂，边坡衬砌型式多样。尤其主渠道SH（3）20+602.7～SH（3）21+255段和主渠道SH（3）24+873.8～SH（3）25+522.6 段，施工开挖后揭露的部分地质情况与初步设计阶段相比发生了变化，进行了设计变更，变更后的方案与原施工图变化较大，尤其是边坡增加了砂浆锚杆、排水孔、钢筋网等。以下针对渠道衬砌工程和渠坡防护工程中的无砂混凝土施工技术进行实践探索。

1 工程概况

Z 标段国家大型输水主渠道SH（3）21+250-SH（3）22+060段为高地下水位页岩地质结构，施工中总计810 m的页岩裂隙内出现向外渗水现象（见图1），降雨及灌溉时带来渗水量明显加大，渗水冲走垫层中的砂砾料，严重影响垫层稳定性，衬砌混凝土施工一直未能进行。项目部在广泛理论研究的基础上反复进行大量的现场试验，创新设计保障“在边坡高地下水位形成的动水压力下垫层稳定，且能满足垫层渗排水功能”的设计目的最终变更方案，工程施工得以顺利实施。设计单位下发了编号为“PDS-2012-60”设计通知单，采用无砂混凝土代替砂砾料垫层，基于现场试验的无砂混凝土：渗透系数k 无砂≥2×10-1cm/s，混凝土强度指标C10。

图1 页岩段边坡出水现象严重现场照片图

Z标段主渠道SH（3）20+602.7～SH（3）21+255段设计边坡坡比是1∶0.50，主渠道SH（3）24+873.8～SH（3）25+522.6段设计边坡坡比是1∶0.40，这两段均为陡坡区段，即需要支立模板，每仓4 m长度，一仓一仓浇筑。施工开挖后揭露的部分地质情况与初步设计阶段相比发生了变化，设计单位根据现场实际地质情况提出了设计变更，尤其是边坡增加了砂浆锚杆、排水孔、钢筋网等。

SH（3）20+670～SH（3）21+255 段边坡坡比为1∶0.50，边坡设计有系统砂浆锚杆、排水孔。锚杆深度有2 m、5 m、9 m 三种，排水孔深度有5 m、10 m 两种，其中一级边坡排水孔孔深10 m，二级边坡孔深5 m；锚杆孔和排水孔的孔径均为5 cm。其它技术指标是：锚杆直径B22Ⅱ级钢筋，锚杆孔角度为垂直渠道边坡，锚杆孔的水泥砂浆密实度应不小于85%；排水孔仰角10°，排水孔间排距4 m。

SH（3）25+050～SH（3）25+220 段边坡坡比为1∶0.40，边坡设计有系统砂浆锚杆、排水孔。锚杆深度有5 m、9 m 两种，排水孔深度5 m，锚杆孔和排水孔的孔径均为5 cm。其它技术指标是：锚杆直径B22Ⅱ级钢筋，锚杆孔角度为垂直渠道边坡，锚杆孔的水泥砂浆密实度应不小于85%；排水孔仰角10°，排水孔间排距4 m。

2 大型渠道边坡无砂混凝土施工

2.1 无砂混凝土配合比

经过大量现场试验，最终确定了满足设计指标要求的配合比，见表1。

表1 无砂混凝土配合比表

2.2 无砂混凝土施工工艺

无砂混凝土施工工艺流程图见图2。

图2 无砂混凝土工艺流程图

2.3 无砂混凝土浇筑前坡面排水

页岩该段地下水位高，页岩裂隙内向外渗水现象突出，浇筑无砂混凝土前，需将出水点的水流引排至混凝土工作面之外，保证无砂混凝土干地施工。

具体引排措施是：用水泥砂浆将出水点围起，埋设蛇皮管（或PVC塑胶管），使水流顺管流出，管口引至混凝土工作面之外排出。待无砂混凝土凝固后，撤销排水管，剔除围堵用的水泥砂浆，用无砂混凝土将引水点回填密实。

2.4 无砂混凝土拌合

无砂混凝土拌合采用项目部主营地的2#拌和站进行拌合。根据试验情况，无砂混凝土流动性较差，混凝土从拌和机进入混凝土罐车困难，需要2 个人工站在拌和机出料口，使用振动棒辅助卸料。

试验室配制出无砂混凝土配合比作为施工现场无砂混凝土拌制依据，拌匀粗骨料与水泥后再加水搅拌达到配合比要求。

无砂混凝土铺筑厚度据设计标高确定，并用钢筋标识位置，接着无砂混凝土铺筑后高程及相应的厚度确保达到设计标准。

2.5 无砂混凝土运输

无砂混凝土流动性差，原计划采用混凝土罐车运输或者采用10 t东风自卸汽车进行运输。现场试验情况是：混凝土罐车可以运输，但是每车无砂混凝土最多5 m3，超过5 m3混凝土罐车将不能转动。

2.6 无砂混凝土入仓

由于混凝土罐车可以运输无砂混凝土，其入仓方式由混凝土罐车沿渠道一级马道，直接卸至渠道边坡衬砌机的传送皮带上入仓。

每车无砂混凝土最多5 m3，浇筑速度受到限制，根据试验情况，无砂混凝土的平均浇筑速度是10 m3/h。

2.7 无砂混凝土平仓、振捣

边坡排水暗槽部位、坡面超挖部位，需要先行分层摊铺、人工振捣密实。每次铺层厚度不大于300 mm。

人工分层浇筑找平后用衬砌机进行坡面大面积摊铺。坡面无砂混凝土设计厚度为200 mm，一次摊铺到位。平仓和振捣工作均由渠道边坡衬砌机完成。工作参数确定为：第一幅单趟振动碾压为3 遍，之后的单趟振动碾压为2 遍。每次挪位间距一般在60 ㎝。人工辅助振动压光辊收面找平，不需要压光。

2.8 无砂混凝土养护

无砂混凝土养护采用覆盖土工布洒水保湿养护。在保温板施工完成前一直保持湿润。当保温板不能及时施工时，无砂混凝土的养护时间不应少于7 d。

3 结语

综上所述，大型国家级输水渠道边坡衬砌工程和防护工程施工实践中探索的无砂混凝土施工技术为工程高质量标准奠定了科学保障，可以进一步向类似工程施工实践推广。