渠道混凝土襯砌試驗(yàn)研究

[摘 要]混凝土渠襯砌施工為南水北調(diào)渠道襯砌施工的重要項(xiàng)目，如何保證施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度成為渠道襯砌施工之前的重要試驗(yàn)內(nèi)容。本文通過對(duì)南水北調(diào)中線一期工程總干渠寶豐郟縣段襯砌試驗(yàn)進(jìn)行分析總結(jié)，得到了一些具體的施工方法及施工參數(shù)，為渠道襯砌施工提供重要依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]混凝土襯砌；試驗(yàn)；施工工序

中圖分類號(hào)：TD327.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）20-0155-01

1 工程概況

南水北調(diào)中線一期工程總干渠沙河南-黃河南寶豐郟縣段寶郟-7標(biāo)段位于河南省郟縣?；炷烈r砌邊坡坡比共三種，分別為1：2、1：2.75、1：3。渠坡襯砌厚度10cm，渠底為8cm。襯砌混凝土為C20W6F150，渠坡、渠底均采用復(fù)合土工膜防滲。復(fù)合土工膜下鋪設(shè)聚苯乙烯保溫板。襯砌分縫為通縫和半縫間隔，垂直水流方向渠坡襯砌分縫從渠底起每4m分縫。通縫、半縫寬1cm，縫內(nèi)上部為2cm厚密封膠，下部為聚乙烯閉孔泡沫板填縫。

2 試驗(yàn)分析

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）確定渠道襯砌機(jī)的適宜工作參數(shù)，包括襯砌機(jī)工作速度、振搗時(shí)間、抹面壓光的時(shí)間和遍數(shù)及切縫時(shí)間等。

（3）確定適合渠道襯砌施工的混凝土施工配合比及混凝土拌和參數(shù)。

（4）檢驗(yàn)粗砂墊層夯壓的技術(shù)參數(shù)包括最優(yōu)含水率及夯壓遍數(shù)。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

渠道襯砌選用華陽SCMF07渠道襯砌機(jī)，主要由襯砌機(jī)，抹面機(jī)，工作平臺(tái)組成。襯砌機(jī)主要由行走系統(tǒng)、升降調(diào)整系統(tǒng)、皮帶機(jī)布料系統(tǒng)、框架料倉結(jié)構(gòu)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等部分組成。襯砌機(jī)側(cè)面設(shè)有分倉料斗。每個(gè)分倉料斗內(nèi)，設(shè)有低壓高頻自振式振搗棒，順坡方向布置，高度可調(diào)節(jié)。

2.3 試驗(yàn)過程

2.3.1 渠床整理

渠床整理采用挖掘機(jī)和人工進(jìn)行配合削坡，沿渠道方向每隔約10米距離用挖掘機(jī)自上而下開挖一道約1m寬的槽，開槽過程用全站儀現(xiàn)場(chǎng)跟蹤控制，避免超挖，然后相鄰兩個(gè)槽子之間坡面用挖掘機(jī)挖除。按由上而下的施工順序把坡面保護(hù)層削至10～15cm。人工削坡時(shí)沿坡面每5m自上而下掛一條順坡線，每?jī)筛樒戮€之間掛一條可以自上而下移動(dòng)的橫線，鋼卷尺控制高度，隨削隨測(cè)并使用2m靠尺檢查平整度，平整度不大于20mm/2m。

2.3.2 粗砂墊層鋪設(shè)

粗砂選用材質(zhì)新鮮，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，粒徑小于0.075mm的顆粒含量不超過5%，最大粒徑小于5mm。粗砂級(jí)配良好，不均勻系數(shù)Cu>5，曲率系數(shù)Cc=1～3。壓實(shí)后相對(duì)密度不小于0.7。

粗砂墊層由挖掘機(jī)配合人工攤鋪到坡面上。機(jī)械配合人工攤鋪并粗略整平，使用刮杠刮平。夯壓采用3kw平板振搗器夯壓。本試驗(yàn)對(duì)比了不同虛鋪厚度、夯壓遍數(shù)和含水率（含水范圍以砂層被水充分浸潤(rùn)，接近飽和狀態(tài)）情況下的相對(duì)密度。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，確定粗砂墊層施工參數(shù)：粗砂墊層施工適宜含水率為7.0%，虛鋪厚度6.0cm，虛鋪系數(shù)1.20，夯壓遍數(shù)4遍。

2.3.3 保溫板鋪設(shè)

保溫板板面緊貼砂礫料墊層，接縫緊密平順。每塊保溫板鋪設(shè)完畢后，使用U型鋼釘固定，U型鋼釘釘入砂礫料墊層深度5cm左右，且U型鋼釘頂部不突出保溫板，防止破壞上層土工膜。

2.3.4 土工膜焊接

本標(biāo)段渠道防滲采用600g/m2（150g/m2-0.3mm-150 g/m2）兩布一膜復(fù)合土工膜作為防滲材料，布為寬幅棸酯長(zhǎng)絲針刺土工布。土工膜接縫焊接采用自動(dòng)熱合爬行焊接機(jī)（ZPH-210型），施工前做焊接工藝試驗(yàn)，以確焊機(jī)的溫度、速度、檔位等工作參數(shù)，施工時(shí)根據(jù)天氣情況適時(shí)調(diào)整，環(huán)境氣溫在5～35℃之間，焊接土工膜比較適宜。

2.3.5 襯砌混凝土澆筑

試驗(yàn)選取混凝土配合比為一級(jí)配常態(tài)混凝土，試驗(yàn)從混凝土坍落度、含氣量、泌水率、混凝土凝結(jié)時(shí)間和溫度進(jìn)行檢測(cè)，其中含氣量、泌水率、混凝土凝結(jié)時(shí)間和溫度2次檢測(cè)結(jié)果均滿足要求。坍落度檢測(cè)結(jié)果分析當(dāng)混凝土拌合物出機(jī)口的坍落度控制在60mm～80mm，入倉坍落度控制在50mm～70mm。既能保證正常布料，又能保證混凝土能穩(wěn)定在坡面上，不出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。

襯砌機(jī)行走速度以混凝土表面漿液豐富、無漏石且能滿足收面為準(zhǔn)，行走速度以2.8m/min為宜，高頻低幅振動(dòng)棒振動(dòng)頻率為固定值：12000Hz。出現(xiàn)局部欠料或露石現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)人工布料；當(dāng)出現(xiàn)壅料時(shí)，及時(shí)進(jìn)行人工整平。

混凝土布料振搗完成后，進(jìn)行的抹面提漿作業(yè)。磨盤自下向上進(jìn)行抹面作業(yè)。磨盤的壓痕約為直徑的1/3 。機(jī)械抹面2遍。人工收面壓光應(yīng)在混凝土終凝前完成，清除表面氣泡，使混凝土平整、光滑無抹痕。人工收面壓光采用鋼抹子，遍數(shù)為2遍，第1遍對(duì)混凝土進(jìn)行找平，第2遍對(duì)混凝土進(jìn)行壓光處理。

2.3.6 襯砌混凝土切縫

混凝土切縫采用混凝土切割機(jī)，切縫前設(shè)計(jì)分縫位置，用墨斗在混凝土表面彈出切縫線。切縫時(shí)間以鋸片不破壞縫兩側(cè)混凝土，縫壁光滑為控制標(biāo)準(zhǔn)，宜早不宜遲，避免大面積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。本次試驗(yàn)混凝土切縫在混凝土的成熟度在350℃*h～400℃*h時(shí)開始。切縫速度較快，切縫時(shí)未出現(xiàn)混凝土破壞現(xiàn)象，鋸片磨損較小。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果

通過本次試驗(yàn)，確定了襯砌施工過程的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

（1）砂墊層夯實(shí)。粗砂墊層設(shè)計(jì)鋪設(shè)厚度為5cm，按虛鋪系數(shù)1.2鋪設(shè)（即虛鋪厚度為6cm）。采用3kw平板振動(dòng)夯夯壓4遍，夯壓前對(duì)砂墊層進(jìn)行均勻?yàn)⑺购式咏柡秃省?/p>

（2）土工膜鋪設(shè)、焊接。土工膜接縫焊接采用自動(dòng)熱合爬行焊接機(jī)（ZPH-210型），焊機(jī)加熱溫度為為220～300℃，爬行速度檔位為2檔，具體加熱溫度根據(jù)當(dāng)日天氣情況進(jìn)行調(diào)整。

（3）襯砌機(jī)振搗、抹面壓光的適宜時(shí)間。振搗以混凝土表面達(dá)到漿液豐富、無浮石且能滿足收面為準(zhǔn)。抹面的時(shí)間無嚴(yán)格要求，待襯砌機(jī)完成襯砌面2～3m時(shí)及其以上寬度均可進(jìn)行機(jī)械抹面施工，收光時(shí)間集中在混凝土襯砌后的3h～5h內(nèi)進(jìn)行。

（4）混凝土切縫，人工收面結(jié)束后350～400h℃積溫時(shí)，開始切縫。

（5）混凝土配合比實(shí)際性能。本次試驗(yàn)混凝土配比為一級(jí)配，其坍落度、粘聚性等特性能滿足機(jī)械化混凝土襯砌施工的需要，成品混凝土外表平整，切縫側(cè)面混凝土密實(shí)、骨料分布均勻。面板混凝土收縮量較小，沒有面板斷裂現(xiàn)象。對(duì)達(dá)到28天齡期的混凝土采用回彈法進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，全部檢測(cè)值均滿足C20混凝土強(qiáng)度要求。

（6）混凝土坡面無表面裂縫、麻面、蜂窩、空洞，無掉角，混凝土表面平整、光滑無抺痕。

3 結(jié)束語

通過對(duì)本次渠道混凝土襯砌試驗(yàn)研究，初步探索出了一條適合本標(biāo)段施工需要的施工工藝及施工參數(shù)，為正式施工打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)

參考文獻(xiàn)

[1] 南水北調(diào)中線一期工程總干渠沙河南～黃河南（委托建管項(xiàng)目）寶豐郟縣段第七標(biāo)段.樁號(hào)SH（3）56+000～SH（3）61+957.6 .合同編號(hào)：HNJ-2010/BJ/SG-007.

[2] 中華人民共和國水利部.DL/T5129—2001碾壓式土石壩施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2001.

[3] 中華人民共和國水利部.SL237—1999土工試驗(yàn)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，1999.

作者簡(jiǎn)介

耿晉（1987-06）男，河北省石家莊市，助理工程師，學(xué)士學(xué)位，從事水利工程設(shè)計(jì)工作。