大型渠道工程機(jī)械攤鋪邊坡找平層設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制指標(biāo)分析

宋　剛

(新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院(集團(tuán))有限責(zé)任公司，烏魯木齊 830002)

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大型渠道工程機(jī)械攤鋪邊坡找平層設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制指標(biāo)分析

宋剛

(新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院(集團(tuán))有限責(zé)任公司，烏魯木齊 830002)

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，科技日益發(fā)展，中國(guó)大型渠道工程建設(shè)正處于飛速發(fā)展中，逐漸實(shí)現(xiàn)了核心工序機(jī)械化施工，自主研發(fā)、設(shè)計(jì)了渠道邊坡墊層攤鋪機(jī)機(jī)械化攤鋪膠結(jié)砂礫料找平層，優(yōu)化了已有的人工精修渠床基面、鋪筑砂漿兩道重要的工序，簡(jiǎn)化了施工流程，減少了工作量，還需要客觀地分析質(zhì)量控制指標(biāo)，明確核心質(zhì)量控制、設(shè)計(jì)參數(shù)，提高大型渠道工程建設(shè)的整體質(zhì)量，更好地投入到使用中，具有較好的運(yùn)營(yíng)效益。

大型渠道工程；機(jī)械攤鋪邊坡；找平層設(shè)計(jì)；質(zhì)量控制指標(biāo)；分析

當(dāng)下，國(guó)內(nèi)、外大型輸水渠道工程的渠床基面大都采用削坡機(jī)進(jìn)行整平處理，全方位分析當(dāng)?shù)夭牧?，?yōu)化利用砂漿、水泥改性土等材料合理設(shè)置建基面找平層。在此過(guò)程中，要全方位分析建設(shè)地區(qū)主客觀影響因素，根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，優(yōu)化設(shè)計(jì)大型渠道工程機(jī)械攤鋪邊坡找平層，優(yōu)化工程項(xiàng)目已有的施工工序，避免返工現(xiàn)象發(fā)生，合理控制施工成本，客觀分析質(zhì)量控制指標(biāo)，有效解決存在的質(zhì)量隱患，提高大型渠道工程的整體質(zhì)量，更好地展現(xiàn)自身多樣化功能。

1　工程概括

以北疆地區(qū)某大型渠道工程為例，其渠道斷面呈梯形結(jié)構(gòu)，其中的現(xiàn)澆混凝土板機(jī)械襯砌有10 cm厚，膜下方原來(lái)設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的是M10砂漿找平層，其厚度為3 cm。對(duì)于砂漿找平層來(lái)說(shuō)，建基面機(jī)械粗修、人工精修等施工工藝經(jīng)常被應(yīng)用其中。但在施工過(guò)程中，極易出現(xiàn)各種問(wèn)題，比如，人工鋪設(shè)找平層極易受到人為因素的影響，施工質(zhì)量不穩(wěn)定，表面平整度低下。比如，人工鋪筑找平層、機(jī)械襯砌混凝土面不具備相同的平整度，導(dǎo)致襯砌混凝土厚度不均勻。在工程項(xiàng)目投入使用后，極易出現(xiàn)伸縮裂縫、誘導(dǎo)裂縫等，存在質(zhì)量隱患，大大縮短工程項(xiàng)目的使用壽命，不具備較高的質(zhì)量。為此，急需要實(shí)現(xiàn)工序機(jī)械化施工，優(yōu)化設(shè)計(jì)該地區(qū)大型渠道工程機(jī)械攤鋪邊坡找平層，控制好質(zhì)量指標(biāo)，優(yōu)化已有的人工精修渠床基面、鋪筑砂漿工序。

2　大型渠道工程沿線天然砂礫料料源、材料性能

2.1大型渠道工程沿線地質(zhì)條件

就該地區(qū)渠道工程沿線來(lái)說(shuō)，發(fā)育的地層屬于泥盆系、第四系、侵入巖等。以第三系為例，大都分布在輸水線路克蘭河之后的渠段，其中的640臺(tái)地第三系泥砂巖明渠道長(zhǎng)度大約為26.33 km，含礫土砂層厚度為0.3 m，根據(jù)鉆孔、探坑情況，全風(fēng)化層厚度長(zhǎng)達(dá)10 m。以第四系為例，大都分布在山前、山前沖洪積扇一帶，具有多樣化的巖性，比如，黏土、砂礫石，其最長(zhǎng)的渠道有86.07 km，也是輸水線路必須經(jīng)過(guò)的核心地層。

2.2天然料源普查

對(duì)于渠道工程防滲結(jié)構(gòu)建基面找平層來(lái)說(shuō)，在使用膠結(jié)砂礫料之前，需要客觀而全面地分析沿線填筑料料場(chǎng)、棄渣場(chǎng)料等，進(jìn)行必要的顆粒分析，客觀地檢驗(yàn)?zāi)軌蚶玫膬?chǔ)量，不同類(lèi)型材料的整體質(zhì)量。據(jù)檢測(cè)分析，2/3料場(chǎng)粒徑≤40 mm砂礫料已經(jīng)超過(guò)80%，甚至有些料場(chǎng)已經(jīng)達(dá)到100%，其泥量大都不超過(guò)7%。盡管有著較高的砂率，仍然需要添加適量的水泥，才能更好地滿(mǎn)足相關(guān)的其強(qiáng)度要求，符合相關(guān)規(guī)定。為此，通常情況下，填筑料場(chǎng)、棄料場(chǎng)大都能夠用于膠結(jié)砂礫料料場(chǎng)中，其料源分布極其廣泛，性能、儲(chǔ)量等都能滿(mǎn)足大型渠道工程建設(shè)的客觀要求，確保工程建設(shè)的順利進(jìn)行。

3　大型渠道工程機(jī)械攤鋪邊坡找平層設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制指標(biāo)

3.1強(qiáng)度

和公路系數(shù)相比，渠道工程底部找平層并不具備多樣化的受力條件，無(wú)法承受頻繁變動(dòng)，負(fù)荷較大的壓力，也就是找平層結(jié)構(gòu)不具備高承載力。通常情況下，在設(shè)計(jì)膠結(jié)砂礫料找平層的時(shí)候，需要結(jié)合相關(guān)的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，其控制標(biāo)準(zhǔn)為低等級(jí)公路所具備的最低強(qiáng)度指標(biāo)。具體來(lái)說(shuō)，在水中浸泡7 d之后，其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度仍然超過(guò)2.5MPa，根據(jù)當(dāng)?shù)夭牧?，合理設(shè)計(jì)其與水泥摻量配合比，客觀地檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，看渠道工程施工是否滿(mǎn)足相關(guān)的強(qiáng)度。如果符合相關(guān)規(guī)定，可以進(jìn)一步檢驗(yàn)配合比配制拌合料，優(yōu)化利用攤鋪機(jī)合理攤鋪，做好覆蓋工作，使其更加密實(shí)、穩(wěn)定，有效防止建基面被破壞。需要注意的是：在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須把握好設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。

3.2厚度

就大型渠道工程而言，在機(jī)械化攤鋪膠結(jié)砂礫料找平層中，必須合理設(shè)計(jì)其厚度。主要是因?yàn)檎移綄舆^(guò)厚，鋪料振實(shí)難度非常大，會(huì)降低找平層強(qiáng)度、壓實(shí)度，增加工程建設(shè)成本；找平層過(guò)薄，又會(huì)導(dǎo)致相關(guān)結(jié)構(gòu)薄弱，極易被破壞，那些需要進(jìn)行大幅度超挖機(jī)械修坡面填充找平難度非常大，無(wú)法滿(mǎn)足平整度方面的設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致所設(shè)計(jì)的找平層存在較大的安全隱患。為此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須進(jìn)行攤鋪試驗(yàn)，利用攤鋪機(jī)實(shí)現(xiàn)一次性攤鋪振實(shí)、找平、削坡，客觀地觀測(cè)、分析相關(guān)結(jié)構(gòu)層次，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，制定可行的攤鋪厚度質(zhì)量控制指標(biāo)。此外，對(duì)于膠結(jié)砂礫料來(lái)說(shuō)，最小厚度和機(jī)械修坡面具有的平整度緊密相連，需要客觀地檢測(cè)邊坡機(jī)械修坡面已具備的平整度，以觀測(cè)數(shù)據(jù)為基點(diǎn)，準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差、平均值，準(zhǔn)確把握坡面上、下波動(dòng)情況，其超欠部位的集中、離散程度，并借助經(jīng)常使用的標(biāo)準(zhǔn)差倍數(shù)值，明確找平層攤鋪厚度，做好試驗(yàn)工作，看其是否滿(mǎn)足相關(guān)的厚度指標(biāo)。在施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械化攤鋪試驗(yàn)中，厚度為8 cm的找平層更容易進(jìn)行攤鋪、振搗密實(shí)，在覆蓋養(yǎng)護(hù)之后，找平層會(huì)更加密實(shí)、平整，所花成本也會(huì)少于人工精修坡面、水泥砂漿施工等。為此，綜合各方面影響因素，膠結(jié)砂礫料找平層攤鋪厚度設(shè)計(jì)為8 cm最合適。

3.3平整度、壓實(shí)度

對(duì)于大型渠道襯砌機(jī)械化工程來(lái)說(shuō)，在施工過(guò)程中，底部建基面、找平層具有的平整度會(huì)嚴(yán)重影響襯砌質(zhì)量。在渠道工程建設(shè)中，需要優(yōu)化利用機(jī)械攤鋪膠結(jié)砂礫料，主要是因?yàn)槟軌蛟谝欢ǔ潭壬咸岣呓ɑ娴钠秸?、精度，滿(mǎn)足渠道設(shè)計(jì)斷面的客觀要求，特別是斷面結(jié)構(gòu)尺寸。要借助相關(guān)規(guī)定中砂礫石找平層質(zhì)量控制指標(biāo)，客觀分析工程試驗(yàn)段所檢測(cè)的一系列數(shù)據(jù)，明確找平層平差值范圍。此外，在設(shè)計(jì)機(jī)械攤鋪邊坡找平層的時(shí)候，還要合理設(shè)計(jì)壓實(shí)度，要客觀分析其影響因素，比如，砂礫料繼配、含水率、鋪料厚度，做好試驗(yàn)工作，優(yōu)化改進(jìn)攤鋪設(shè)備，明確最佳的施工參數(shù)，確保工程項(xiàng)目滿(mǎn)足相關(guān)的壓實(shí)要求，其中的穩(wěn)定層具有一定強(qiáng)度，有效防止襯砌混凝土板面出現(xiàn)裂縫、沉降等質(zhì)量問(wèn)題，具有較高的壓實(shí)度。

4　大型渠道工程膠結(jié)砂礫料施工

4.1膠結(jié)砂礫料拌和、運(yùn)輸

在膠結(jié)砂礫料拌和中，要結(jié)合工程項(xiàng)目特點(diǎn)，準(zhǔn)備好拌料，控制好拌和時(shí)間，均勻攪拌拌和物，結(jié)合砂礫料已有的含水量，添加適量的水，含水量控制在1%～2%，要根據(jù)運(yùn)輸距離的長(zhǎng)短、天氣變化情況，合理調(diào)整含水量。此外，根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，適當(dāng)增加水泥劑量，通常情況下，控制在0.5%～0.1%，保證攪拌之后的混合料不會(huì)出現(xiàn)色澤不均勻、離析現(xiàn)象等，影響混合料的整體質(zhì)量。在運(yùn)輸膠結(jié)砂礫料的過(guò)程中，要采用直接卸料的專(zhuān)用車(chē)，控制好運(yùn)輸車(chē)數(shù)量，確定好施工進(jìn)度、運(yùn)輸距離、路況等，確保工程建設(shè)能夠順利進(jìn)行，避免增加工程建設(shè)成本，提高渠道工程建設(shè)的整體效益。

4.2邊坡膠結(jié)砂礫料攤鋪

在上料過(guò)程中，要?jiǎng)討B(tài)監(jiān)控各倉(cāng)料斗內(nèi)已有的膠結(jié)砂礫料數(shù)量，及時(shí)添加，確保各個(gè)料倉(cāng)的料量均勻，避免出現(xiàn)欠料情況。一般來(lái)說(shuō)，攤鋪厚度必須超過(guò)4 cm，但又不能超過(guò)16 cm，一旦發(fā)現(xiàn)坡面厚度在4 cm以下，必須進(jìn)行必要的修整，而對(duì)于厚度超過(guò)16 cm的部位來(lái)說(shuō)，要采用分層攤鋪的方法。為此，在施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照試驗(yàn)段的具體情況，控制好攤鋪進(jìn)度、內(nèi)外振動(dòng)梁的振動(dòng)頻率等，促使機(jī)械攤鋪邊坡膠結(jié)砂礫料找平層更加密實(shí)、平整。還要?jiǎng)討B(tài)監(jiān)督振動(dòng)梁等施工情況，一旦發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題，要及時(shí)進(jìn)行修理，對(duì)存在質(zhì)量缺陷的部位進(jìn)行必要的壓實(shí)處理。如果發(fā)現(xiàn)攤鋪面存在刮痕缺陷，需要對(duì)其進(jìn)行必要的人工補(bǔ)料處理，避免質(zhì)量缺陷范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。而在攤鋪的時(shí)候，要從已經(jīng)鋪設(shè)好的標(biāo)準(zhǔn)斷面入手，開(kāi)展攤鋪工作，在彎道施工的時(shí)候，需要結(jié)合彎道實(shí)際情況，控制好上、下軌道行進(jìn)速度，確保攤鋪機(jī)能夠和渠道上口切線始終處于垂直狀態(tài)。

4.3梁底膠結(jié)砂礫料找平層施工

通常情況下，在膠結(jié)料運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)后，大都需要采用倒退的方法，由內(nèi)向外依次卸料。以梁底的寬度為基點(diǎn)，明確每車(chē)膠結(jié)砂礫料的卸料堆數(shù)以及它們之間的距離，優(yōu)化利用人工配合裝栽機(jī)、挖掘機(jī)，做好膠結(jié)砂礫料攤鋪、整平工作，特別是機(jī)械碾壓。

4.4膠結(jié)砂礫料養(yǎng)護(hù)工作

在完成膠結(jié)砂料攤鋪振動(dòng)壓實(shí)之后，還要在其表面覆蓋上養(yǎng)護(hù)膜，做好保濕養(yǎng)護(hù)工作。通常情況下，渠道工程的養(yǎng)護(hù)期為一周，還要做好后續(xù)工作，3 d之后，就可以在表面鋪設(shè)防滲膜以及后續(xù)施工。在鋪設(shè)防滲膜的時(shí)候，不能讓膠結(jié)砂礫料找平層長(zhǎng)期暴露在外面，有效防止表面水分大量流失，影響工程的整體質(zhì)量。

5　結(jié)　語(yǔ)

總而言之，在大型輸水渠道工程建設(shè)中，要多角度分析主客觀影響因素，借鑒類(lèi)似工程施工經(jīng)驗(yàn)，采用規(guī)范化的施工技術(shù)，客觀地分析關(guān)乎施工現(xiàn)場(chǎng)的各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)等，結(jié)合相關(guān)規(guī)定，優(yōu)化設(shè)計(jì)器邊坡找平層，把握好質(zhì)量控制指標(biāo)，有效解決存在的各種問(wèn)題，加強(qiáng)大型渠道工程建設(shè)，也為以后類(lèi)似工程建設(shè)提供重要的參考依據(jù)，不斷加快我國(guó)新時(shí)期同類(lèi)型工程建設(shè)步伐，實(shí)現(xiàn)“經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)”三效益，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。

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1007-7596(2016)06-0017-03

2016-04-28

宋剛(1984-)，男，陜西延長(zhǎng)人，工程師，從事渠道及山區(qū)水庫(kù)工程設(shè)計(jì)工作。

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