南水北調(diào)工程粗砂墊層施工工藝參數(shù)的確定

李雪鋒 趙 辰

（1.嵩縣閆莊鎮(zhèn)政府 河南 嵩縣 471400；2.華北水利水電學(xué)院水利職業(yè)學(xué)院 河南 鄭州 450008）

在修筑水利水電工程時(shí)，墊層的鋪設(shè)可以起到保持土體穩(wěn)定等重要作用。粗砂墊層在南水北調(diào)中線主干渠施工中有著非常廣泛的應(yīng)用。

粗砂墊層鋪設(shè)方案的制定與選擇制約著南水北調(diào)中線一期工程能否按期完工。

1 工程概況

新鄉(xiāng)衛(wèi)輝段第一施工標(biāo)段，標(biāo)段總長(zhǎng)9.38km，其中渠道長(zhǎng)9.09km；起點(diǎn)渠底高程為▽91.935m，終點(diǎn)渠底高程為▽91.373m，內(nèi)坡坡比為 1：2、1：2.5、1：3。 全渠段采用混凝土襯砌，渠坡襯砌厚度均為10cm，渠底為8cm。渠道排水管采用Φ150軟式透水管，滲透系數(shù)≥0.1cm/s，沿渠道方向縱向鋪設(shè)，并每16m設(shè)一道橫向連通管，軟式透水管周圍回填粗砂，每16m設(shè)一個(gè)逆止排水閥。

2 粗砂墊層鋪設(shè)

2.1 概述

渠坡粗砂墊層采用粗砂，經(jīng)機(jī)械壓實(shí)，作為渠道襯砌混凝土的過(guò)濾層，可起到“排水濾土”保持土體穩(wěn)定的作用；作為渠道土質(zhì)邊坡的找平層，改善和提高渠床與保溫防滲層之間的加糙抗滑能力，并通過(guò)砂墊層的壓力擴(kuò)散作用，降低水壓對(duì)渠床的壓應(yīng)力，減少渠道襯砌結(jié)構(gòu)變形量。

本次試驗(yàn)段Ⅳ125+840～Ⅳ126+000的渠坡粗砂墊層厚度為5cm。

2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

確定粗砂墊層鋪筑的機(jī)械設(shè)備、鋪料厚度、壓實(shí)方法、壓實(shí)遍數(shù)等施工參數(shù)。

2.3 粗砂墊層技術(shù)要求

粗砂墊層料應(yīng)材質(zhì)新鮮，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，粒徑小于0.075mm的顆粒含量應(yīng)不超過(guò)5%，粒徑小于5mm，級(jí)配良好，D15≥4d15，且D15≥0.1mm。粗砂墊層壓實(shí)后相對(duì)密度不小于0.75。

2.4 施工方法

2.4.1 鋪料

粗砂墊層鋪筑時(shí)，由下游向上游依次鋪筑。施工前，選用料經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格后并經(jīng)監(jiān)理人批準(zhǔn)方可使用。粗砂墊層采用分段施工，渠坡粗砂料經(jīng)拌合樓拌合采用混凝土罐車運(yùn)輸至渠頂，卸料入斜坡攤鋪機(jī)料斗，由斜坡攤鋪機(jī)攤鋪平整，采用振動(dòng)平板夯實(shí)，兩相鄰條帶之間夯擊搭接寬度控制在20cm～30cm。

2.4.2 夯實(shí)

粗砂墊層振壓：行走式桁架梁懸掛2.2kW標(biāo)準(zhǔn)平板振動(dòng)器（振動(dòng)器功率2.2kW、振動(dòng)頻率48Hz；平板托盤（普通鋼板，兩種規(guī)格：0.43m（寬）×0.71m（長(zhǎng)）×5mm（厚）和 0.55m（寬）×1.0m（長(zhǎng)）×5mm（厚），根據(jù)試驗(yàn)情況定出最優(yōu)一種規(guī)格；行走速度2.6m/min）坡面上進(jìn)行振壓，振壓平板置于砂濾層面虛鋪高程位置處。順坡上下往返振壓一次為一遍，一個(gè)機(jī)位工作面振壓寬度為（平板振動(dòng)器長(zhǎng)度）71cm（100cm），順渠道軸線方向縱向移位時(shí)振動(dòng)平板按10cm壓痕重疊振壓。平板振搗器的尺寸在試驗(yàn)過(guò)程中確定。壓實(shí)工作結(jié)束后，經(jīng)測(cè)量隊(duì)復(fù)測(cè)砂墊層表面高程滿足設(shè)計(jì)要求后，再進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)。

本次試驗(yàn)振壓遍數(shù)選取2、4、6遍逐一進(jìn)行試驗(yàn)。

2.5 質(zhì)量檢驗(yàn)

依據(jù)《渠道混凝土襯砌機(jī)械化施工單元工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》NSBD8-2010規(guī)范要求，對(duì)砂墊層采用灌砂法進(jìn)行檢測(cè)。砂墊層虛鋪厚度、含水率、振壓遍數(shù)不同參數(shù)，在試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行交叉組合，力求尋出能符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的碾壓參數(shù)。壓實(shí)后采用灌砂法取樣進(jìn)行相對(duì)密度檢測(cè)。

平整度檢測(cè)：砂礫料或粗砂料削坡按渠道削坡的有關(guān)要求執(zhí)行。砂礫料或砂墊層表面平整度用2m靠尺或測(cè)量?jī)x器控制，應(yīng)不大于10mm/2m。發(fā)現(xiàn)凹坑及時(shí)人工補(bǔ)料。發(fā)現(xiàn)凸點(diǎn)，及時(shí)人工清除。粗砂墊層鋪筑試驗(yàn)結(jié)果見表1、表2、表3。

表1 粗砂墊層鋪筑試驗(yàn)結(jié)果匯總

表2 粗砂墊層鋪筑試驗(yàn)結(jié)果匯總

由以上試驗(yàn)匯總數(shù)據(jù)可以看出，粗砂墊層含水率在6%，虛鋪厚度在5.7cm、6.0cm時(shí)，夯實(shí)4～6遍相對(duì)密度都能滿足設(shè)計(jì)要求；但從壓實(shí)厚度來(lái)看，虛鋪厚度為6cm，夯實(shí)4遍時(shí)所對(duì)應(yīng)的壓實(shí)厚度滿足設(shè)計(jì)要求。

表3 粗砂墊層鋪筑試驗(yàn)結(jié)果匯總

3 結(jié)論

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果分析，在本標(biāo)段施工中必須滿足以下施工參數(shù)：粗砂墊層施工適宜含水率為6%，虛鋪厚度6.0cm，虛鋪系數(shù)1.20，振壓遍數(shù)選擇4遍。在滿足上述參數(shù)的前提下，粗砂墊層的鋪設(shè)可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的“排水濾土”的作用，對(duì)于南水北調(diào)中線工程的安全運(yùn)行起著非常重要的作用。

［1］康世榮,陳東山.水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,1990,2.

［2］袁光裕,胡志根.水利工程施工[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2009,3.

［3］祁慶和.水工建筑物[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,1996,7.

［4］吳安良.水利工程施工[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,1992,7.