南水北调渠道衬砌施工工艺和质量控制

所属栏目：水利论文
发布时间：2012-08-04 10:11:57  更新时间：2012-08-04 10:05:51

摘要：南水北调新卫三标是南水北调中线干线工程新乡卫辉段第三个施工标段，标段总长5.1km，其中渠道长3.9km。渠道距离长，过水断面大，南水北调工程施工组织与质量管理难度大，本文作者就如何做好渠道施工质量控制，从建立健全质量保证体系，注重做好施工中各工序质量控制进行阐述。

关键词：渠道施工 质量控制

Abstract: The Xinwei third section of South-to-North Water Diversion is the third construction section in Xinxiang Weihui section of the central line main part of South-to-North Water Diversion Project, with total length of 5.1km, and channel length 3.9km. Due to the long channels distance, and wide cross section, it is difficult to organize the construction and manage quality in the South-to-North Water Diversion Project. In the paper, the author expounds that how to do a good job on the qualiry control of channel construction from the establishment of the quality assurance system, and paying attention to quality control of each process.

Keywords: channel construction; quality control

中图分类号：TV732.6 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)

1、工程概况

本标段为新乡卫辉段第三施工标段，设计桩号为Ⅳ139+500～Ⅳ144+600，标段长度5.10km，渠道长度3.9km，起点渠底高程为90.790m，终点渠底高程为90.061m，内坡坡比为1：2，填方及半挖半填渠道外坡为1：1.5～1：2。渠道纵坡为1/28000，底宽为19m，为梯形断面。

渠道为全断面衬砌，渠坡衬砌厚度均为10cm，渠底为8cm。衬砌混凝土强度等级为C20，抗冻标号F150，抗渗标号W6。防渗采用规格为600g/m2的两布一膜。防冻采用聚笨乙烯保温板，阴坡(右岸)2.5cm, 左岸(阳坡)及渠底为2cm。渠道排水管采用φ150软式透水管，渗透系数≥0.1cm/s。并每16m设一道横向连通管，集水管周围回填粗砂，每16m设一个逆止排水阀。通缝每8m布置一道，半缝布置在每两道通缝中间位置。

2、施工用料来源

根据南水北调相关技术要求及规定，所采用的施工材料均需经报批合格并有生产资质的厂家出品的合格产品。施工时，从考察的原材料供货厂家中选择确定最优者供应材料，并将采用的各类材料厂家上报监理工程师审批，得到批准后用于施工。

渠道衬砌混凝土配比采用监理工程师批准的混凝土配合比，具体见下表：

3、衬砌机械设备配置

根据渠道衬砌施工的需求，主要需要的衬砌机械为：混凝土布料机、混凝土抹面机、混凝土成型机、振砂机、混凝土切缝机、土工膜焊接机等机械设备组成。

根据本标段渠道的坡长、坡度、垫层形式、施工部位等选用的衬砌机为山东蒙阴生产的PHB -23222C型渠道坡面混凝土自动布料机，PHZ-23000C型渠道坡面砼自动振捣成型机。

4、施工顺序

4.1测量放样

施工前放样，开挖基本成型后，再次放线，尽可能降低误差，确保边坡的准确性。

4.2坡面修整

放样结束后反铲削坡，随后人工精削坡，再用全站仪复测，确保成型后的边坡坡度准确，削坡后的平整度应不大于1cm/2m。

4.3粗砂垫层铺设

渠坡粗砂垫层采用粗砂，经机械压实，作为渠道衬砌混凝土的过滤层，可起到“排水滤土”保持土体稳定的作用;作为渠道土质边坡的找平层，改善和提高渠床与保温防渗层之间的加糙抗滑能力，并通过砂垫层的压力扩散作用，降低水压对渠床的压应力，减少渠道衬砌结构变形量。渠坡粗砂垫层厚度为5cm。粗砂垫层料应材质新鲜，抗风化力强，粒径小于0.075mm的颗粒含量应不超过5%，最大粒径小于5mm，要求级配良好， D15≥4d15, 且D15≥0.1mm。粗砂垫层压实后相对密度不小于0.75。

砂垫层铺设压实后进行检测，包括压实检测和平整度检测，确保合格。

4.4聚苯乙烯保温板铺设

聚苯乙烯保温板阴坡厚度为左岸(阴坡)为2.5cm,右岸(阳坡)及渠底(桩号IV139+500～IV139+684.3)为2cm。

进场的保温板进行检测，合格后用于工程实体。保温板人工铺设，铺设平整，拼缝严密，固定牢固。铺设完成后加强保护，避免人为损坏。

4.5复合土工膜铺设

渠道衬砌的复合土工膜为600g/m2(150g/m2—0.3mm—150g/m2)的长丝两布一膜，土工膜选用6m幅宽，横向铺设(垂直水流方向)，上游幅面压下游幅面。

复合土工膜连接顺序为：缝合底层土工布→热熔焊接土工膜→充气检验→缝合上层土工布。

复合土工膜铺设粘接结束后检测接缝，检测方法为目测法、现场检漏法和抽样测试法。目测观察有无漏接,接缝是否有无烫损褶皱，是否拼接均匀等;对全部焊缝用充气法进行现场检测。，焊缝为双条，两条之间留有约10mm的空腔。将待测两端封死，插入气针，充气至0.20Mpa，保压 5min，压力无明显下降即为合格，否则应及时检查、补焊;复合土工膜1000m2取一试样，作拉伸强度试验，要求强度不低于母材的80%，且试样断裂不得在接缝处，否则接缝质量不合格。

4.6混凝土衬砌

本标段边框模板采用10cm槽钢,安装前在槽钢底部每隔1m焊30cm钢筋作为模板水平方向支撑,安装时在每根钢筋处压砂袋对模板进行加固。坡脚齿墙沟槽与集水管沟槽之间采用M7.5砂浆砌砖作为临时支挡。

衬砌混凝土在搅拌站集中拌制，浇筑前技术人员及试验人员根据自己不同的分工**开仓浇筑手续，待**完成后进行混凝土拌制。

混凝土拌和好后用8m3混凝土罐车运输。根据配置的混凝土拌和系统及道路情况，一车混凝土运至施工现场需要10min，混凝土衬砌配置的混凝土罐车为3辆，相互运输间隔时间为45min，经过计算满足混凝土浇筑的需要。

混凝土浇筑前先调整衬砌机架的坡比，挂线控制机架高程，控制振动滚筒的高程与混凝土的设计高程相符(板厚与设计值的允许偏差为-5%～+10%，表面平整度用2m靠尺检查，允许偏差为：8mm/2m)。混凝土罐车放料经布料机卸料入仓摊铺完成后混凝土成型机振捣、压实。专人负责指挥衬砌机布料，布料顺序为从下到上沿衬砌机前进方向进行，下料时，避免罐车出料口及布料机受料口堵料。浇筑结束后抹光机抹平、提浆，随后人工用铁抹子压实抹光。

布料前质检人员现场对混凝土拌和物进行坍落度和含气量检测,混凝土熟料坍落度控制在60～70mm，既能保证正常布料,又可保证混凝土能稳定在坡面上,不出现滑移现象。布料时坡面虚铺厚度按照110mm进行控制。当齿槽处布满料, 输送箱内料为2/3时停止下料,开启振动器, 振捣5s后将布料机向前移动。

边坡混凝土衬砌施工是渠道衬砌施工的核心工作内容，它的工作进度主要由机械配置来决定，配备的衬砌机参数如下表所示。

PHB -23222C型衬砌机施工参数

衬砌成型后的混凝土在抹面时，抹光机抹面，对于边角部位不能进行收面的部位由人工进行压光收面。抹光机行驶速度应控制在5min/趟，机械抹面完成后间隔20min进行人工收面。

由于抹光机不能对坡脚、坡肩折点部位进行收面，故需要人工对边角部位采用抹灰刀整平压光。人工压光时，在人工收面桁架上进行。

人工收面时配置2m水平靠尺一把，以便在收面过程中控制平整度，坡肩的混凝土抹面过程中还要控制坡肩混凝土宽度及厚度，对折点部位挂线，确保折点线部位处于同一直线上，以保证混凝土外表的美观。人工收面3遍收面后即可达到要求。

衬砌混凝土人工抹面结束后进行养护，养护方式为在混凝土表面覆盖土工布进行洒水养护。洒水养护过程中为避免遗漏，防止水流过大，导致渠底齿槽积水过多影响混凝土施工质量，需安排专人进行洒水养护，确保覆盖土工布的混凝土表面在28天内随时处于湿润状态，同时根据气候条件适当增加养护周期。

混凝土衬砌完成后择机切缝。切缝在衬砌混凝土抗压强度为1MPa～5MPa时进行，切缝时以锯片不破坏两侧混凝土缝槽棱角，缝壁光滑为时间控制标准，避免大面积混凝土结构产生裂缝。经过试验切缝时间可按下表控制。

渠道边坡混凝土衬砌施工中，混凝土拌和物的质量将直接影响混凝土的施工质量，其中最为重要的是混凝土的坍落度，混凝土坍落度过小导致表面提浆困难，不能保证混凝土表面在人工收面后光滑;坍落度过大导致表面泌水过多，导致布料振捣时坡面混凝土易向渠底滑动而影响坡面顺滑度。控制好混凝土料的坍落度是控制渠道衬砌坡面的重要环节，因此在拌和站拌制过程中对混凝土各使用材料的配置用量控制混凝尤为重要。在混凝土拌制过程中试验人员及时有效的对骨料含水率等指标进行检测，以便及时调整用水量，确保衬砌混凝土施工质量。

5建立健全质量管理体系

在施工中秉承“百年大计，质量第一”的理念，贯彻“顾客满意，优质高效，改进创新，行业先进”的质量方针，建立、健全质量管理责任制和管理管理制度并在施工管理中加以落实。

在项目管理中项目负责人是质量第一责任人，技术负责人主抓技术和质量，以技术作为质量的基础，用技术来保证质量。现场施工组织和管理人员是直接责任人，层层落实职责，并签定质量责任书，形成人人有事做，事事有人管的局面。

6设置质量控制点

根据本工程的特点和工序设置质量控制点，制定管理制度和质量控制措施，对重点部位和关键工序加强控制。施工中以下几个方面需重点监控。

1)基础面是衬砌结构的基础，如松散不实，则衬砌结构易变形，基础面平整对确保高程准确，高程误差在满足规范要求，保证坡比和保证衬砌混凝土表面平整度的重要环节，所以施工过程中重点做好基础面的平整度和压实度的质量，保证基础面坚实平整。

2)砂垫层是调整坡面局部平整度和衬砌混凝土防冻胀变形的关键，保证粗砂垫层的铺设质量至关重要，施工中应严格控制砂垫层的压实度和平整度。

3)聚苯乙烯保温板是防冻胀的重要一环，其铺设质量是影响混凝土衬砌质量的重要因素，确保其铺设质量是保证混凝土衬砌质量重点。

4)复合土工膜的铺设和铺设后的保护，是施工过程中的质量关键点，土工膜是渠道衬砌成型后防渗的关键。首先保证土工膜质量合格。其次施工中加强管控和检测。再次是铺设焊接好的复合土工膜应加强保护，防止老化、褶皱、破损等，以免影响防渗效果。

5)加强控制混凝土原材料和混凝土拌和质量，严格按照配合比进行拌制，尽可能减少称量误差，确保混凝土熟料质量。衬砌施工中控制混凝土板面的平整，确保渠道断面糙率和外观质量。衬砌结束后加强覆盖养护，保持湿润，保证混凝土强度正常增长。湿润程度以不流水为宜某一面养护水浸入渠底造成基础弱化影响工程质量。

6)切缝是防止混凝土版面开裂，减少混凝土凝结硬化过程中的应力释放对混凝土裂缝的影响重要措施。因此，切缝成为预防渠道衬砌混凝土裂缝的重要措施。合理的选择切缝时间成为保证衬砌混凝土质量的关键。施工中应通过试切缝来确定。

7、结 语

大型渠道衬砌质量控制过程中的质量缺陷和质量通病，通过建立健全质量保证体系，施工中按照各工序特点加以控制，是可以大大降低，有些是可以消除的。目前渠道衬砌完成1km未发生边坡滑塌，板面未发现裂缝,证明质量管理措施可行，效果良好。

参考文献：

《渠道混凝土衬砌机械化施工技术规程》NSBD5-2006

《南水北调中线干线工程渠道混凝土衬砌施工操作指南(试行)》

《渠道混凝土衬砌机械化施工单元工程质量检验评定标准》NSBD8-2010