淺談南水北調(diào)渠道邊坡的襯砌施工工藝

方 元 / 中鐵二十局集團(tuán)中鐵貴州工程有限公司

淺談南水北調(diào)渠道邊坡的襯砌施工工藝

方 元 / 中鐵二十局集團(tuán)中鐵貴州工程有限公司

南水北調(diào)工程是我國一項(xiàng)特大的跨地區(qū)、跨流域的水利工程，對(duì)于改善我國水資源配置利用，緩解北方缺水現(xiàn)狀，建設(shè)社會(huì)主義小康社會(huì)有著十分積極的意義。南水北調(diào)中線干線全長1432km，輸水總干渠以明渠為主，長1103km，約占總渠的80%，是典型的長距離線性渠道水工程，渠道過水?dāng)嗝鏋樘菪危捎没炷烈r砌，渠道施工質(zhì)量直接關(guān)系到總渠的運(yùn)行與安全，文章試分析渠道襯砌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，施工流程，施工中應(yīng)注意的問題，以期能夠?yàn)槟纤闭{(diào)建設(shè)提供一些有價(jià)值的參考。

南水北調(diào)；渠道；襯砌施工

引言

京石段應(yīng)急供水工程是南水北調(diào)中線工程的一部分，起點(diǎn)位于河北省石家莊市，終點(diǎn)位于北京團(tuán)城湖，全長約307km , 其中北京段長約80 km，采用管涵輸水，河北段長約227km，采用明渠輸水。渠道是京石段應(yīng)急供水工程河北段的主體工程，也是中線工程的主體工程，而渠道襯砌是中線總干渠渠道施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其施工質(zhì)量的好壞對(duì)總干渠的運(yùn)行與安全有最直接的影響，京石段渠道襯砌采用機(jī)械化襯砌施工，目前已全部完成，文章重點(diǎn)總結(jié)該段工程襯砌施工的情況，以供中線渠道建設(shè)與施工參考。

1.工程概況

南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程中S22段渠線總長度4366.702m，包括1座排水倒虹吸、2座渠渠交叉建筑物、3座公路橋及渠道工程施工。本工程屬于南水北調(diào)中線工程的一部分，肩負(fù)著向北京、天津及河北等地供水的任務(wù)。根據(jù)渠道沿線土質(zhì)、氣溫、地下水位、渠道流量及便于施工等因素，選定現(xiàn)澆渠道的結(jié)構(gòu)型式為梯形斷面。本標(biāo)段進(jìn)口明渠底寬21.5m，內(nèi)邊坡1：2.5，縱坡1/25000，渠內(nèi)設(shè)計(jì)水深4.5m；出口明渠底寬23m，內(nèi)邊坡1：2.0，縱坡1/25000，渠內(nèi)設(shè)計(jì)水深4.5m。渠道大部分為半挖半填，還有部分挖方段。渠道過水?dāng)嗝娌捎矛F(xiàn)澆混凝土襯砌，初砌厚度邊坡10cm，底板8cm，襯砌板下鋪設(shè)復(fù)合土工膜加強(qiáng)防滲，防滲層下面鋪設(shè)砂礫料（河灘地段）或保溫板用以防凍。

1.1渠道襯砌的特點(diǎn)

（1）渠道斷面大、襯砌混凝土板薄。京石段渠道采用梯形過水?dāng)嗝?，渠底寬?7～29m，渠道邊坡系數(shù)為2.0～2.5，渠坡高度為5. 3～9. 5m。襯砌范圍為全斷面襯砌，而襯砌板厚度一般僅為8～10 cm，襯砌工程量及施工難度較大。

（2）表面平整度要求高。由于中線的總干渠總水頭較小，渠道的縱坡較緩，渠道采用自流輸水，因此要嚴(yán)格控制水頭損失，要盡量在施工中減少渠道襯砌混凝土的糙率，對(duì)混凝土的平整度要有更高的要求。

（3）與其他結(jié)構(gòu)結(jié)合緊密。襯砌板下面根據(jù)需要會(huì)有防滲、防凍等設(shè)施，如土工膜、砂礫、保溫板等，而這些附帶工序都增加了襯砌機(jī)械化施工的難度。

1.2渠道襯砌的類型選擇

京石段渠道襯砌的主要功能是定型、減糙，并與其他材料緊密結(jié)合，形成防滲、防凍脹的功能，根據(jù)地形、地質(zhì)、水位等條件，S22段的襯砌主要選用以下兩種類型：①混凝土襯砌板+復(fù)合土工膜，此復(fù)合襯砌形式用于高填方渠段或沙性渠基段，一般渠坡襯砌板厚度為10 cm , 渠底襯砌板厚度為8 cm；②混凝土襯砌板+復(fù)合土工膜 +砂礫料，此復(fù)合襯砌形式用于地下水位埋深較淺或河灘地渠段，一般地下水位埋深較淺渠坡襯砌板厚度為10 cm，渠底襯砌板厚度為8 cm。

2.施工工藝流程

為了保證渠道襯砌的質(zhì)量，提高渠道襯砌平整度，降低糙度，采用襯砌機(jī)械進(jìn)行施工，工藝流程如下：機(jī)械粗削坡→人工精削坡→保溫板、砂礫鋪設(shè)→復(fù)合土工膜→支立模板→混凝土澆筑→覆蓋養(yǎng)護(hù)→切縫→洗縫→塞縫→灌縫。

3.施工中應(yīng)注意的工作要點(diǎn)

3.1削坡施工要點(diǎn)

在整個(gè)南水北調(diào)中線工程中，對(duì)渠道進(jìn)行削坡處理是一項(xiàng)很平常的工序，可采取挖掘機(jī)配合人工處理削坡，但是渠道削坡的質(zhì)量卻很容易受到外界因素的影響，在實(shí)行渠道削坡這道工序之前，相關(guān)工作人員必須做好及時(shí)、詳盡的計(jì)劃，考慮周全，避免削坡過程中出現(xiàn)超挖、欠挖、平整度差的現(xiàn)象影響了削坡質(zhì)量。無論采取哪種方式削坡，在施工時(shí)一定要注意以下事項(xiàng)：

①采用挖掘機(jī)削坡時(shí)，首先根據(jù)控制點(diǎn)進(jìn)行渠坡和渠底的放樣定線，控制樁、控制線等措施要設(shè)置到位，平整度控制在1cm/2m，要做到底平、坡順、彎道圓滑，夠?qū)拤蛏?，但是不能超挖也不可欠挖，可以通過挖掘機(jī)粗削然后再人工精削，要注意當(dāng)渠坡的含水率較高時(shí)，機(jī)械削坡容易造成坡面土體的剪切破壞，可以通過晾曬或者加大人工精削厚度的方式來降低土體的含水率，再進(jìn)行施工。削坡后的多余土方應(yīng)運(yùn)送至監(jiān)理指定的棄土區(qū)。

②削坡的過程中要預(yù)留一定的保護(hù)層，約10～15 cm，以防破壞基面。因?yàn)樵趯?shí)際的施工過程中，很容易出現(xiàn)削坡后的平面不平整，或者坡面不穩(wěn)現(xiàn)象，會(huì)影響后期的混凝土襯砌，達(dá)不到施工的要求，預(yù)留保護(hù)層可以使后期的加工更加精準(zhǔn)，滿足施工的需要。

③在填方段或換填段，如果出現(xiàn)碾壓不到位或者填筑時(shí)的超填寬度不足的情況，當(dāng)削坡到設(shè)計(jì)的位置時(shí)，坡面會(huì)出現(xiàn)不密實(shí)的三角區(qū)域，渠坡質(zhì)量不過關(guān)會(huì)導(dǎo)致上部砂墊層厚度或者襯砌混凝土厚度不符合要求，對(duì)于欠挖的渠坡要從新進(jìn)行削坡；對(duì)于超挖以及平整度差的渠坡要根據(jù)實(shí)際情況采取不同的施工方案，可以用砂墊層或者水泥砂漿進(jìn)行找平，然后再進(jìn)行后續(xù)施工，不管如何補(bǔ)救，坡面都必須清理到密實(shí)的基面。

3.2砂礫鋪設(shè)施工要點(diǎn)

砂礫料的鋪設(shè)應(yīng)當(dāng)在基面削坡驗(yàn)收合格后進(jìn)行；砂礫料采用粗砂（大于0. 5mm砂粒，含量應(yīng)占50%以上）和砂礫（大于2mm砂粒含量應(yīng)占50%以上）各占50%左右的混合料，且質(zhì)地堅(jiān)硬、清潔、級(jí)配良好；砂礫料壓實(shí)后相對(duì)密度不低于0. 75；砂礫料的鋪料厚度、壓實(shí)方法、遍數(shù)和含水率等施工參數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鋪料碾壓試驗(yàn)確定；砂礫料應(yīng)平整，表面平整度宜不大于1cm/ 2m；砂礫料表面應(yīng)按設(shè)計(jì)要求作表面防滲處理，檢驗(yàn)合格后進(jìn)行襯砌混凝土板施工。

3.3復(fù)合土工膜施工要點(diǎn)

復(fù)合土工膜的施工在渠道襯砌中是質(zhì)量控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)，特別是復(fù)合土工膜的粘接缺乏科學(xué)、準(zhǔn)確的檢測(cè)手段，只能是通過觀察法、手撕法、檢漏法來確定粘接是否牢靠，因此對(duì)土工膜的質(zhì)量控制尤為重要。復(fù)合土工膜鋪設(shè)常見的問題及防治措施主要有以下幾方面：

鋪設(shè)施工應(yīng)在氣溫5℃以上，風(fēng)力4級(jí)以下，無雨無雪的天氣施工；土工膜搭接寬度不小于10 cm，自動(dòng)爬行焊接機(jī)控制熱度250℃～ 300℃，行走速度2～4擋，視當(dāng)時(shí)氣溫調(diào)節(jié)控制；粘接過程中和粘接后2h內(nèi)，粘接面不承受任何拉力；質(zhì)量檢查可通過目測(cè)觀察有無漏接，接縫有無燙損、褶皺、拼接是否均勻；檢漏法可采用充氣法，兩端封死充氣壓100 kPa，靜觀10分鐘，觀察真空表，如氣壓不降，不漏氣，接縫合格，否則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)；對(duì)于鋪設(shè)完成的復(fù)合土工膜要注意做好保護(hù)工作，以避免破損，尤其是已完工的混凝土襯砌周邊的預(yù)留復(fù)合土工膜，由于預(yù)留時(shí)間長，環(huán)境復(fù)雜，很容易造成大面積破損或者長度不足，這都需要進(jìn)一步修補(bǔ)，以達(dá)到工程要求。

3.4襯砌混凝土施工要點(diǎn)

渠道邊坡的混凝土襯砌的厚度薄、面積廣、難度大、外觀質(zhì)量要求高，因此施工中很容易出現(xiàn)振搗不密實(shí)、混凝土成形不規(guī)格、容易變形等問題，因此在施工中要注意：①安排專人負(fù)責(zé)混凝土布料，混凝土運(yùn)輸卸料時(shí)的自由下落高度應(yīng)不大于1.5m，采用螺旋布料器布料時(shí)，料位的正常高度應(yīng)在螺旋布料器葉片最高點(diǎn)以下，但不能缺料；采用皮帶輸送機(jī)布料時(shí)，料量分布應(yīng)均勻，控制布料厚度，松鋪系數(shù)應(yīng)根據(jù)坍落度的大小由試鋪確定；②襯砌混凝土模板邊緣及齒槽等部位采用襯砌機(jī)或振動(dòng)梁不易振搗密實(shí)，需要采用人工手持振動(dòng)棒輔助振搗；③振搗過后的混凝土表面基本平整，再由壓光輥進(jìn)行平整壓光，以便于后續(xù)精確抹面壓光。平整壓光約1～2 h后，混凝土表面水分稍散，再進(jìn)行抹面，以表面平整、出漿為宜，一般粗抹2遍。待混凝土初凝之后，終凝之前再人工進(jìn)行最后的壓光，消除表面氣泡，使混凝土表面平整、光滑、無抹痕；④拆模時(shí)間以不損壞混凝土成品為宜，拆模后等混凝土達(dá)到初凝，然后灑水及時(shí)用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)，并用土埂密封，養(yǎng)護(hù)天數(shù)不得少于14天。

4.結(jié)語

渠道襯砌技術(shù)在南水北調(diào)中線工程中應(yīng)用十分廣泛，積累了許多施工經(jīng)驗(yàn)，在施工過程中我們要嚴(yán)格控制工程質(zhì)量，落實(shí)工程每一個(gè)環(huán)節(jié)的檢查、驗(yàn)收，以保證早日順利通水。

馬彥亮,李紅斌.淺議南水北調(diào)渠道襯砌施工質(zhì)量控制.河南水利與南水北調(diào),2015, 3.