黄河河滩渠道衬砌水泥土防渗层施工技术

小浪底水利水电工程有限公司 刘晓艳

小浪底工程咨询有限公司 井 菲

黄河河滩渠道衬砌水泥土防渗层施工技术

小浪底水利水电工程有限公司 刘晓艳

小浪底工程咨询有限公司 井 菲

南水北调中线一期穿黄工程位于郑州市以西约30km处，于孤柏山湾横穿黄河，自南向北包括：南岸连接明渠、退水建筑物、进口建筑物、穿黄隧洞、出口建筑物、交叉建筑物、北岸河滩明渠及北岸连接明渠等主要建筑物。其中，北岸河滩明渠全长6 127.50m，上接隧洞出口渐变段，下连北岸连接明渠段，位于黄河北岸河滩上，为填方渠道，渠底宽度8m，采用合成纤维混凝土衬砌，土工膜防渗，渠坡铺设保温板抗冻胀。渠道地基主要为沙壤土和粉细砂。桩号12+608以南的低漫滩渠段地基，在饱水条件下存在地震砂土液化问题，故采用挤密砂桩进行处理，该渠段铺设有水泥土防渗垫层要求具有很高的技术含量。针对大面积的渠坡水泥土施工的特点，施工单位需要利用水泥土摊铺碾压进行大面积的渠坡的布料碾压连续施工。

一、水泥土衬砌机的技术要领

水泥土衬砌机主体采用一个大跨度的钢结构桁架，通过安装在桁架上的上下结构小车，分别完成渠道水泥土的布料、摊铺、整平和碾压。行走系统采用4台电机同步控制，沿轨道行走。升降跳坡系统采用液压升降调坡控制，可以精确调整水泥土机主桁架与作业面的相对位置，以适应各种作业面的坡比变化。

布料系统由3部分组成：一条主输送带，一台布料小车和一条用于给主输送带供料的副输送带。摊铺小车设置在主料的下部，利用钢丝绳牵引，螺旋分料器控制布料的厚度，振捣器进行振捣，压光滚进行整平碾压，可使成型后的水泥土表面密实平整。为确保施工过程的安全运行，全车共设置了4套安全系统，即误操作急停按钮、碾压控制安全系统、上下小车行程控制安全系统和主桁架行走控制安全系统。机械进场后，先进行主梁的拼装。主梁拼装完成后，用两台吊车分别在渠底和渠坡同时起吊放置于预先调平的轨道上。接着安装主输送带和布料小车。输送带黏接完成后，开始安装下部螺旋摊铺小车及振捣、碾压系统。最后完成整车的控制系统，并做好各部位的安全防护设施和限位装置。整机拼装完成后，开始初步运行调整。调整结束后，进行整机联动试车。经整车联动试车确认无误后，进行施工作业面。

二、水泥土垫层和水泥土衬砌施工

水泥土垫层施工宜在温暖季节施工，当日平均气温低于0℃时，应停止施工。雨季施工应特别注意天气变化，勿使水泥和混合料受雨淋，其关键控制环节是搅拌时间、含水率和水泥掺量。塑性水泥土的铺筑，从加水拌和至铺完，应在水泥初凝前完成。根据国家标准规定，水泥初凝时间不早于45min，而一般硅酸盐水泥初凝时间多为1～3h。各地施工经验证明，水泥土拌和料可在1h内铺筑和压实完毕。考虑到加水拌和时间及人工拌和铺筑的实际情况，每次拌和从加水至铺筑宜在1.5h内完成。塑性水泥土应按施工要求经过试验确定。

水泥土衬砌由衬砌机下衬砌小车完成，衬砌小车保持匀速连续工作，行走速度控制在3～5m/min，结合现场布料进行调整。经过试验，在原有500kg的振捣箱上增加260kg的重量双振碾压4遍能够完全达到碾压密实平整的要求。每个条幅的搭接长度以2cm为宜，过小容易造成搭接不牢固。坡脚和坡顶需要人工配合机械进行整平夯实。当布料厚度增大时，应减缓衬砌小车的行走速度，确保振捣碾压效果。

三、水泥土垫层坡面保温板施工和检查

水泥土垫层坡面验收合格后进行保温板的施工。铺设前先对地面再次进行检查，若发现平整度较差的断面，用水泥土进行夯实填平，以保证保温板与坡面紧密接触。保温板的尺寸有2.2m×0.8m、1m×0.8m两种规格，铺设为错缝铺设。铺设保温板时，有的部位需要截断，尤其是渠道底部的齿槽部分为异型尺寸，保温板的切割用裁纸刀、2m木尺、钢卷尺3样工具即可进行施工。保温板的固定采用“U”卡钉在卡钉在板与板的接缝处，“U”卡钉用铅丝加工成4cm宽、5cm长的钉子钉在水泥土垫层上进行固定，不宜采用木楔固定保温板，以免木楔松后顶破复合土工膜。位置放好后，将“U”钉从板上面钉入。铺设成后应保持板面完整，不得人为踩踏或放置重物。铺板完成后、铺设复合土工膜之前同样要对保温板的接缝、平整度进行检查。

四、复合土工膜施工试验

在复合土工膜施工之前，首先对复合土工膜的焊接工艺进行试验。试焊接1cm长的PE土工膜样品，采用现场撕拉检验试样。焊缝不被撕拉破坏，母材被撕裂，抗拉强度至少不能低于母材的80%，即为合格。准备工作完成后进行土工膜的焊接，焊接工艺机控制参数根据试验结论实施。夹膜焊缝检测采用充气法，并经监理工程师现场检测，缝间充气压力达到0.15～0.2MPa，保持1～5min，压力无明显变化，即为合格。对于虚焊、漏焊的接缝，应及时用热风焊枪进行补焊，并对补焊部位进行真空检测。焊缝合格后，将上层土工布用封口机缝合。

五、结论

随着现代化机械设备的日益先进，混凝土的质量也比以前提高了很多。仅就渠道衬砌混凝土来讲，从以前人工衬砌到现在大面积使用衬砌机施工，均在一定程度上有助于提高我国水利工程的整体质量。笔者相信，在南水北调西线工程、中线分支工程以及国内更多类似薄壁混凝土工程中，不论从混凝土质量、安全还是施工进度，使用衬砌机施工将会成为一种趋势。