2.3 渠道衬砌施工
2.3.1 土渠衬砌施工
2.3.1.1 施工准备
南水北调工程中渠道衬砌工程包含的工序较多,本部分主要介绍土渠段渠道衬砌的施工准备工作,主要包括测量控制点布设、混凝土配合比。
1.测量控制点布设
渠道衬砌各道工序要求的精度较高,为保证建基面、衬砌面板的平整度,施工时应加强测量控制。
(1)根据提供的测量基准点加密渠道测量控制点和参考标高,200m左右一个控制点(渠道转弯处、桥梁两侧可适当加密控制点布设),梅花形布置。控制点的基础应相对稳定,位置应尽量选择施工干扰较小的地方,控制点布设示意图见图2-20。
图2-20 控制点布设示意图
△-轴线控制点;—渠坡控制点;○—分缝控制
(2)布设的控制点离渠道设计开口线外2~3m范围外,控制点相互能通视,保证视线的良好性。
(3)所有控制点应进行定期巡视,避免破坏,如有破坏应及时修复。
(4)定期校核测量控制点(一般为3个月或者半年),若发生变化应立即停止使用,并重新复测控制点范围内的渠道衬砌断面。
(5)施工前在监理工程师提供的测量控制系统范围内,建立渠道平面控制网。平面控制采用线形导线轴线法测定。渠道中心线的起止端用全站仪测定,施工中采用断面法放样,主要控制渠中心线、渠坡坡脚线、渠坡坡肩线及纵横分缝位置;施工放样高程采用水准观测,水准点满足三等控制要求。
2.混凝土配合比
南水北调中线干线工程渠道衬砌渠坡混凝土等级为C20W6F150,施工时应严格按照配合比设计要求进行施工配合比设计。在施工当中,还应重点关注以下内容。
(1)选择合适的坍落度和含气量。渠道衬砌混凝土抗冻指标为F150、抗渗指标为W6,为保证混凝土质量,应严格控制混凝土拌和物的坍落度、含气量等指标。渠道衬砌混凝土施工配合比应充分考虑混凝土的工作性能及耐久性,一般均掺加高效减水剂和引气剂。混凝土坍落度应根据渠道衬砌的施工方法确定,一般选用5~7cm或者7~9cm,含气量宜控制在3%~5%。
(2)严格控制混凝土的泌水。渠道衬砌混凝土为薄壁混凝土结构,混凝土的泌水若不能排除将导致混凝土表面强度降低,进而影响混凝土表面的抗冻性能。混凝土泌水造成塑性收缩是一个不可逆的变形,易产生混凝土塑性裂纹或裂缝,导致混凝土强度降低。控制混凝土泌水的主要措施如下:
1)选用混凝土泌水较小、流动度大的高效减水剂。如果配合比固定,在满足标准和使用要求的情况下,选用减水率合适的减水剂掺量,避免减水率过高造成泌水。
2)严格控制混凝土振捣时间,避免过振。另外,对于混凝土的性能控制,选取适当的控制点,使得控制有利于减小混凝土泌水。比如控制最大含气量,控制点可选在入仓口,将混凝土输送过程中含气量损失对泌水的影响降到最低。当仓面内已经出现了泌水,必须及时排除,其最有效的方法是真空吸水或用海绵等吸水性强的材料吸水,尤其在混凝土收面时更应该及时吸去泌水,便于混凝土收面,确保混凝土表面强度和外观质量。
(3)细骨料石粉含量。砂石骨料须选择规模较大、生产稳定的供应厂家。砂石骨料除了满足规范要求的各项指标外,应高度关注其石粉含量。经检测砂子的石粉含量在6%~10%时,混凝土的强度、抗冻性能均处于最佳状态。当砂子的石粉含量大于15%,混凝土中的惰性材料比例较高,会导致混凝土的抗冻性能有所下降。
(4)选用合理级配混凝土、严控水胶比和胶凝材料用量。渠道衬砌混凝土宜优先选用二级配。当设计有要求时,应严格执行设计要求。每立方混凝土胶凝材料宜控制在240~260kg,水胶比宜为0.46~0.48。
(5)粉煤灰用量。粉煤灰用量要严格按照施工配比要求进行称量,宜选用一级粉煤灰。
3.施工配合比调整注意事项
(1)减水剂、引气剂掺加宜优先采用电脑数控。减水剂、引气剂宜用水稀释后使用,提高外加剂的添加精度。减水剂稀释后的浓度宜为20%,引气剂稀释后的浓度为宜5%(根据不同的掺量选择合适的稀释浓度)。减水剂、引气剂的稀释应在试验人员在场时实施并留有记录,确保稀释过程质量受控。稀释后的减水剂、引气剂宜在短时间内用完,否则,减水剂、引气剂稀释液的浓度可能发生变化,影响混凝土拌和物质量的稳定性。稀释液若为悬浊液,应定期搅拌防止沉淀。
(2)混凝土每次开仓前,试验人员检测砂的细度模数、粗骨料超逊径含量和砂石骨料的含水率,相应调整砂率、实际骨料用量和用水量,并在试验室试拌的基础上开具施工配料单,配料单需经监理工程师签认。
(3)拌和楼正式生产前,应在试验人员、监理工程师见证下,进行混凝土生产性试拌,根据试拌结果(坍落度、含气量和和易性)验证施工配料单。
(4)拌和人员应严格按照最终确定的配料单拌和,不得随意改变材料用量。若混凝土拌和物不能满足工作要求或其他原因需要调整施工配料单,应及时通知试验人员及监理工程师。试验人员应出具相关配料单调整文件,并经监理工程师签字确认。调整时,应确保水灰比的偏差在规范要求范围内,混凝土坍落度的调整宜优先调整减水剂的用量。
2.3.1.2 渠床整理
渠床整理包括渠坡渠床整理、渠底渠床整理和基面防护。渠坡渠床整理包括渠坡粗削坡和渠坡精削坡,渠底渠床整理主要包括:渠底粗开挖、渠底精开挖。对于地下水位较高地段,施工前应先进行降水,保证渠床整理的干场施工。
1.渠坡粗削坡
渠坡粗削坡一般使用挖掘机,采用“先抽槽、后扩挖”的开挖方式。土渠渠坡粗削坡时,挖掘机的挖齿端头上宜焊接刮板,保证粗削坡的平整度。抽槽时,以50~100m为单位,沿渠道方向每隔约10m用挖掘机自上而下开挖一道约1m宽的槽子,抽槽过程用全站仪现场跟踪控制。
相邻两个槽子之间的坡面可直接用挖掘机自上而下挖除。当渠坡土积累到一定量后,将渠坡土转至坡脚位置,挖掘机装土,自卸汽车运至指定的堆放地。
2.渠坡精削坡
渠坡精削坡包括人工精削坡和机械精削坡,这里主要介绍人工精削坡。
人工精削在挖掘机粗削坡完成后进行。先在坡脚线和坡肩线上每10m设一控制标高桩,用细钢丝挂线,先削出一条基准线,并在基准线上的1/4、1/2、3/4处各设一个垂直坡面的高程控制桩,安排人工自上而下平行削坡作业,依此基准线人工精削坡至设计坡面。削坡自上而下进行,将削坡土清理至渠底,外运至指定地点。
3.渠底粗开挖
为避免挖掘机施工破坏渠坡预留的复合土工膜,坡脚位置的土体采用人工清理,范围约1m,将开挖土堆放至坡脚外侧2m左右,便于机械开挖时清除。挖掘机配合推土机开挖人工开挖预留部分渠底。使用推土机清理渠底建基面高程20cm以上的渠底土,挖掘机配合装车清运,完成一段距离后,使用挖掘机倒退法清理剩余渠底土至精开挖预留保护层高程(预留保护层控制在10cm以下为宜),并采用挖掘机装车清运至指定堆放地。
4.渠底精开挖
人工开挖渠底两侧1m范围的渠底,然后人工配合挖掘机倒退法开挖渠底中部(排水沟开挖同步进行)。边开挖边使用钢卷尺或钢尺等测量器具控制开挖的厚度,精开挖到位后,适时使用2m铝合金靠尺(或刮杠)检查平整度,并及时修整。开挖土达到一定量后,采用挖掘机装车运至指定堆放地。精开挖完成后,使用扫帚等清扫工具将基面浮土清扫干净,通过验收后及时进行下一道工序施工。
5.基面防护
(1)基面应尽量避免长时间裸露或暴晒,可采用彩条布、土工膜覆盖保护。
(2)基面应避免雨水冲刷,雨季前应合理布置排水通道,渠顶设置挡水梗;若出现强降雨天气,宜采用彩条布或塑料布遮盖基面。
(3)加强巡视,若发现雨淋沟应及时处理,避免雨淋沟越冲越大。
(4)低温季节不宜大面积精削坡施工,粗削坡预留保护层厚度应大于当地最大冻土深度。
6.超挖处理
超挖深度超过设计或规范允许值时,应进行补坡处理。当超挖面积较大,需补土填筑时,应采用专门夯具夯实,通过工艺试验确定夯具的夯实参数,应采用连环套打法,夯迹双向套压。
对于设计有砂砾石(粗砂)垫层的衬砌基础面,局部超挖垂直设计坡面深度不大于10cm的,用砂垫层找平;局部超挖垂直设计坡面深度大于10cm的,用M5砂浆找平后再铺砂垫层。
2.3.1.3 永久排水系统
永久排水系统主要包含软式透水管配合粗砂排水系统排水沟槽开挖,排水板排水系统排水沟槽开挖,软式透水管铺设,排水板铺设,三通、四通安装,粗砂填筑及振捣,逆止阀安装,齿槽开挖。
1.软式透水管配合粗砂排水系统排水沟槽开挖
基面开挖到位后,测量放线确定沟槽的开挖边线,可采用挂线或者洒白灰等措施标识、控制沟槽位置,一般纵向每30m实测一次槽底高程,横向每道沟槽实测两点,保证沟槽的位置正确。开挖时采用小型挖掘机配人工开挖方式进行,人工使用铁锹、洋镐开挖。将开挖出的土转至坡脚位置,随渠道削坡土转运至制定堆放地。
2.排水板排水系统排水沟槽开挖
水泥改性土基面排水板排水系统排水沟槽开挖分人工开挖和刻槽机开挖两种,本次主要介绍人工开挖。
基面开挖到位后,测量放线确定沟槽位置,待测量定位后,采用手持切割机切边,切边深度宜不大于排水沟槽深度为准,而后使用洋镐等工具挖除槽内土体。人工清理开挖土至坡脚部位,随其他开挖土由小型挖掘机装车清运至指定堆放地。
3.软式透水管铺设
排水沟槽开挖验收完成后,在沟槽底部铺设符合设计要求的粗砂并压实。按照管沟节点、三通、四通的位置裁剪长度合适的软式透水管。人工铺设软式透水管,同时使用钢尺等测量工具定位并人工调整软式透水管与沟槽侧壁的距离至设计及规范要求,并及时间隔2m左右采用粗砂包裹固定,保证顺直度。三通、四通与透水管连接后外部用土工布包裹,包裹长度不小于50cm,待捆扎验收合格后,及时回填沟槽。
4.排水板铺设
根据设计的人字形或十字形角度下料,以保证排水板衔接紧密,排水板包裹土工布,从坡顶向坡脚铺设,包裹土工布之间采用织物编织连接成一体。排水板铺设要整齐平整、紧贴基面、固定牢固、不得出现局部悬空现象,排水板沟槽局部不平整部位可采用粗砂找平或按照设计要求处理;包裹土工布之间采用织物编织连接成一体,应完整无破损。
5.三通、四通安装
软式透水管的端部扣入三通、四通内,使软式透水管端部达到三通、四通连接段底部,安装完成后,在软式透水管外部包裹一层土工布,并采用22号(直径约为0.7mm)铅丝固定牢靠,透水管接头见图2-21。
图2-21 透水管接头
6.粗砂填筑及振捣
(1)铺砂。采用装载机或者小型运输车辆将粗砂运至渠顶并倾倒至坡面。渠底管沟粗砂一般随渠底精开挖由小型运输车辆转运至渠底,并分格堆放,否则可采用进占法用砂砾料或粗砂铺设一条运输道路运输粗砂,避免扰动渠底基面。人工将粗砂均匀填入沟槽内。
(2)振砂。使用振捣棒振捣密实,局部不平整部位补砂并用平板振动器压实整平。注水振捣时边注清水边振捣,注水量以振捣后表面无明水为宜。振捣棒的插入深度以振捣棒端部距离管沟底部约5cm为宜,避免振捣棒碰触土质基面。
振捣完成后,按照规范要求的频率做相对密度检测工作,满足要求后方可进行下一道工序。
(3)质量控制要点。除上述施工方法中提到的质量控制要点外(如振捣、密实度等),还要注意以下事项:粗砂压实施工前,应先做工艺性试验,确定压实设备的选型、规格、振捣间距、振捣时间等施工参数;严控料源的稳定性。在施工中,若原有施工参数不能满足压实指标要求,不可盲目增加振捣次数,应立即检测指标参数;若指标参数发生改变,应重新做工艺试验确定施工参数。粗砂应按批次或者对材料有疑问时检测,确定指标参数是否发生变化;压实设备操作人员应培训合格后上岗,并保持人员相对稳定。
7.逆止阀安装
逆止阀安装分为混凝土浇筑前安装和混凝土浇筑过程中安装。
(1)混凝土浇筑前安装。根据测量定位确定逆止阀连通管对应的位置,使用剪刀或者裁纸刀等工具将符合土工膜裁成与逆止阀连通管相匹配的圆洞。手工配合钢丝刷将洞口向外10~20cm的粘接面上的土工布清理干净,使用热风枪清除残留的丝线。为保证逆止阀与土工膜的粘接面宽度,可预先裁一块开口尺寸15cm以上的环形同材质土工膜与逆止阀的托盘粘接,同时将逆止阀与托盘粘接紧密。粘接面上分别涂抹一定厚度的KS胶,将逆止阀的连通管放入预留的连通管内,将粘接好的托盘与原复合土工膜的粘接面黏结,采用手压或者其他工具将压紧,保证粘接紧密。
(2)混凝土浇筑过程中安装。
1)标记位置。在逆止阀位置的复合土工膜上粘贴50cm×50cm的保温板或其他材料,避免混凝土污染复合土工膜,影响粘接质量。
2)裁口、撕表层土工布。混凝土布料振捣后,找出逆止阀对应的位置,将覆盖的混凝土清除干净。
3)粘接逆止阀托盘。参照“(1)混凝土浇筑前安装”中的“粘接逆止阀托盘”的方法施工。
4)托盘与原复合土工膜粘接。参照“(1)混凝土浇筑前安装”中的“托盘与原复合土工膜粘接”的方法施工。
5)回填混凝土。逆止阀安装完成后,使用铁锹等将逆止阀周边用混凝土填平,并采用平板振捣器振捣密实。振捣时,注意不可碰撞逆止阀。
8.齿槽开挖
齿槽开挖一般随渠坡排水系统一同实施。附近有纵向排水沟槽的齿槽一般在砂砾石(粗砂)垫层完成后开挖。齿槽开挖的施工方法和质量控制要点与永久排水系统的排水沟槽开挖方法和质量控制要点基本一致。
(1)质量保证要点。南水北调中线干线工程一般在坡脚处设有抗倾覆混凝土齿墙,齿墙的浇筑随坡面混凝土一同浇筑,齿槽开挖一般随渠坡排水系统一同实施。附近有纵向排水沟槽的齿槽一般在砂砾料垫层完成后开挖。齿槽开挖的施工方法和质量控制要点与永久排水系统的排水沟槽开挖方法和质量控制要点基本一致。
齿槽部位若受渠坡衬砌洒水养护等浸水扰动,应按设计要求将扰动部分全部挖除。扰动部分挖除后,导致齿槽开挖尺寸超过设计的,应与监理工程师、设计人员确认齿槽部位的土工膜、混凝土浇筑等工序的处理方案。
(2)永久排水系统工序质量自检内容。永久排水系统工序自检的主控项目有沟槽开挖与回填、透水管铺设、集水箱、逆止阀安装一级沟槽位置等四项,一般项目有沟槽开挖宽度、管底高程偏差、管周围砂垫层厚度以及土工布的纵向及周边搭接长度等检验内容,其质量标准见表2-11。
表2-11 永久排水系统工序质量检验
9.质量保证要点
一般需将逆止阀与透水管连接、逆止阀与土工膜的粘接、拍门式逆止阀的拍门安装方向、球形逆止阀的球下橡胶止水垫安装作为质量控制要点。
(1)为了保证逆止阀与土工膜的粘接面宽度,可预先裁一块开口尺寸15cm以上的环形同材质土工膜与逆止阀的托盘粘接,同时将逆止阀与托盘粘接紧密。
(2)托盘与原复合土工膜粘接。在粘接面上分别涂抹一定厚度的KS胶,将逆止阀的连通管放入预留的连通管内,将粘接好的托盘与原复合土工膜的粘接面黏结,采用手压或者其他工具将压紧,保证粘接紧密。
(3)逆止阀通过连通管与透水管连接,粗砂振捣过程中应采取有效的措施确保连通管位移在规范要求范围内。砂砾料(粗砂)垫层施工时,一般采用土工布或其他材料将连通管管口包封,避免砂砾料(粗砂)等杂物进入。
(4)KS胶的粘接温度、厚度应通过工艺试验确定,粘接强度应委托有检测资质的单位检测,以验证施工工艺的可行性。粘接面上土工布的清理直接影响粘接面的干洁度,宜按照上述施工方法施工,确保清理干净。
(5)渠坡逆止阀为拍门式逆止阀,渠底逆止阀为球形逆止阀。拍门式逆止阀的安装方向应符合图纸和产品说明书的要求。
(6)设有双层排水的逆止阀应按设计要求和监理工程师批准的施工方案施工。若设计要求将底层排水直接排入渠道的,安装逆止阀时应重点控制与逆止阀连接的PVC管的连接质量,确保其底层排水能直接排入渠道,避免将底层排水引入到上层排水中产生顶托破坏。
2.3.1.4 砂砾料垫层
1.渠坡人工铺设压实
(1)坡面检查。砂砾料(粗砂、细砾质量配合比为1:1)铺设之前,应检查坡面平整度,严禁欠挖,对超挖部分,应按设计要求进行处理。待处理完成以后,经监理工程师组织验收合格后方可进行铺设砂砾料施工。
(2)测量控制。人工铺设砂砾料(粗砂、细砾质量配合比)的高程控制与人工精削坡测量控制类似。砂砾料虚铺完成后,可利用坡面控制桩挂线检查高程,厚清薄补,压实完成后,使用测量仪器校核坡面高程。
(3)原材料检测。检查粗砂、细砾的粒径、质量是否符合设计要求,未经监理工程师检查同意的原材料,不得用于施工。
(4)工艺试验及作业指导书。砂砾料垫层工艺试验应在监理工程师批准的施工方案基础上,目的是为了确定合理的施工参数,给资源配置提供较为合理的依据,确保又好又快地完成各道工序施工,进而形成流水作业,提高施工质量和生产效率。
砂砾料垫层一般采用平板振动器压实,工艺试验应确定振动的功率、含水率、虚铺厚度(压实系数)、压实遍数、行走速度等参数。施工中,若材料的技术指标有波动,需及时重新做压实试验,调整施工参数。
施工参数一经确定,不得随意改变。主要人员应保持稳定,若发生变化,应重新做工艺试验,确定施工参数。施工中,随着工程的进展,施工单位技术、质检部门应结合工艺试验和现场实际情况及时修订作业指导书。
(5)施工方法。
1)画线分幅。在作业面上铺设方钢控制厚度及高程,方钢间距一般为4m,利用基面上设置的测量控制桩控制方钢的高程。
2)摊铺。渠坡砂砾料摊铺时,使用装载机或小型运输车运输砂砾料至坡肩位置,并按照分幅堆放成堆。人工使用铁锹或者自行加工的刮板等设备将砂砾料自下而上摊铺,并使用刮杠等工具初步整平,厚清薄补。
施工中应加强测量、检查工程,可采用钢钎插入法或挂线校核法检查控制,测量人员及时校核砂砾料顶面高程。
3)整平压实。使用刮杠沿方钢向下刮平,并使用平板振捣器或振捣梁压实。
坡比为(1:2)~(1:3.5)的边坡摊铺25~40cm厚的砂砾料,可在坡肩安设人工辘轳,利用钢丝绳牵引振动梁进行分层振实。振动梁由坡脚向坡肩分层振实,每层填筑厚度不大于15cm,压痕的搭接宽度应不小于50cm。
平板振捣器压实时,应采用进退错距法,压痕的搭接宽度宜大于振动器宽度的1/3。砂砾料垫层厚度大于25cm时,宜分层布料压实。
4)相对密度检测。压实完成后,实验人员按照规范要求频率做相对密度检测,压实合格且垫层高程符合规范、设计要求后方能进行下一道工序施工。
(6)质量保证要点。
1)质量控制网。在作业面上可铺设方钢控制厚度及高程,方钢间距一般为4m,利用基面上设置的测量控制桩控制方钢的高程。
2)摊铺质量控制。施工中应加强测量、检查工作,可采用钢钎插入法或挂线校核法检查控制,测量人员及时校核砂砾料顶面高程。
3)整平压实。振动梁由坡脚向坡肩分层振实,每层填筑厚度不大于15cm,压痕的搭接宽度应不小于50cm。刮平、压实过程中,随时使用2m靠尺检查垫层表面平整度。
4)相对密度检测。压实完成后,试验人员按照规范要求频率做相对密度检测,压实合格且垫层高程符合规范、设计要求后方能进行下一道工序施工。
5)及时检测材料各项指标,严控料源的稳定性。施工中若原有施工参数不能满足压实指标要求,不可盲目改变施工参数,应重新检测指标参数;若实测指标发生改变,应重新做工艺试验确定施工参数。
6)砂砾料应按批次或者对材料有疑问时检测,确定材料是否发生变化。
7)压实设备操作人员培训合格后上岗,并保持人员相对稳定。
8)砂砾料垫层厚度较大的(20cm以上),或者超挖部位较深采用砂砾料回填的需分层压实。用作反滤料系统的砂砾料的技术指标应符合设计要求。
9)砂砾料压实过程中应注意保护逆止阀连通管,避免其发生过大位移,压实完成后,宜校核逆止阀连通管的位置,发现偏差及时处理。
10)交叉作业时,砂砾料垫层铺设应在排水管沟槽粗砂压实后实施。
11)采用装载机配合人工铺料时,应分段放置挡板,防止骨料分离。
12)砂砾料的含水率应接近最优含水率,砂砾料过干时,可边洒水边压实,洒水量要适宜。
2.渠坡机械铺设压实
(1)测量控制。铺砂机按照铺料方向划分为两种类型:第一种铺砂机是沿渠坡方向自上而下刮砂铺砂,第二种铺砂机是沿水流方向一次性铺设到位。两种铺砂机测量控制的共同点是轨道和机架的扰度,控制方法参照削坡机控制方法。第一种铺砂机铺设砂砾料的精度和平整度稍差一点,铺设完成后宜利用坡面控制桩挂线检查高程,厚清薄补。第二种铺砂机铺设砂砾料的平整度和精度相对较好,但是容易出现局部材料不足,施工中应及时补平。压实完成后,均需使用测量仪器校核坡面高程。
(2)施工方法。
1)轨道安装。轨道一般由方钢和钢板焊接加工而成,每节轨道的长度3~6m不等。轨道宜采用钢钎固定。为了保证轨道的稳定性,应首先确定地基承载力是否满足机械运行要求,否则应采取加固措施(如增加混凝土垫层、加大轨道与基础的接触面积等)。
2)设备就位及调试。轨道加固完成后,采用吊车辅助安装削坡机。设备就位后,使用测量仪器将削坡机的机架调整到与设计坡比一致并校核削坡机的挠度。
3)摊铺。设备调试完成后,方可进行摊铺、压实等施工。摊铺时,将合格的砂砾料运至渠顶坡肩处,使用刮砂振砂机依次自上而下摊铺至满足工艺试验确定的虚铺厚度,也可以使用布料机或摊铺机由坡脚向坡肩将垫层料摊铺在渠坡上。布料机或摊铺机布料时,砂砾料通过皮带由自行式滑动刮刀分料至侧面的分仓料斗,分仓料斗装满后,开动机械向前推进。
施工中应加强测量、检查工作,可采用钢钎插入法或挂线校核法检查控制,测量人员及时校核砂砾料顶面高程。
4)整平压实。铺砂振砂机自带有平板振捣器,布料机或摊铺机布料完成后,采用人工整平压实。
渠道坡脚、渠道与建筑物交叉等部位垫层填筑,采用人工连环套打夯填方法。夯压夯1/3夯径,行压行1/3夯径,使平面上夯迹双向套压。分段、分片夯压时,夯迹搭接的宽度应不小于10cm。
施工时,随时使用2m靠尺检查砂砾料垫层的平整度,若发现平整度不足,及时修整。
5)相对密度检测。压实完成后,试验人员按照规范要求频率做相对密度检测,压实合格且垫层高程符合规范、设计要求后方能进行下一道工序施工。
(3)质量保证要点。机械铺设压实除按照上述人工铺设压实的要求施工和控制外,还应做好下列工作:
1)使用机械摊铺、压实时需要严控轨道的稳固性和准确性。
2)铺砂振砂机、布料机、摊铺机宜定期校核其挠度,一般每一个作业循环开始前均应校核其挠度,作业过程中,若发现挠度出现偏差应及时校核调整。
3.渠底铺设压实
(1)测量控制。与渠坡测量控制类似。
(2)工艺试验。参见2.3.1.4节。
(3)施工方法。渠底砂砾料(粗砂、细砾)垫层一般随渠底精开挖同步施工,采用小型运输车辆转运至渠底,并分格堆放。若不能随渠底精开挖同步,则需要在精开挖完成后,采用先铺垫一条运输道路后,由小型运输车辆转运至渠底,并分格堆放。
1)画线分幅、整平。在作业面上铺设方钢控制厚度及高程,方钢间距一般为4m,利用基面上设置的测量控制桩控制方钢的高程,使用刮杠沿方钢方向刮平。
2)摊铺、整平。使用推土机采用进占法依次摊铺砂砾料并粗略整平。施工时宜分段进行铺料,一般每段不小于100m。
3)压实。渠底砂砾料(粗砂、细砾)垫层一般采用平板振捣器或振动碾压实,根据碾压试验选用的压实机具及确定的施工参数组织施工。
4)相对密度检测。压实完成后,试验人员按照规范要求频率做相对密度检测,压实合格且垫层高程符合规范、设计要求后方能进行下一道工序施工。
(4)质量保证要点。
1)参照渠坡砂砾料(粗砂、细砾)垫层人工铺设压实的质量控制。
2)高程控制。在作业面上铺设方钢控制厚度及高程,方钢间距一般为4m,利用基面上设置的测量控制桩控制方钢的高程,使用刮杠沿方钢方向刮平。
3)摊铺、整平控制。使用推土机采用进占法依次摊铺砂砾石并粗略整平。施工时宜分段进行铺料,一般每段不小于100m。
4)压实。渠底垫层料一般采用平板振捣器或振动碾压实,根据碾压试验选用的压实机具及确定的施工参数组织施工。
5)相对密度检测。压实完成后,试验人员按照规范要求频率做相对密度检测,压实合格且垫层高程符合规范、设计要求后方能进行下一道工序施工。
6)机械摊铺时,应采用进占法,避免碾压破坏建基面。
4.砂砾料垫层质量要求
砂砾料垫层工序自检的主控项目有垫层压实、铺料厚度、垫层高程等三项检验项目,一般项目有垫层宽度、垫层坡长、垫层边坡以及砂砾料垫层表面平整度等四项检验项目,其质量标准见表2-12。
表2-12 砂砾料垫层工序质量检验
2.3.1.5 保温板铺设
1.铺设前的准备
(1)原材料检测。运到现场的保温板应是经检验合格的,按照设计要求应检测保温板的密度、导热系数、抗压强度等指标。
(2)上道工序的检查。保温板铺设前,应检查上道工序是否经过验收合格和上道工序的保护情况。当保温板铺设在砂砾料或粗砂上时,应检查砂砾料或粗砂的平整度;当保温板铺设在改性土上时,应检查改性土的平整度和改性土的坡面保护情况。若检查发现问题,应按相关程序处理。
2.施工方法
(1)保温板运输与现场存放。装卸保温板要轻搬轻放,防止碰损。装车不宜过高,应平层整齐码放。保温板与绳索接触的边角部位采取防护措施,防止绳索损坏保温板。随车人员严禁吸烟,注意防火。
保温板到达施工现场后,选择地势相对较高、平整干燥处平层码放整齐。及时用苫布苫盖,并挂标识牌,标明产品名称、产地、规格、指标、使用部位等。施工现场不宜存放过多保温板,应根据保温板铺设进度领用。
(2)设置控制线。控制线可利用渠坡削坡(渠底清基)在坡肩、坡脚以及坡面(渠底)上设置的高程控制桩挂设,并作为渠坡(渠底)复测保温板高程的控制基线。
(3)保温板铺设。渠坡保温板铺设应自下而上,沿渠道轴线方向有序错缝铺设。铺设中,随时使用敲打法检查保温板与建基面是否紧贴密实,用目测法查看大面是否平整,块与块之间接缝是否紧密顺直。
保温板铺设人员必须穿软底鞋,铺设现场禁止吸烟,严禁烟火。保温板铺设过程中易出现缝隙较大、局部悬空、空鼓等现象,因此施工中注意以下几点:
1)为使渠坡和封顶板的保温板紧贴,裁剪时,根据设计尺寸将坡肩与坡面处保温板的接触面切成适宜角度。
2)保温板铺设过程中,应及时更换破损严重的保温板,遇到保温板尺寸不合适或折断损坏造成边缘不整齐的,可用密齿锯或壁纸刀结合钢板尺裁剪边缘,使保温板符合使用要求。
3)保温板应紧贴基面铺设,若出现局部悬空现象,可采用粗砂找平基面。
4)弧线段渠坡宜选择规格尺寸较小的保温板,固定点数宜适当增加,若板缝较大,可裁剪尺寸合适的保温板填充密实。
(4)保温板的固定。每一块铺设完毕后,及时使用长度适宜的U形钢钉及时固定,U形钢钉顶部应低于保温板面2mm左右;每块保温板不少于3个钉固定,呈梅花形布置,以保温板稳定不翘起为准;严禁直接踩踏施工完毕的保温板。保温板铺设图见图2-22。
图2-22 保温板铺设图
保温板固定的钢钉应根据不同基面选择不同的长度和数量。土质基面U形钢钉的长度一般以钉入基面7cm左右为宜;砂砾料垫层厚度小于10cm的,U形钢钉的长度一般以钉入土质基面5cm左右为宜;砂砾料垫层厚度大于10cm小于20cm的,U形钢钉的长度一般为15~20cm;渠坡与封顶板保温板衔接处不能跨缝固定,以防破坏复合土工膜;渠坡最底排保温板的U形钢钉数量宜适量增加。
3.质量保证要点
保温板的主控项目是保温板铺设(施工质量)和保温板厚度(材料质量)。保温板铺设要求整齐、平整、紧贴基面,不得出现局部悬空现象,不得在板上人为踏踩、放置重物,保温板厚度的允许偏差±1mm。除上述施工方法保证质量外,还要注意以下几点:
(1)封顶板位置若出现超挖,应按设计要求使用原状土、水泥土或水泥砂浆回填找平,严禁使用粗砂或砂砾料等透水材料找平。
(2)渠坡与齿槽衔接处的砂砾料垫层易出现滑落现象,应先将砂砾料(粗砂)垫层处理合格,再铺设保温板。
(3)成品保护。保温板铺设完成后要设专人看护,严禁烟火,电气焊要远离保温板作业;严禁人为踩踏和堆放重物。
2.3.1.6 土工膜铺设
1.渠坡土工膜铺设和焊接
(1)原材料检验。复合土工膜施工前,应按照相关规范要求对复合土工膜的质量进行检测,还应对粘接用的KS胶的质量进行检查。经检查合格并报监理工程师同意后,方可用于施工。
(2)上道工序的检查。复合土工膜铺设前,应检查上道工序是否经过验收及上道工序的保护情况。若由于保护不到位导致上道工序出现质量问题(如铺在基面上的土工膜,其基面出现雨淋冲沟;铺在保温板上的土工膜,出现保温板破损等),应按程序处理后,方可进行本道工序施工。
(3)工艺试验及作业指导书。复合土工膜的工艺试验应以监理工程师批准的施工方案为基础,目的是为了确定合理的施工参数,给资源配置提供较为合理的依据,确保又好又快地完成各道工序施工,进而形成流水作业,提高施工质量和生产效率。
复合土工膜接缝热熔焊接一般采用热合爬行机焊接,工艺试验要确定不同环境温度、湿度条件下的焊接温度、行走速度(焊机的挡位)等。每班作业前应先做工艺试验确定当天环境条件下的施工参数。
复合土工膜的粘接一般采用KS胶,工艺试验结果应委托有资质的单位检测相关指标,确定施工参数。施工过程中应严格执行工艺试验确定的施工参数。
施工参数一经确定,不宜随意改变。主要人员如机械设备操作人员、焊(粘)接人员等应保持稳定。若焊(粘)接人员、材料厂家发生变化,应重新做工艺试验,确定施工参数。施工中,随着工程的进展,施工单位技术、质量部门应结合工艺试验和现场实际情况及时修订作业指导书。
(4)施工方法。除新、老土工膜连接确实无法采用热熔焊接时,可采用KS胶粘接,其他部位的土工膜连接应采用热熔焊接。
1)铺设、临时固定。复合土工膜由坡肩自上而下滚铺至坡脚,坡肩预留约80cm(预留长度宜根据不同的设计要求及固定方法确定),渠底结合部位预留不小于70cm。铺设过程中可在坡肩位置用编织袋装沙土(或其他方法)覆压,随铺随压,以防止复合土工膜滑移。
为避免复合土工膜铺设过程中出现褶皱或空鼓现象,每一幅复合土工膜铺设完毕后,需留足两幅复合土工膜的搭接宽度(10~12cm),整平并在坡肩、坡脚位置采用重物临时固定压紧。
2)焊接施工。复合土工膜铺设完成一段距离后,及时实施焊接施工。渠坡复合土工膜焊接顺序为:缝合底层土工布→热熔焊接中层土工膜→缝合上层土工布。每班焊接施工前须进行工艺试验,确定施工参数。
土工膜的焊(粘)接人员须培训合格后持证上岗并保持稳定。施工时注意以下几点:
a.土工膜接缝热熔焊接一般采用热合爬行机。每天施工前应先做工艺试验,以确定当天焊机的温度、速度等工作参数。一般焊机温度控制为300~380℃,行走速度控制为1.5~2.5m/min。
b.环境气温5~35℃比较适宜焊接。气温低于5℃时,为保证焊接质量,必须对搭接面进行加热处理。
c.土工膜焊(粘)接前必须将土工膜焊接面上的尘土、泥土、油污、水汽等杂物清理干净,保持焊接面清洁干燥。多块土工膜焊接时,接缝应相互错开100cm以上,焊接形成的结点应为“T”字形,不得为“+”字形。土工膜焊接应上游膜压下游膜。渠坡复合土工膜不应出现横向焊缝。
d.双焊缝焊接的焊缝宽度为2×10mm,搭接宽度10cm(允许偏差为0~2cm)。施工中应防止发生漏焊、烫伤和褶皱等缺陷。土工膜接缝焊接强度不得低于母材的80%。在焊接过程中和焊接后2h内,焊接面不得承受任何拉力,严禁焊接面发生错动。
e.当施工中焊缝出现脱空、收缩起皱及扭曲鼓包等现象时,应将其裁剪剔除后重新进行焊接。出现虚焊、漏焊时,用特制焊枪补焊。土工膜焊接见图2-23。
图2-23 土工膜焊接
3)固定。待充气检测合格后,需再次整平复合土工膜并及时固定。复合土工膜的固定主要采用开槽埋土法或钢钎配合钢管法两种,开槽埋土法较为稳固。
4)整平。土工膜固定完成以后,应对铺设的土工膜进行整平。尤其是圆弧段的复合土工膜,应对铺设时出现的褶皱进行裁剪焊接或者将褶皱集中整平后采用KS胶平铺粘接在复合土工膜上。
2.质量保证要点
复合土工膜的主控项目是搭接宽度,焊(粘)接质量。
(1)复合土工膜焊接前应检查外观,若存在沙眼、破损、孔洞等缺陷应修补,修补方法参照土工膜粘接施工,粘接范围为破损部位向外扩张10~20cm。
(2)焊缝采用打压充气试验检测,应尽量减少打压充气试验次数。针孔要用记号笔标记清除,联合验收完成后,应及时采用土工膜用KS胶粘接修补。
(3)用钢尺控制复合土工膜搭接宽度,偏差标准为0~2cm。
(4)复合土工膜铺设应平顺、整齐、无褶皱、无绷紧、与基础面之间应压平紧贴、避免架空。
(5)封顶板、齿槽部位、仓位两侧的土工膜预留部位应采取保护措施,避免裸露在空气中导致预留土工膜的老化。封顶板、齿槽部位和仓位侧面在短期内不能施工的预留土工膜可采用彩条布等包裹埋入土体中;仓位侧面预留土工膜短期内进行施工的,可以采用包裹彩条布等措施临时保护。
3.渠坡复合土工膜固定和仓位支护
(1)固定。
1)开槽埋土法。开槽埋土法宜配合路缘石的沟槽实施,首先测量放线确定沟槽的位置;然后采用小型挖掘机、开槽机或人工开挖沟槽;最后在复合土工膜焊接完成后,将复合土工膜放入沟槽内,回填土并压实。土工膜固定见图2-24。
图2-24 土工膜固定
2)钢钎配合钢管法。钢钎配合钢管固定时,应结合路缘石设计位置预留足够长度的复合土工膜。使用钢管将复合土工膜卷缠绕至钢管上,拉紧、整平后使用钢钎固定。钢钎可以在钢管的内侧土工膜处固定;也可采用专用的钢管夹夹住钢管,钢钎固定在钢管夹上。钢钎配合钢管法见图2-25。
图2-25 钢钎配合钢管法
(2)仓位支护。仓位支护前,应检查表面平整度、有无褶皱、空鼓等,若存在以上现象,应整平、拉紧后实施仓位支护。齿槽部位的复合土工膜应松弛适度,且与齿槽贴紧,铺设完成后及时采用临时支撑固定,支撑约2m左右一个。仓位支护的模板由槽钢(方钢)、钢筋、钢管焊接而成。坡面上的模板主要采用沙袋(或其他方法)压紧固定,封顶板位置的模板一般采用钢钎固定。
(3)质量保证要点。重点控制土工膜顶部固定和模板支护,除上述质量保证要点外,还应注意以下几点:
1)坡肩位置复合土工膜的固定范围宜沿渠道方向超出浇筑仓面6m以上。
2)应尽量避免人为踩踏已铺设的复合土工膜,宜设置专门的行走通道。
3)宜在临近衬砌作业面的复合土工膜上铺设土工布等覆盖材料以防止混凝土污染复合土工膜。
4)采用钢钎配合钢管法时,预留复合土工膜的长度除应满足设计要求外,还应满足固定的要求。若固定钢钎需要钉破土工膜时,钢钎的固定点应在设计预留的有效范围之外。采用这种方法固定土工膜时,对于外漏部分的预留土工膜应采用彩条布等包裹预留土工膜,防止施工时破坏预留土工膜。
5)仓位周边的模板宜采用槽钢或方钢,其厚度应和衬砌厚度一致。模板的接头部位应牢固,防止混凝土浇筑时模板偏移。模板的一侧应焊接三角支撑,两侧模板用沙包等重物压住三角支撑;顶部和底部模板应用钢钎固定住三角支撑。两侧安装模板之前应在相应部位铺设彩条布等保护土工膜,防止安装模板和三角支撑时破坏土工膜。顶部和底部模板固定时应避免钢钎破坏预留土工膜。
4.渠底复合土工膜的铺设和焊接
(1)施工方法。渠底复合土工膜铺设采用人工滚铺,过程中应提前错缝布置(两块复合土工膜错开100cm以上)。复合土工膜的连接与渠坡类似,优先采用热熔焊接连接。焊缝压力检测见图2-26。若渠坡预留复合土工膜的连接与渠底复合土工膜可以采用热熔焊接时,应采用热熔焊接连接;若渠坡预留土工膜预留时间过长,无法与渠底复合土工膜采用热熔焊接连接时,可采用KS胶粘接施工。
图2-26 土工膜焊缝压力检测
仓位支护前,应检查表面平整度和有无褶皱、空鼓等,若存在以上现象,应整平、拉紧后实施仓位支护。齿槽部位的复合土工膜应松弛适度,且与齿槽贴紧,铺设完成后及时采用临时支撑固定,支撑采用保温板或聚苯乙烯泡沫板间隔2m左右固定。
仓位支护的模板由槽钢(方钢)、钢筋、钢管焊接而成。坡面上的模板主要采用沙袋(或其他方法)压紧固定,封顶板位置的模板一般采用钢钎固定。
(2)质量保证要点。除了按照上述的质量保证要点施工外,还需注意以下几点:
1)T形接头部位可采用KS胶粘接牢固。
2)采用KS胶粘接时,应符合渠底复合土工膜和渠坡预留复合土工膜的粘接的施工要求。
5.渠底复合土工膜和渠坡预留复合土工膜的粘接
渠底复合土工膜和渠坡预留复合土工膜的粘接优先采用热熔焊接粘接,若渠坡预留土工膜时间过长,无法与渠底复合土工膜采用热熔焊接连接时,经由监理工程师批准后可采用KS胶粘接施工。
(1)施工方法。渠坡预留复合土工膜和渠底复合土工膜采用KS胶粘接的粘接宽度为10~20cm。粘接施工前,应通过工艺试验确定粘接宽度、涂胶厚度、KS胶的粘接温度等参数。
1)清理、整平粘接面。预留复合土工膜上的杂物一般采用吸尘器配合手工清理。在土工膜粘接前必须将上、下层土工膜粘接面上的尘土、泥土、油污、水汽等杂物清理干净,保持粘接面清洁干燥。若土工膜的粘接面宽度小于10cm,需要清除复合土工膜上一定宽度的土工布,以保证粘接面能够达到10~20cm。表层土工布一般采用手撕配合硬丝刷清理,最后采用热风枪清理粘接面上残留的丝线,边清理杂物边整平。
2)涂胶粘接。在清理干净的粘接面上涂抹KS胶,涂胶做到不过厚、无漏涂,一次涂胶长度控制在50cm以下为宜,随涂随粘接。涂胶后,将上、下土工膜粘接面对齐,并采用手工或自行加工的滚筒反复挤压、压紧,使粘接面充分粘接。
3)仓位支护。仓位支护前,应检查表面平整度、有无褶皱、空鼓等,若存在以上现象,应整平、拉紧后实施仓位支护。齿槽部位的复合土工膜应松弛适度,且与齿槽贴紧,铺设完成后及时采用临时支撑固定,支撑约2m左右一个。仓位支护的模板由方钢、钢筋、钢管焊接而成。坡面上的模板主要采用沙袋(或其他方法)压紧固定,封顶板位置的模板一般采用钢钎固定。
(2)质量保证要点。
1)应委托有资质的单位检测复合土工膜粘接的强度,验证工艺参数的可操作性。
2)在粘接过程和粘接后2h内,粘接面不得承受任何拉力,严禁粘接面发生错动。土工膜的粘接强度不低于母材的80%。
3)渠坡预留复合土工膜清理时应认真检查,发现破损、孔洞等缺陷及时用KS胶粘接,粘接范围为破损处(孔洞)向外10~20cm。
6.预留复合土工膜的保护
预留复合土工膜保护的重点部位是坡脚、坡肩及衬砌施工不连续处。每次开仓验收时,承包人应检查周边的预留复合土工膜保护是否到位。坡脚、坡肩的复合土工膜宜采用塑料布、彩条布等材料将预留部分包裹并覆土保护。衬砌施工不连续处的预留土工膜宜采用塑料布、土工布等材料进行遮盖保护并采用重物压紧。衬砌完成后,坡肩、坡脚及衬砌施工不连续处土工膜应覆盖一定厚度的土层保护,防止老化。
7.土工膜与墩柱的连接
(1)墩柱开挖一般采用挖掘机配合人工开挖,施工时应注意以下几点:
1)应按设计要求开挖,不应形成垂直坡或倒坡。
2)开挖时,基坑死角、坑洞、棱角、松动部位需进行局部处理。
3)基坑四周虚土需清除干净,否则易形成薄弱层。
(2)土工膜与墩柱的粘接。土工膜与墩柱的粘接施工流程如下:
1)人工清平基坑底面。清扫干净,严禁遗留石子、混凝土块等杂物。
2)清洗打磨墩柱。墩柱回填时刷有泥浆,不易清除,可用抛光机、铁刷等工具将其打磨、冲洗干净,使用吹风机吹干,保证墩柱与土工膜粘接位置干燥洁净。
3)粘接施工。粘接施工一般采用KS胶,为避免粘接部位褶皱太多,复合土工膜应结合墩柱几何尺寸裁剪。土工膜与墩柱粘接表面应清洁、干燥,涂胶均匀。完成后间隔30cm左右使用PVC压板固定。土工膜与墩柱的粘接示意图见图2-27。
图2-27 土工膜与墩柱的粘接示意图
4)土方回填。采用小型机具夯实,回填前应做工艺试验,选定料源,确定施工参数,并保持稳定。回填时注意对复合土工膜的保护,每层夯实后,及时查看复合土工膜是否破损,避免紧绷。
8.土工膜铺设质量控制
土工膜铺设质量控制见表2-13。
表2-13 土工膜铺设质量控制
2.3.1.7 渠道混凝土衬砌
1.施工前的准备
(1)原材料检测。所有用于混凝土生产的原材料包括中砂、级配碎石(一级配或二级配)、水泥、粉煤灰、减水剂、引气剂、水应经过检测并符合规范要求,同时报监理工程师批准后方可进行混凝土生产。
(2)混凝土施工配合比。
1)施工配料单。每次开仓之前,承包人试验室应依据配合比设计内容,结合施工现场实际使用的原材料,调整各种原材料的掺量并出具混凝土施工配料单,配料单经监理工程师批准以后方可录入混凝土拌和系统的计算机中。
2)拌和楼试拌。配料单录入计算机后,应首先进行拌和楼试拌。试验人员应检测试拌的混凝土拌和物的和易性(主要是坍落度)、含气量等指标,根据检测结果微调各种材料的掺量,并经监理工程师批准后修正拌和楼计算机的录入参数。
3)浇筑过程中材料掺量的调整。承包人应按规定及时检测砂石骨料的含水量、超逊径等指标的波动情况,若波动达到了需要调整的材料掺量的称量时,应由试验室出具称量调整的相关文件。
混凝土拌和过程中,承包人试验人员应按照要求及时检测拌和物的坍落度和含气量,当坍落度和含气量不满足施工要求时,应在保证配合比设计的前提下,适当调整外加剂的掺量以满足施工要求。
(3)测量控制。混凝土衬砌测量保证的重点是轨道、衬砌机机架挠度和坡比、模板。轨道的测量控制参照削坡机。衬砌机机架挠度和坡比使用测量仪器控制校核或调整。模板定位使用测量仪器或者控制桩量测控制,按施工图纸成型断面测量放线,使用槽钢作为上、下边模板,分别安装在上口设计边线和坡脚设计分缝处。模板采用槽钢、钢筋焊接而成,固定必须牢靠,模板安装高程可采用控制桩量测控制,误差控制在2mm以内。齿槽部位的混凝土高程直接影响渠底高程,齿槽部位的模板务必固定牢靠,振捣过程避免模板变形等,浇筑完成后,可在齿槽部位每隔约200m标记控制点,用作控制渠底高程。上口边缘线、底脚线可采用挂线控制,模板固定牢靠后,在模板上标记上口边缘线、底脚线控制点,混凝土振捣完成后,在控制点之间挂线控制。在以上基础上,混凝土面板厚度基本能够得到保障,为了避免出现误差,浇筑过程中可使用钢板尺等工具实时检测混凝土厚度,发现偏差及时纠正。
(4)工艺试验。渠道衬砌工艺试验应在监理工程师批准的施工方案基础上,针对具体施工人员、经检验合格的材料、确定施工机械及不同环境条件下实施,目的是为了确定合理的施工参数,给资源配置提供较为合理的依据,确保又好又快完成各道工序施工,进而形成流水作业,提高施工质量和生产效率。
渠道衬砌大面积采用机械衬砌,桥梁等构筑物交叉部位采用人工衬砌。渠道机械衬砌工艺试验主要确定混凝土的坍落度、虚铺厚度、机械的行走速度、抹面时机等。人工衬砌一般采用振捣梁或振捣棒振捣,手扶式磨光机抹面,人工压光。人工衬砌工艺试验主要确定混凝土的坍落度、虚铺厚度、振捣梁的行走速度、振捣棒的振捣时间及间距、抹面时机等。抹面时机宜通过不同环境下的混凝土强度增长时间确定。
施工参数一经确定,不宜随意改变。主要人员如机械设备操作人员、收面压光人员等应保持稳定。若材料厂家发生等变化,应重新做工艺试验,确定施工参数。施工中,随着工程的进展,施工单位技术、质量部门应结合工艺试验和现场实际情况及时修订。
(5)仓面准备。准备工作完成以后,首先应按照要求自查仓位准备情况,包括土工膜是否经过验收、土工膜的保护情况、模板的固定情况、贯穿性通缝的布置等内容,同时还应检查衬砌机械、振捣设备、人员技术交底等情况。自检合格以后,应通知监理工程师组织仓面验收。
2.渠坡机械衬砌混凝土
PHQZJ-Ⅰ排振滑模式坡面衬砌机为获得国家专利的一种大跨度混凝土坡面砌筑机,着重解决了以下三方面的问题:
1)解决了南水北调中线工程渠道坡面砌筑混凝土在平整度和厚度保证率方面超规范要求的难题,满足了不同坡长和坡比机械化衬砌质量和伸缩缝预留等要求。
2)解决了渠道砌筑混凝土底层振捣密实度和表面出浆的难题。
3)解决了购买衬砌设备投入大、运行与维护成本高、组装与拆移难度大等问题,达到操作简单、安全可靠、节省资金、降低运行费用、加快施工进度目的。
排振滑模式坡面砌筑机为集受料、运料、布料、铺平、振捣、提浆、出面、行走等多个功能为一体的坡面混凝土衬砌设备,动力传动方式为电动机传动,包括皮带输送机、螺旋布料机、振捣系统、整机运行、升降系统等,适应多种坡度及坡长坡面混凝土跳仓浇筑、连仓浇筑。
(1)主要组成部分。排振滑模式坡面砌筑机主要包括行走机构、机架、皮带输送机、升降机构、摊铺系统、辅机及电气控制系统,结构简图见图2-28。
图2-28 PHQZJ-Ⅰ排振滑模式坡面衬砌机结构简图
1—行走机构;2—电气控制系统;3—机架;4—皮带输送机;5—升降机构;6—摊铺系统;7—辅机
1)砌筑机基本参数设计。
a.布料宽度为3m,布料斗宽度确定为2970mm,两侧各留15mm。
b.布料电机采用电磁调速装置,6m3混凝土拌和运输车卸料能力为0.75m3/min。
c.渠坡每块砌筑混凝土量为(以南水北调中线干线京石段应急供水工程S15标为例)18.9m(坡长)×3m(宽)×0.1m(厚)=5.7m3。
d.每块衬砌时间为7.6min。
e.砌筑机沿坡面方向布料线速度为:2.5m/min。
f.设计时取摊铺机布料线速度最大为3m/min。
2)振捣方式设计。砌筑机振捣采用排振滑模式,在3m方向上均匀布置10根振捣棒。振捣棒选用AT49型电动自振振捣器,频率为12000r/min,振捣棒布置示意图见图2-29。
图2-29 振捣棒布置示意图
该振捣方式振捣效果好,混凝土密实度高、表面出浆好,可以减轻后续表面处理工作量。
3)电气设计。采用集中控制,控制室设在主皮带机梁底节顶部,主要控制大车行走、摊铺振捣系统、皮带机运行及整机升降等功能。
a.系统行走电气控制设计。行走系统由4台1.5kW锥形转子电动机、变速系统及箱体组成,其行走速度为5m/min,控制系统采用分级控制方式,既可实现上、下行走电动机的同步,以实现直渠段坡道的衬砌,又可以实现上、下行走电动机的分步,以实现弯渠段坡道的衬砌,机动灵活,可靠性高。
b.整机升降电气控制设计。整机升降采用4台25t升降机来实现,升降电机为4台2.2kW电动机,电机同升降机间采用V带传动。由于衬砌机轨道铺设不可能十分平整,在设计时采用4台升降机既可统一控制,又可单独控制,以调整轨道平整度误差。
c.运行指示及故障指示电气控制设计。系统运行指示简洁明了,针对各子系统所运行的状态随时进行监测,为操作人员能够正确执行命令创造了条件,同时为机械设备故障判断提供了依据。在振捣方面,能够确切反映每根振捣棒的实际工作状态,当发生过载或振捣电动机损坏时,故障指示灯熄灭,这样值班操作人员能够及时了解到故障信号,避免漏振现象发生,确保混凝土的振捣效果。
系统在故障应急切除方面采用紧急停止操作、及时切断电源主回路的应急处理办法,确保迅速断电,提高了机械设备安全操作的可靠性。在安全运行方面,针对摊铺系统的运行方式及运行规律,在摊铺系统有效运行范围内设置了上、下行程限位开关,避免了由于人为操作失误对机械设备造成伤害。
4)关键技术和创新点。
a.采用排振滑模振捣方式。砌筑机振捣采用排振滑模式,在3m方向上均匀布置10根振捣棒。振捣棒选用AT49型电动自振振捣器,利用多个自振式振捣棒组成振捣排插入混凝土内,对混凝土进行深层振捣和表面提浆,保证了混凝土整体密实度和表面浆液丰富。
b.垂直轴线方向布料。砌筑机采用垂直轴线方向布料,每次布料宽度等于混凝土预留通缝宽度的公约数,解决了顺轴线方向砌筑设备无法预留通缝的难题,实现了预留通缝和跳仓浇筑,减少混凝土切缝工作量,同时解决了坡面混凝土因切缝不及时面造成的应力裂缝问题。
c.布料系统实现无级变速。布料系统采用变频调速,布料速度可在0~3m/min内任意调节。这样可以调节振捣棒在混凝土内的行走速度,从而达到对不同配比、不同塌落度的混凝土振捣时间进行调节。布料一般控制在1.5m/min,回程时速度可调至最大,减少等待时间。
d.整机重量轻。整机采用桁架结构,结构紧凑,重量轻,整机重约30t。相比其他设备40多t的重量约减轻1/3,对设备倒运减少了工作量,降低了费用。
5)南水北调中线干线工程建设管理局负责编制的《南水北调中线干线工程渠道混凝土衬砌施工操作指南》中推荐了四种衬砌设备,排振滑模式坡面砌筑机就是其中一种,与其他三种设备比较,此设备具有以下特点:
a.在砌筑幅宽内首创多根振捣棒组成可调振捣排,对混凝土进行深层振捣和表面提浆,保证了混凝土实体密实度和表面浆液丰富。
b.采用垂直渠道轴线方向的砌筑方式,既可连续砌筑,也可跳仓砌筑,满足了渠坡混凝土设计预留通缝的要求,减少割缝工作量。
c.摊铺系统行走小车采用变频技术,摊铺速度连续可调,保证了振捣排对混凝土的振捣时间及施工质量。
d.每幅砌筑为一独立程序,其砌筑厚度可单独调整;升降系统既可统一升降,也可单独调整;对轨道平整度要求较低。
(2)施工方法。
1)混凝土的拌和。浇筑仓位验收完成后,由施工单位提出浇筑申请,经监理工程师同意后签署开仓证。试验室检测砂石骨料的含水率等对设计配合比进行调整后开具施工配料单。混凝土拌和前,先将拌和设备用水浸润并排除干净,然后进行混凝土试拌。合格后,方能用于施工。试拌时,试验人员、监理人员均需在场,根据试拌结果适当调整施工配料单并签字确认。材料称量的允许误差应符合规范要求。外加剂宜稀释后使用。每班拌和前,应检查拌和机叶片的磨损情况,宜对称量系统进行零点校核。
2)混凝土运输。混凝土运输应采用混凝土罐车,罐车的容量不宜小于6m3。每个衬砌作业面混凝土罐车配置数量根据浇筑需求、拌和站的拌和能力、衬砌施工进度、运量、运距及路况等确定,混凝土罐车的数量可按照下式估算:
其中
式中:N为混凝土罐车数量,辆;Q为衬砌浇筑速度,m3/h;q为每辆罐车的运输效率,m3/h;A为每辆罐车的容量,m3;a为装满罐车需要的拌和时间,h;b为混凝土的运输时间,h,等于运距/混凝土罐车的速度;c为布料时间,h,等于A/衬砌机布料振捣速度,可选取经验数据。
混凝土拌和物从拌和站出料到运输、卸料完毕的允许最长时间应满足《渠道混凝土衬砌机械化施工技术规程》(NSBD 5—2006)中的规定。
混凝土罐车装料前,应先对罐车内进行湿润,并将水全部清除后,方能用于施工。
3)混凝土布料振捣。混凝土浇筑前,应先对衬砌机、抹面机等校核、调试,确定其机架坡比是否满足设计要求,校核无误后,方能开始衬砌作业。
衬砌机调试应在衬砌机生产厂家技术人员或经验丰富的机械维修人员的指导下严格进行。调试应遵循“先分动,后联动;先空载,后负荷;先慢速,后快速”的原则。调试内容主要包括:电控柜的接线是否正确,有无松动;接地线是否接地正常;连接件是否紧固,各润滑处是否按要求注油;调整上、下行走装置的伺服系统或频率使用同向、同步;振捣系统能否正常工作。
混凝土布料应安排专人负责指挥,混凝土的卸料高度不应大于1.5m。
混凝土布料应先布齿槽,齿槽布料的范围宜超前2m或者一副衬砌机布料宽度以上。衬砌机施工图见图2-30。
图2-30 衬砌机施工图
采用螺旋布料器布料,混凝土经输送带运至布料机接料口,进入集料箱,开动螺旋熟料器均匀布置。开动振动器和纵向行走开关,边输料边振捣,边行走。布料较多时,开动反转功能,将混凝土料收回。布料宽度达到2~3m时,开动成型机,启动工作部分开始二次振捣、提浆、整平。施工时料位的正常高度应在螺旋布料器叶片最高点以下,不应缺料。
采用皮带输送机布料,衬砌机的侧面设有分仓料斗,自行式滑动刮刀分料。施工中应设专人监视各分仓料斗内混凝土数量,及时补充,保持各料仓的料量均匀,防止欠料。
衬砌机的行走速度、留振时间和布料速度等应严格执行工艺试验确定的参数,做到不漏振、不欠振,达到混凝土深层振捣和表面提浆的效果,利于混凝土抹面和平整。
衬砌施工中应设专人检查振捣棒的工作状况,若发现衬砌后的板面上出现露石、蜂窝、麻面或横向拉沟等现象,须停机检查、修理或更换振捣棒,并对已浇筑混凝土进行处理:初凝前的混凝土进行补振,初凝后的混凝土进行清除,并填补混凝土,重新振捣。
衬砌过程中,应安排专人对布料的厚度进行检查,发现异常及时调整机械。混凝土布料振捣过程应适时检查,对混凝土表面厚清薄补,并及时补振。
混凝土浇筑应连续,当衬砌机出现故障时,应立即通知拌和站停止生产,在故障排除时间内浇筑面上的混凝土尚未初凝,可继续衬砌。停机时间超过2h,应将衬砌机驶离工作面,及时清理仓内混凝土。故障出现后浇筑的混凝土需进行严格的质量检查,并清除分缝位置以外的浇筑物,为恢复衬砌作业做好准备。
坡肩、坡脚范围内0.5~1m部位、模板部位、每幅混凝土交叉部位应采用平板振动器或振捣棒辅助振捣。
4)混凝土抹面收光。混凝土布料振捣完成后,适时进行混凝土的抹面提浆作业。混凝土的磨盘自下向上进行抹面作业。磨盘的压痕约为磨盘直径的1/3。机械抹面遍数一般控制在2遍以内。
施工中应选用工作台车作为人工抹面平台。工作台车采用桁架焊接而成,可调节高度和坡比。施工中,抹面台车应优先选用具有自行走功能的桁架。严禁操作人员在混凝土表面行走和抹面。衬砌施工抹面图见图2-31。
抹面压光应由专人负责,并配备2m靠尺检测平整度,混凝土表面平整度应控制在8mm/2m。人工收面压光应在混凝土初凝前完成(但不宜过早),清除表面气泡,使混凝土表面平整、光滑、无抹痕。人工收面压光工具采用钢抹子,遍数控制在2遍以内,第1遍对混凝土进行初步找平,第2遍对混凝土进行压光处理。抹面施工时严禁洒水、撒水泥浆。混凝土达到一定强度后应及时切缝,防止混凝土产生收缩应力裂缝。衬砌混凝土切缝见图2-32。
图2-31 衬砌施工抹面图
图2-32 衬砌混凝土切缝图
5)混凝土养护。渠坡混凝土主要采用喷洒养护剂,并采用一布一膜等覆盖材料遮盖养护。
a.一般季节施工。混凝土初凝后,先喷洒养护剂,然后采用一布一膜进行遮盖养护(布在下,膜在上),而后每天洒水5~6次,以布湿透为宜,切忌洒水过多导致坡脚被浸泡。
b.低温季节施工时,混凝土养护的主要任务是保温防冻。混凝土初凝后,先喷洒养护剂,然后采用一布一膜进行遮盖养护(膜在下,布在上),上面覆盖1~2层草帘或棉被,遮盖要严实,必要时搭设暖棚养护。
(3)质量保证要点。
1)入仓混凝土。渠道衬砌混凝土拌和物控制的主要指标是坍落度、含气量、温度。渠坡衬砌混凝土对坍落度要求较高,应根据不同的衬砌机选择合适的坍落度。混凝土坍落度在气温较高的季节宜取上限,气温较低的季节宜取下限。每仓混凝土浇筑前,须进行试验检测混凝土的坍落度、含气量和温度,满足要求后方能用于施工。掺加引气剂的混凝土拌和时间不宜小于90s,否则混凝土出口的坍落度和含气量值不能真实反映混凝土的性能,甚至可能出现混凝土出机口坍落度、含气量小于入仓口坍落度、含气量的现象。混凝土温度控制执行《水工混凝土施工规范》(DL/T 5144—2001)中“温度控制”的相关要求。
2)混凝土布料振捣。渠坡机械衬砌混凝土浇筑必须保证混凝土的供应充足,连续浇筑。复合土工膜为柔性材料,自身有延展性,布料过程中,复合土工膜由松弛到紧绷,再到轻微的拉伸延展,若不能连续浇筑,会扰动仓位内已初凝的混凝土,进而增大裂缝产生的可能性。渠坡机械衬砌仓位的逆止阀宜在浇筑过程中安装,以避免土工膜拉伸后导致已安装的逆止阀位置错动。
混凝土布料振捣应注意以下几点:
a.距离坡肩、坡脚各0.5~1m的范围是衬砌设备的振捣盲区,容易振捣不到位,宜采用0.4~0.6kW平板振动器辅助振捣。
b.应了解衬砌机振捣棒(器)的功率、有效半径、间距,若振捣棒(器)间距超出其有效振捣范围,应改进此部位。
c.每幅混凝土的衔接部位应采用平板振动器或振捣棒辅助振捣,或者增加搭接宽度。混凝土浇筑施工时,重点关注每幅之间的搭接和振捣,较多横向裂缝是衔接部位振捣不均匀所致。
d.采用横向布料的衬砌机施工时,应严格控制其行走速度,每次行进时宜根据混凝土性能留振一定时间(10~20s),确保密实。
e.混凝土布料时,应先在齿槽部位下料,布料范围宜超前2m或者一幅衬砌机布料宽度以上,分层布料振捣。
f.采用螺旋输料器布料的衬砌机对混凝土坍落度要求更严,若坍落度较大,容易出现骨料分离现象。
g.衬砌机布料时,随时检查复合土工膜,若出现褶皱,应及时对折压平。
h.衬砌机操作人员培训合格后持证上岗,并保持稳定。
i.混凝土振捣过程必须达到表面返浆,振捣完成后,严禁踩踏混凝土。
j.收面过程中,严禁洒水,若需要进行局部补平处理,应采用混凝土或者剔除粗骨料的原浆。
3)混凝土厚度。控制混凝土厚度的关键是轨道铺设质量、衬砌机的挠度和浇筑过程中的跟踪测量。
a.轨道的固定要求参照削坡机轨道固定要求。
b.衬砌机的挠度宜每月测量一次。施工中一旦出现偏差,应及时测量并调整。转场完成后,应对衬砌机的挠度进行校核。
c.衬砌混凝土浇筑过程中,布料厚度的跟踪测量是保证混凝土厚度的主要方法。衬砌施工前,需通过工艺试验确定布料厚度,一般情况下,布料厚度宜为设计厚度的1.1~1.2倍。浇筑过程中,应安排专人随时检查混凝土的布料厚度,发现偏差应及时调整。厚度检查一般采用钢尺插入法,此方法操作简单、直观。渠坡厚度检查的重点是中部、坡脚、坡肩三个部位,渠底厚度检查的重点是中部。跟踪测量时,若发现每一幅中的测量数据有明显偏差时,应停止浇筑,依此对轨道位置、机架的坡比、机械挠度进行复核,寻找偏差产生的原因。
4)平整度。平整度的控制主要分三个阶段:布料振捣阶段、提浆抹面阶段、人工压光阶段。控制平整度的主要工具是2m靠尺,每个作业面宜配置2~4个靠尺。
混凝土浇筑前,应对抹光机的坡比进行检测。抹光机操作人员应培训合格后上岗,并保持稳定。
布料振捣阶段,对混凝土进行初步整平,厚清薄补;提浆抹面阶段应采用2m靠尺实时检测,进一步提高混凝土的平整度;人工压光阶段须进一步采用2m靠尺检查,对于上两个阶段遗漏的部位进行补救。
5)齿槽高程。整个渠道坡降比较小,渠底高程控制尤为重要,渠坡衬砌时应每500m校核一次齿槽高程。齿槽的顶面一般为渠底衬砌机轨道平台,其高程和平整度直接影响渠底衬砌板的高程。浇筑齿槽时,宜每500m标注控制高程,以此作为渠底高程控制点,遇到弧线段时,应适当加密控制点。
6)养护。衬砌混凝土养护的重点:春秋防风,高温防晒,低温防冻。
渠道衬砌混凝土宜分时段采取不同的养护措施。初凝后,切缝施工前,及时喷涂养护剂(养护剂喷涂要均匀,确保形成连续均匀的保护膜)并采用一布一膜遮盖洒水养护;切缝期间,应对混凝土进行洒水养护并做好切缝与养护的协调工作;切缝完成后立即进行一布一膜洒水养护。每个衬砌作业面必须安排专人负责洒水养护工作。
混凝土养护期间应高度关注以下几点:
a.切缝期间,不可避免要掀开混凝土表面的覆盖材料,在春、夏、秋季宜采用洒水养护的方式保证混凝土养护连续不间断,在低温季节宜适当增加切缝机数量,加快切缝进度,并及时恢复遮盖。
b.混凝土养护的遮盖材料务必压实,避免被风吹开。
7)贯穿性裂缝。经分析总结产生裂缝的原因有拌和物和易性差、混凝土振捣不密实、养护不到位、切缝不及时以及混凝土干缩等。预防裂缝产生的主要措施有以下几点:
a.严控砂石料质量(保证无泥块、杂物等)及垫层压实质量,确保厚度和相对密度(如料源变化,需重新做相对密度标准试验),避免不均匀沉降。
b.复合土工膜铺设需整洁平顺,避免褶皱。
c.浇筑前及时关注天气情况,避开大风、高温时段。
d.混凝土拌和物搁置时间不宜过长,对于已初凝或者已失去塑性的混凝土应按废料处理,严禁入仓。浇筑过程中,铺料需连续,振捣要充分,抹面压光要减少遍数、提高精度(使用2m靠尺检查平整度),避免混凝土表面扰动次数过多而降低表面强度。现场需备有应急物资如塑料布、土工布等。机械和人工收面时遭遇温度较高或风天时,可使用喷雾器对作业面喷施雾化清水,增加施工面局部的空气湿度,防止面板表层失水过快而导致表面龟裂。
e.浇筑后及时养护,做好遮盖保湿工作,避免混凝土表面产生裂纹及强度降低。
f.混凝土幅与幅之间的搭接宽度要充足,并采用平板振动器或振捣棒辅助振捣。
g.及时切缝,建议一台渠道衬砌机配备4台以上切缝机。切缝施工应先切诱导缝。
h.气温较高季节,混凝土强度增长较快,切缝进度容易滞后,此时建议尽量不开大仓,每仓控制在48m以内为宜。
8)其他。
a.齿槽部位易出现泌水,泌水必须及时清除,否则将降低混凝土表面强度,影响混凝土表面的抗冻性能。
b.坡脚线、坡肩线宜采用挂线控制,保证线形顺直美观。
c.侧向模板、顶部模板及逆止阀位置的混凝土应采用振捣棒或平板振动器辅助振捣。
d.混凝土罐车使用前,先进行湿润,后将内部积水排除干净,运输过程中,严禁加水。
e.施工中可以按照设计的贯穿性通缝分仓跳仓浇筑,或者在设计的贯穿性通缝位置预留后浇带。若浇筑仓位大于设计贯穿性通缝间距时,可采用切缝工艺切出贯穿性通缝,在通缝位置的复合土工膜上粘贴10cm宽2cm厚的闭孔泡沫板或保温板,浇筑完成后,及时用切缝机在此位置切出贯穿性通缝。
f.横向布料的衬砌机在行走过程中容易使复合土工膜小的皱纹积累成大的褶皱,施工中应安排专人负责及时整平。
g.每仓渠道衬砌混凝土浇筑完成后,在封顶板位置标明开仓以及收仓的具体时间。
h.严格仓前检查制度,监理工程师在开仓前重点检查养护材料、平板振动器、2m靠尺、喷雾器、钢尺等工具是否到位。
i.除冬季外,混凝土开仓浇筑前,宜采用喷雾方式将浇筑作业面的复合土工膜上层的土工布湿润。
3.渠底机械衬砌混凝土
(1)施工方法。渠底机械衬砌与渠坡机械衬砌类似,不同点主要是混凝土的入仓方式和养护方式。渠底衬砌混凝土一般先经溜槽,然后由皮带输料,自行式滑动刮刀分料。渠底混凝土一般采用蓄水养护,低温季节采用覆盖薄膜、草苫保温养护。
(2)质量保证要点。
1)若采用溜槽布料,应保证溜槽的坡度不宜太缓,防止施工人员擅自加大坍落度。
2)渠底易产生泌水现象,若发生泌水必须采用海绵等吸水物吸出泌水,避免泌水导致表面强度偏低。
3)渠底高程应与齿槽高程齐平,施工过程中应及时校核衬砌机的挠度,发现挠度超标应调整布料机,确保渠底高程与齿槽一致。
4.渠坡人工衬砌混凝土
(1)施工方法。渠道与桥梁、渡槽等建筑物结合和边坡的下渠台阶等部位采用人工衬砌施工。人工衬砌一般按照设计伸缩缝的位置分仓。人工衬砌施工主要包括以下几道工序:模板支立,溜槽架设,铺料振捣,收面压光,混凝土的拌和、运输、养护等。
1)模板支立。模板采用槽钢(方钢)、钢筋、钢管焊接而成。模板的固定主要采用沙袋压实固定。坡脚、坡肩模板的角度应与坡脚、坡肩的角度一致。齿槽部位的模板采用与齿槽形状匹配的木板,用沙袋堆放固定。
2)溜槽架设。混凝土一般采用溜槽入仓,采用传输带运输更便于控制混凝土拌和物坍落度质量。溜槽采用铁皮加工而成,溜槽的上开口尺寸宜为底宽的1.5倍。开口尺寸不宜过小,避免混凝土在溜槽内的流动受到较大影响。坡肩位置的溜槽宜采用钢管架支高,尽量减少混凝土的落差,防止骨料分离。
3)铺料振捣。混凝土主要采用铁锹铺料,振捣梁振捣。振捣梁由方钢、钢板与平板振捣器焊接组成,长度一般大于仓位宽度40~50cm。混凝土经溜槽自行滑落至浇筑作业面,可采用人工辅助入仓。布料时先布齿槽,齿槽一般分两层布料振捣。齿槽布料振捣完成后,从下向上依次布料,溜槽随布料逐节拆卸。
布料完成后,将振捣梁抬放至坡脚位置,连接好牵引钢丝绳,开动振捣梁的同时启动卷扬机,边行走遍振捣,每次行进前,宜留振10s左右。
4)收面压光。抹面施工顺序为:刮杠粗找平→抹面机抹面→人工收面。抹面机抹面、人工收面过程中,随时采用2m靠尺检查平整度。
布料振捣完成后宜先采用刮杠初步找平;而后采用抹面机抹面2~3遍,抹面机可采用手扶式抹光机或者自行加工的抹光机;最后人工收面压光,次数宜控制在2遍以下。
(2)质量保证要点。人工衬砌的质量控制与机械衬砌部分一致,与机械衬砌不同的控制要点主要有以下几点:
1)模板支立过程中,应加强对复合土工膜的保护。复合土工膜一般采用土工布遮盖保护,可避免混凝土污染复合土工膜,亦可防止其他物体刺破或划破复合土工膜。
2)溜槽架设时,应轻拿轻放,拆卸时,不可猛扯,防止划破复合土工膜。
3)振捣梁和抹光机均依靠同一动力源行走。混凝土振捣完成后,抹光机方能开始施工。混凝土的供应应连续,混凝土铺料的速度应尽量快,否则可能导致已振捣的混凝土错过最佳的抹光时机。振捣梁的行走速度应通过工艺试验确定。
4)铺料完成后应采用4m靠尺初步找平,不但利于振捣梁的行走,而且可以有效地控制平整度。
5)铺料的厚度一般为设计厚度的1.1~1.2倍,表面应进行整平,以免发生漏振。对于出现漏振的部位,应采用平板振捣器辅助振捣。
6)人工衬砌单仓的平整度一般较好,但是仓与仓结合的部位容易出现错台。施工中,应严格控制结合部位的平整度。
7)跳仓浇筑时,切缝不易及时跟进。为了避免出现裂缝,宜采用小型切割机首先切割诱导缝。
5.渠底人工衬砌混凝土
(1)施工方法。渠底人工衬砌一般采用跳仓浇筑。模板支立、溜槽搭设与渠坡类似。
混凝土布料振捣顺序为:首先混凝土经溜槽输送至渠底,使用手推车运至仓面,人工摊铺整平;其次专职振捣人员振捣;最后使用刮杠找平、钢抹子收面压光。渠底混凝土振捣一般采用振捣梁或振捣棒。
(2)质量保证要点。
1)渠底人工衬砌施工时,可在仓位支护的过程中,将填充施工缝的闭孔泡沫板简单固定在模板上,混凝土浇筑完成后只拆除模板即可。此方法的好处是可以缩短拆模时间,消除拆模过早对混凝土的破坏。
2)渠底人工衬砌时,应铺设手推车通道(采用简易布料机时无此项要求),不可直接碾压、碰触复合土工膜。
3)溜槽布料应保证溜槽的坡度不宜太缓,防止施工人员擅自加大坍落度。
(3)衬砌混凝土工序质量自检内容。衬砌混凝土工序自检的主控项目有入仓混凝土、混凝土振捣、养护、贯穿性裂缝、厚度、渠底高程以及坡面平整度等七项检验项目,一般项目有模板、混凝土浇筑温度、泌水、离析、铺料平仓、上口边缘线、底角线、衬砌顶开口宽度、衬砌顶高程等,其质量标准见表2-14。
表2-14 衬砌混凝土工序质量检验
6.衬砌混凝土质量控制
(1)模板支立过程中,应加强对复合土工膜的保护。复合土工膜一般采用土工布遮盖保护,可避免混凝土污染复合土工膜,亦可防止其他物体刺破或划破复合土工膜。
(2)溜槽架设时,应轻拿轻放,拆卸时,不可猛扯,防止划破复合土工膜。
(3)振捣梁和抹光机均依靠同一动力源行走。混凝土振捣完成后,抹光机方能开始施工。混凝土的供应应连续,混凝土铺料的速度应尽量快,否则可能导致已振捣的混凝土错过最佳的抹光时机。振捣梁的行走速度应通过工艺试验确定。
(4)铺料完成后应采用4m刮杠初步找平,不但利于振捣梁的行走,而且可以有效地控制平整度;仓与仓交接部位平整度较难控制,模板的表面要清理干净,先刮平后抹面。
(5)铺料的厚度一般为设计厚度的1.1~1.2倍,表面应进行整平,以免发生漏振。对于出现漏振的部位,应采用平板振捣器辅助振捣。
(6)人工衬砌单仓的平整度一般较好,但是仓与仓结合的部位容易出现错台。施工中,应严格控制结合部位的平整度。
(7)跳仓浇筑时,切缝不易及时跟进。为了避免出现裂缝,宜采用小型切割机首先切割诱导缝。
(8)渠底衬砌施工时,可在仓位支护的过程中,将填充施工缝的闭孔泡沫板简单固定在模板上,混凝土浇筑完成后只拆除模板即可。此方法的好处是可以缩短拆模时间,消除拆模过早对混凝土的破坏。
(9)渠底人工衬砌时,应铺设手推车通道(采用简易布料机时无此项要求),不可直接碾压、碰触复合土工膜。
2.3.1.8 伸缩缝
1.施工方法
(1)预留方法。按设计通缝位置支立模板,浇筑模板内混凝土,混凝土达到一定强度后,拆除模板,在混凝土立面上粘贴聚乙烯闭孔泡沫板和顶部2cm的预留物(聚乙烯闭孔泡沫板、泡沫保温板等材料),再浇筑聚乙烯闭孔泡沫塑料板另一侧的混凝土,待伸缩缝两侧的衬砌混凝土达到一定强度后,取掉上部2cm的预留物,填充聚硫密封胶。
(2)切割机切割法。半缝、通缝均可采取混凝土切割机切割。切缝前应按设计分缝位置,用墨斗在衬砌混凝土表面弹出切缝线。切割机上应设置可调节的限位卡控制切缝深度,切缝深度应均匀。混凝土切割机宜采用桁架支撑导向,以保证切缝顺直,位置准确。无法使用桁架支撑导向部位(如坡肩、齿槽、桥梁、排水井等部位)采用人工导向切割。宜先切割通缝,后切割半缝。
(3)质量保证要点。
1)切缝时机影响切缝质量、切缝效率、成本投入等。切缝过早,缝壁两侧容易破损,切缝的灰浆二次凝固,对后期清缝造成不利影响;切缝过晚,切缝的效率降低,易导致切割机械损坏,尤其是锯片磨损严重,增大成本投入。
2)切缝不及时容易导致衬砌面板出现裂缝。按照《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)》的要求,切缝施工宜在混凝土抗压强度达1~5MPa时。施工中可以用混凝土的成熟度控制,混凝土的成熟度在350℃·h时开始切缝施工为宜,宜预留同条件养护试件用于确定不同边界条件下的衬砌面板切缝时间。
3)施工中应定时检查切片的磨损程度,每次切缝施工前宜先切缝50~100cm左右并检查缝深、缝宽,若不符合设计要求,应重新调整限位卡至符合设计要求后方能开始切缝施工,切缝宜一次性到位,深度、宽度要均匀。
4)切缝时,混凝土正处于养护的关键阶段,应在切缝的同时保证混凝土养护到位。若采用遮盖养护,遮盖物不宜大面积掀开,应随切随掀,切缝完成后,应尽快遮盖。
5)每条缝必须切到头,否则未切部位容易出现顺切缝方向的不顺直裂缝,遇到错缝时,应逐渐纠偏,平顺连接。
2.注胶
(1)施工方法。
1)清缝。填充前缝面应洁净干燥,首先将伸缩缝内的杂物清理干净,其次采用钢毛刷清理缝面,最后采用吹风机(风枪)将缝内的浮尘吹干净,切忌采用水枪或其他用水清理的器具。清缝完成后,人工将闭孔泡沫板压入缝内,闭孔泡沫板的厚度应与现场的缝深匹配,并重新清理灌胶范围内的粘接面,粘接面必须干燥、清洁、无油污和粉尘等。
2)灌缝。聚硫密封胶由A、B两组分组成,施工时按厂家说明书进行配制与操作,一般采用人工拌和或者机械拌和。人工拌和采用自行加工的小型耙子,机械拌和是由改造的电钻实施,电钻钻杆焊接钢片或者钢筋即完成电钻的改造。建议采用机械拌和,能够更好地保证拌和的均匀性。
图2-33 清缝、胶带纸粘接
灌缝(聚硫密封胶)质量保证要点是灌缝前的检查、灌缝厚度、粘接的牢靠度。填充前,粘接面必须干燥、清洁、无油污和粉尘等。在清理完成的伸缩缝两侧粘贴胶带(见图2-33),胶带宽一般为3~5cm,胶带距伸缩缝边缘约0.5cm。用毛刷在伸缩缝两侧均匀地刷涂一层界面剂,20~30min后用刮刀向涂胶面上涂3~5mm密封胶,并反复挤压,使密封胶与被粘接界面更好地浸润。用注胶枪向伸缩缝中注胶并压实,保证涂胶深度。
(2)质量保证要点。
1)聚硫密封胶施工的适宜温度是5~35℃,施工时段应避开大风、潮湿天气。施工作业面应随验收随施工,一次性验收区段不宜过长。
2)聚硫密封胶接头部位宜削成斜坡状,后续施工时,应先将缝面搓毛并清理干净,然后实施聚硫密封胶施工。
(3)伸缩缝工序质量自检内容。伸缩缝工序自检的主控项目有切缝深度、密封胶灌缝厚度两项检验项目,一般项目有伸缩缝宽度、伸缩缝顺直度、伸缩缝清理、伸缩缝填充等,其质量标准见表2-15。
表2-15 伸缩缝工序质量检验
续表
2.3.1.9 特殊天气施工
为保证渠道衬砌施工质量,当在特殊天气施工时,施工单位应编制专项施工方案并上报监理工程师批准,按已批复的专项方案进行施工,下面主要介绍低温季节、高温季节、雨季施工。
1.低温季节施工
按照 《水工混凝土施工规范》(DL/T5144—2001)的要求:“日平均气温连续5d稳定在5℃以下或最低气温连续5d稳定在-3℃以下时,按低温季节施工”。渠道衬砌混凝土面板厚度只有8~10cm,混凝土水化热量散失较快,日最低气温低于0℃时,施工中应避开气温低于0℃的时段,若确需继续施工,应采取措施保证混凝土拌和物的入仓温度不低于5℃。按照 《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)》的规定:“当日平均气温低于0℃时,应停止施工”,若确需施工,需采用搭设暖棚或其他措施保证混凝土入仓温度和仓位温度满足 《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)》的要求,建议不进行机械衬砌施工,可实施人工衬砌。
低温季节施工,应做好以下工作:
(1)砂石骨料尽量堆高并覆盖保温,最低气温低于0℃时,集料斗的粗砂在每天浇筑完成后宜清空。
(2)上料过程中,宜先将表层骨料清除,上料完成后,及时遮盖。
(3)在混凝土拌和前,用热水冲洗搅拌筒,并将积水或冰水排除,使搅拌筒处于正温状态。混凝土拌和时间比常温季节适当延长20%~25%。
(4)混凝土运输车、水泥粉煤灰储存罐采取保温措施,一般采用穿“棉袄”的方式。
(5)采用热水拌和水温一般不超过60℃,当超过60℃时,应改变拌和加料顺序,将骨料与水先拌和,然后加入水泥拌和,以免水泥假凝。
(6)机械衬砌施工宜安排在每天气温相对较高的时段,收面时间应避开气温低于0℃的时段。
(7)混凝土的遮盖保温养护材料必须压实,避免被风吹开。
(8)施工中应加大混凝土拌和物的温度测量频次。
2.高温季节施工
日最高气温超过30℃时,应采取相应措施保证入仓混凝土温度不超过28℃,加强混凝土出机口和入仓混凝土的温度检测频次,并应有专门记录。
高温季节施工,应做好以下工作:
(1)可采用骨料堆高、搭设防晒遮阳棚、骨料表面洒水降温等措施降低骨料温度。粗骨料表面洒水降温宜采用深井水(温度较低),并在混凝土浇筑前2h以前实施,若无遮阳棚,宜洒水完成后采用复合土工膜或者其他材料遮盖。砂子一般不宜洒水降温,可在拌和前将表层清除。混凝土浇筑前务必检测砂石骨料的含水率,并调整配合比。
(2)采用加冰或者冰水、冷却水拌和。建议采用冰水或者冷却水,加冰拌和时,拌和时间应延长15~20s。
(3)浇筑时间一般安排在17时至次日10时之间,在此时间段内应完成收面工作,并及时遮盖养护。
(4)混凝土运输车、水泥粉煤灰储存罐采取防晒措施,一般采用穿“棉袄”的方式。混凝土输送带采用搭建防晒棚等措施降低入仓温度。混凝土罐车装料前,可采用冷却水降温,罐内水务必清除干净。
(5)浇筑过程中可采用喷雾的方式降低局部环境温度,混凝土收面完成后,适时对混凝土遮盖养护,防止水分散失过快。
(6)安排专人负责洒水养护工作并做好养护记录,混凝土的遮盖养护材料必须压实,避免被风吹干。
3.雨季施工
雨季施工要收集气象资料,并制定雨季雨天衬砌施工应急预案。砂石料场做好排水通道,运输工具增加防雨及防滑措施,浇筑仓面准备防雨覆盖材料,以备突发阵雨时遮盖混凝土表面。当浇筑期间降雨时,启动应急预案,浇筑仓面搭棚遮挡防雨水冲刷。降雨停止后必须清除仓面积水,不应带水抹面压光作业。降雨过后若衬砌混凝土尚未初凝,对混凝土表面进行适当的处理后才能继续施工;否则应按施工缝处理。雨后继续施工需重新检测骨料含水率,并适时调整混凝土配合比中加水量。
受雨季降雨影响,渠道雨水过后渠道主要是降排水、坡面防护工作;除按上述常规方法预防处理外,还应注意以下几点:
(1)雨季来临前,应规划好渠道的排水通道,避免出现降雨过程冲刷坡面现象,对于已经精削到位的渠坡,在降雨前应采取保护措施。
(2)渠底部位应设置集水槽,确保降雨后能及时排水。
(3)雨季期间,施工道路务必确保平整,排水措施要到位,并定期维护,避免坑洼过多积水,影响雨后复工时间。
2.3.2 石渠衬砌施工
2.3.2.1 渠坡混凝土衬砌
1.石渠段渠坡衬砌机性能
石渠段的滑模设备主要由机架、行走装置、升降调整系统、布料系统、振捣密实系统、滑模成型装置、提升系统、抹面平台、操作等部分组成。
(1)主要结构。
1)主机架。由18号工字钢焊接而成,宽度6m,通过增减中间机架模块及调整上下变角度模块,适应渠道坡比及坡长的变化。
2)行走装置。由上下各两个驱动车轮组构成,行走电机作为驱动动力。
3)升降调整系统。由螺旋丝杠调整升降高度,可以调整混凝土衬砌层的厚度,同时控制整机平衡状态。
4)布料系统。布料系统采用溜槽,由入料口、出料口及中间溜槽组成,把混凝土从斜坡顶部布设到渠底坡角、渠坡和渠肩的各个料仓内。
5)振捣密实系统。采用平板振捣器及配合人工插入式振捣棒组成振捣系统。在滑模面板上布置3台平板振捣器、2条50插入式振捣棒,负责振捣坡面;另外布置2条30插入式振捣器,负责振捣侧模两侧。保证混凝土的密实度、均匀性和提浆效果。
6)滑模成型装置。采用8mm厚钢板作面板、20号槽钢做桁架做成滑模模体,面板长度5.99m、宽度1.5m。经过振捣密实、提浆后的混凝土挤压成型,形成均匀密实光滑的斜坡混凝土板。
7)提升系统。由两个3t电动葫芦组成提升系统,负责滑模向上提升。
8)抹面平台。在机架上、滑模模体的后面布置抹面平台,作为人工抹面的平台。
9)操作室。由一名操作手操作,控制衬砌机工作。
(2)主要技术参数。摊铺宽度:6m,成型厚度:150mm,成型工效:2~5m3/h,行走速度:0~2m/min,成型坡比:1:1,渠肩成型宽度:0.38m,坡角成型宽度:0.5m,表面成型精度:≤8mm(用2m直尺测量),动力装置:电动,传动方式:电动,控制方式:人工,行走方式:导轨,整机功率:25kW,施工工作效率:24m/d(按10h/d算)。
(3)设备性能。该设备共分为两部分,分别为机械部分、电气部分。机械部分是由工字钢、钢板组成。机架高度采用人工手动调节,升降面板、作业平台均采用电动葫芦拖动。电气部分采用380V电压供电,所有电气元件均安装在自制坡肩上部桁架伸缩腿外侧配电箱内,便于施工操作。
1)机械部分。
a.石渠段滑模衬砌机将混凝土布料、摊铺、振捣、压实、行走等功能集中设计于整体机架上,实现了功能一体化,操作简单,工作效率高,同时大幅度降低了成本。
b.机架高度采用手动调节,充分保证机架适应摊铺厚度。
c.传动动力采用变频制动专用电动机拖动,运行平稳,制动可靠,运行速度可通过变频器根据工艺要求无级调节。
2)电气部分。电气系统总功率为25kW,系统采用380/220V三相四线制供电。
(4)设备运输。石渠段滑模衬砌机属大型机器设备,跨点移动搬运时必须拆开运输,尤其桁架必须分段拆开,当设备闲置时应在其底部加垫枕木支撑垫实,以防变形。
(5)设备安装。
1)设备安装时,根据坡比、坡长要求组装主机桁架,根据设备要求布置安装轨道,建议道轨选用24kg/m规格,枕木中心间距0.5m,枕木长度0.8m。
2)把升降器位置调至最大处,用两只吊钩分别在坡顶、坡底起吊主桁架,将行走轮放置于预先铺设的轨道上,紧固支腿调节装置。
(6)设备调试。安装完毕后,首先对设备进行空载运行,根据试运行情况,调整桁架高度,确定渠道坡比摊铺厚度,调整后必须紧固各部位螺栓。检测卷扬机是否紧密缠绕在滚筒上,实现回转运动,从而带动滑模成型装置做往返运动,以达到工作目的。钢丝绳不宜过紧或过松,以不在滚筒上打滑为宜,可调节松紧机构以满足需要。
(7)设备维护、保养。每次工作完毕后,必须将机架上面的杂物清理干净,严禁残留物料,设备定期进行保养,对各润滑部位进行清理并更换润滑油。每一周进行一次加油保养。
(8)安全注意事项。
1)本设备要求有专人进行操作、维护、保养。
2)机器如出现故障、误动作等,操作人员应立即切断电源并上报维修部门。
2.施工方法
边坡混凝土采用8m3混凝土搅拌运输车运输、溜槽入仓下料。闭孔泡沫板采用先贴法。侧模采用槽钢加工而成,与边坡锚筋连接固定,确保其高程符合设计要求。
边坡混凝土振捣布置2条50插入式振捣器振捣,侧模部位布置2台30振捣棒。在混凝土铺满滑模模体后,振捣棒插入滑模内,顺滑模面板方向依次振捣,侧模部位用30振捣棒补振。
混凝土振捣完毕后,开始提升滑模,混凝土面有局部不平的部位,再人工补充混凝土,利用滑模系统的抹面平台人工抹面。人工用木槎子搓二遍,铁抹子抹三遍成活。初凝前及时进行压光,清除表面气泡,使混凝土表面平整、光滑、无抹痕。
混凝土浇筑完成后采取塑料薄膜覆盖保湿、12~18h后覆盖洒水养护的方式。养护前宜避免太阳光暴晒,混凝土养护时间不宜少于28d,并做好养护记录。
按照设计分块进行浇筑。单块浇筑完毕后,行走至下一仓块。
2.3.2.2 渠底混凝土衬砌
1.施工方法
渠底混凝土衬砌施工图见图2-34。
图2-34 渠底混凝土衬砌施工图
渠底人工衬砌一般采用横向或纵向跳仓浇筑。模板支立、溜槽搭设与渠坡类似。
人工衬砌的渠底混凝土布料振捣方法为:混凝土经溜槽输送至渠底,使用手推车运至仓面,人工摊铺整平;专职振捣人员振捣;使用刮杠找平、钢抹子收面压光。渠底混凝土振捣一般采用振捣梁振捣。
2.质量保证要点
(1)若采用溜槽布料,应防止施工人员擅自加大或减小坍落度。
(2)渠底易产生泌水现象,若发生泌水必须采用海绵等吸水物吸出泌水,避免泌水导致表面强度偏低。
(3)保证第一、第二浇筑仓块接茬部位高程一致。