南水北調(diào)渠道襯砌水泥土施工綜述

摘要文章結(jié)合南水北調(diào)中線一期穿黃工程Ⅲ標(biāo)渠道襯砌墊層水泥土的施工應(yīng)用，對(duì)渠道襯砌水泥土配合比試驗(yàn)、施工方法等進(jìn)行了總結(jié)，供今后類(lèi)似工程施工參考。

關(guān)鍵詞渠道襯砌水泥土配合比試驗(yàn)施工方法

1工程概況

南水北調(diào)中線一期穿黃工程Ⅲ標(biāo)主要包括北岸河灘明渠和北岸連接明渠，全長(zhǎng)9.97km。北岸河灘明渠位于黃河北岸河灘上，分布長(zhǎng)度6127.50m（樁號(hào)9+336.47～15+463.97），為填方渠道，最大填方高度9.7m。渠道地基主要為砂壤土、粉細(xì)砂，樁號(hào)12+608以南為低漫灘渠段地基，在飽和水條件下存在地震砂土液化問(wèn)題，地基采用擠密砂樁進(jìn)行處理。渠道斷面為梯形，渠底寬8m，縱坡i=1/10000，內(nèi)外邊坡比均為1：2.25，在北岸河灘明渠段內(nèi)設(shè)計(jì)有水泥土墊層，厚度為10cm，水泥土墊層上依次鋪設(shè)保溫板抗凍脹、土工膜防滲和10cm厚聚丙烯纖維混凝土襯砌。渠道襯砌坡面水泥土采用水泥土襯砌機(jī)施工，要求表面平整度≤10mm/2m。

2渠道襯砌水泥土配合比試驗(yàn)

2.1渠道襯砌水泥土技術(shù)要求

水泥土施工應(yīng)考慮工程施工區(qū)域的差異，主要表現(xiàn)在常年最低溫度的變化及溫度的差異，對(duì)于輸水渠道，通常要求水泥土具有一定的抗壓強(qiáng)度、抗凍等級(jí)和抗?jié)B透能力等，本標(biāo)段渠道襯砌水泥土所用土料為輕粉質(zhì)壤土，控制干密度不小于1.5 g/cm3，水泥土設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1渠道襯砌水泥土技術(shù)要求

2.2原材料

水泥：水泥是無(wú)機(jī)膠凝材料，它在水泥土中起固結(jié)土粒、填充空隙的主要作用，是改變土料性質(zhì)的重要因素，也是水泥土具有建筑材料性能的根本。水泥土的性能隨水泥的礦物成份、摻量、水化發(fā)育等不同而不同。南水北調(diào)中線一期穿

黃工程Ⅲ標(biāo)水泥土采用焦作堅(jiān)固水泥有限公司生產(chǎn)的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)符合《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007標(biāo)準(zhǔn)要求；

粉煤灰：焦作華能沁北電廠生產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰，其品質(zhì)滿(mǎn)足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005Ⅰ級(jí)粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)要求；

外加劑：江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的JM-Ⅱ（緩凝、泵送）混凝土高效增強(qiáng)劑和JM-2000C(S)引氣劑。外加劑品質(zhì)檢測(cè)結(jié)果滿(mǎn)足《混凝土外加劑》GB8076-1997規(guī)范要求；

土料：土料是配制水泥土的基本原材料，質(zhì)量一般能占水泥土混合料的80%以上，所以土料在水泥土中具有舉足輕重的意義。土料可以是細(xì)顆粒的砂粒、粉粒和粘粒的混合物，也可以是包含礫石在內(nèi)的粗細(xì)�；旌衔�。根據(jù)水泥土需要達(dá)到的強(qiáng)度、抗凍性能及滲透系數(shù)等指標(biāo)要求，對(duì)土料的顆粒組分、有機(jī)質(zhì)、可溶鹽等均有一定的要求。南水北調(diào)中線一期穿黃工程Ⅲ標(biāo)渠道水泥土墊層所用土料主要為輕粉質(zhì)壤土，土料場(chǎng)由業(yè)主提供，土料檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2，土料中含有少量鈣質(zhì)結(jié)核、樹(shù)根、草根，施工時(shí)需篩選剔除。

表2土料檢測(cè)結(jié)果

2.3水泥土配合比試驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求的技術(shù)指標(biāo)，水泥土配合比試驗(yàn)分別選用膠凝材摻量10%、12%、14%，其中摻加粉煤灰20%，并摻高效減水劑和引氣劑，測(cè)試水泥土的最優(yōu)含水率、干密度、抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)、軟化系數(shù)、抗凍等級(jí)等指標(biāo)。其目的是確定滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及施工要求且經(jīng)濟(jì)合理的水泥土施工配合比，在保證工程質(zhì)量的前提下降低工程造價(jià)。水泥土試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3水泥土試驗(yàn)結(jié)果

3渠道襯砌水泥土施工

3.1水泥土襯砌機(jī)

行走系統(tǒng)：采用四個(gè)電機(jī)同步控制，運(yùn)用先進(jìn)的調(diào)速技術(shù)，在0～5m/min之間可隨意調(diào)整，使機(jī)械在行走過(guò)程中平穩(wěn)運(yùn)行，以避免搖擺晃動(dòng)引起的撓度變

形；

升降系統(tǒng)：升降系統(tǒng)采用四個(gè)獨(dú)立的液壓升降機(jī)進(jìn)行升降控制，精確調(diào)整各結(jié)構(gòu)尺寸，以適應(yīng)各種作業(yè)的邊坡比變化，滿(mǎn)足水泥土施工的要求；

布料系統(tǒng)：布料系統(tǒng)由三部分組成，一條寬650mm的主輸送帶，一臺(tái)與振動(dòng)碾連接的刮平調(diào)整板，一臺(tái)用于給主輸送帶供料的650mm寬的副輸送帶；

碾壓系統(tǒng)：碾壓系統(tǒng)由兩套重500kg獨(dú)立碾壓輥軸組成，輥軸直徑為φ500mm、寬度為1400mm，采用前后串聯(lián)布置，兩者間距為100mm，并采用拖掛式布置于主桁架下端，即可在碾壓過(guò)程中起到控制雍料厚度、填倉(cāng)補(bǔ)漏的作用，也可保證大面平整度；

安全系統(tǒng)：全車(chē)共裝置了四套安全裝置，誤操作緊急制動(dòng)按鈕、布料小車(chē)行程控制安全系統(tǒng)、振動(dòng)碾壓輥軸行程控制安全系統(tǒng)和失控防撞安全系統(tǒng)。

3.2水泥土襯砌碾壓試驗(yàn)

渠道襯砌水泥土設(shè)計(jì)厚度為10cm，為保證水泥土襯砌在一次攤鋪的條件下能夠滿(mǎn)足碾壓后的厚度及干密度符合設(shè)計(jì)要求，試驗(yàn)對(duì)水泥土松鋪厚度、碾壓遍數(shù)、水泥土含水率等施工技術(shù)參數(shù)采用蛙式打夯機(jī)和水泥土襯砌機(jī)分別進(jìn)行了碾壓試驗(yàn)，確定的施工參數(shù)，碾壓（夯壓）遍數(shù)與干密度關(guān)系曲線見(jiàn)圖1。

圖1 水泥土碾壓（夯壓）遍數(shù)與干密度關(guān)系曲線圖

3.3水泥土填筑施工

為了確保渠底襯砌水泥土及后續(xù)襯砌混凝土不遭受施工破壞，水泥土填筑施工先進(jìn)行渠道坡面水泥土襯砌，并將渠道坡面施工分為渠底齒槽、渠道坡面兩部分進(jìn)行施工，后進(jìn)行渠底水泥土填筑施工。

3.3.1渠道齒槽填筑施工

根據(jù)齒槽水泥土結(jié)構(gòu)形式，渠道齒槽分為齒槽底板、齒槽兩側(cè)邊墻。齒槽水泥土施工采用如下施工程序：

（1）開(kāi)始施工前，先進(jìn)行測(cè)量放樣，設(shè)置高程、樁號(hào)控制樁，檢測(cè)水泥土原材料及土料含水率，開(kāi)具水泥土配料單，并由監(jiān)理工程師簽字確認(rèn)；

（2）水泥土采用拌和站拌合、20t自卸汽車(chē)?yán)�運(yùn)，拌和站出機(jī)口含水率控制在24%左右，并根據(jù)當(dāng)天天氣狀況適當(dāng)調(diào)整，以彌補(bǔ)水泥土料在運(yùn)輸、攤鋪過(guò)程中的水分損失，滿(mǎn)足碾壓時(shí)水泥土含水率為21.1±1%的要求；

3.3.3、渠道坡面襯砌施工

水泥土施工前的測(cè)量放線、材料檢測(cè)、水泥土拌和控制、拉運(yùn)及水泥土施工完成后的檢測(cè)驗(yàn)收等與渠道齒槽水泥土填筑施工相同。水泥土拌和完成后，采用水泥土襯砌機(jī)進(jìn)行鋪土、碾壓，運(yùn)輸和卸料時(shí)間控制在1h左右，襯砌機(jī)布料小車(chē)移動(dòng)速度控制在8m/min，每個(gè)條帶布料寬度約為140cm，松鋪厚度控制在15cm，在每個(gè)條帶布料完成后，開(kāi)啟平倉(cāng)刮板車(chē)，將水泥土料攤鋪平整，最后開(kāi)動(dòng)振動(dòng)碾壓輥軸進(jìn)行水泥土料碾壓，水泥土料碾壓時(shí)輥軸上下行進(jìn)速度控制在4m～5m/min。第一條帶碾壓完成后開(kāi)啟水泥土攤鋪機(jī)行走系統(tǒng)，使設(shè)備水平前進(jìn)，同時(shí)控制相鄰兩個(gè)條帶搭接寬度為2cm～5cm。第2～N條帶的施工方法與之相同，直至該段水泥土填筑施工完成。

４渠道襯砌水泥土施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）水泥土拌和前檢測(cè)土料含水率，根據(jù)實(shí)測(cè)含水率計(jì)算水泥土配料單，確定加水量，并由監(jiān)理工程師簽字認(rèn)可后方能進(jìn)行拌和，對(duì)拌和均勻的水泥土及時(shí)進(jìn)行含水率檢測(cè)，拌和后含水率控制在最優(yōu)含水率±1%以?xún)?nèi)；

（2）影響水泥土拌和均勻性及碾壓效果的較大粘土團(tuán)塊應(yīng)予以剔除，壓實(shí)（夯實(shí)）后，干密度值不小于1.5g/cm3，離差系數(shù)應(yīng)小于0.15；

5工程應(yīng)用效果

南水北調(diào)中線一期穿黃工程Ⅲ標(biāo)渠道襯砌水泥土自2009年9月開(kāi)始施工，至2011年6月機(jī)械化坡面襯砌基本結(jié)束。施工過(guò)程中取樣檢測(cè)含水率、干密度1500組、大板取樣檢測(cè)抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)及抗凍等級(jí)各3組，檢測(cè)指標(biāo)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 水泥土檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

6結(jié)束語(yǔ)

南水北調(diào)中線一期穿黃工程Ⅲ標(biāo)渠道襯砌水泥土襯砌坡面的整體性好、表面平整度高、無(wú)錯(cuò)臺(tái)及水平施工縫，碾壓成型后的水泥土干密度，大板取樣的28d抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)、抗凍指標(biāo)等均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，取得了良好的施工效果。水

泥土襯砌機(jī)平均每天可完成75m左右的坡面水泥土襯砌施工，該施工方法在南水北調(diào)中線穿黃工程中得到了成功應(yīng)用，為類(lèi)似工程施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

1、《建筑材料水泥土》（1987年水利電力部）；

2、《水泥土材料試驗(yàn)方法》（1987年水利電力部）。