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)果見表2，土料中含有少量鈣質(zhì)結(jié)核、樹根、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)：全車共裝置了四套安全裝置，誤操作緊急制動(dòng)按鈕、布料小車行程控制安全系統(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?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、攤鋪過程中的水分損失，滿足碾壓時(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，開啟平倉(cāng)刮板車，將水泥土料攤鋪平整，最后開動(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%以內(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月開始施工，至2011年6月機(jī)械化坡面襯砌基本結(jié)束。施工過程中取樣檢測(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)均滿足設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表6。

表6 水泥土檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

6結(jié)束語

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）。