淺談南水北調渠道邊坡的襯砌施工工藝

方 元 / 中鐵二十局集團中鐵貴州工程有限公司

淺談南水北調渠道邊坡的襯砌施工工藝

方 元 / 中鐵二十局集團中鐵貴州工程有限公司

南水北調工程是我國一項特大的跨地區、跨流域的水利工程，對于改善我國水資源配置利用，緩解北方缺水現狀，建設社會主義小康社會有著十分積極的意義。南水北調中線干線全長1432km，輸水總干渠以明渠為主，長1103km，約占總渠的80%，是典型的長距離線性渠道水工程，渠道過水斷面為梯形，采用混凝土襯砌，渠道施工質量直接關系到總渠的運行與安全，文章試分析渠道襯砌的結構特點，施工流程，施工中應注意的問題，以期能夠為南水北調建設提供一些有價值的參考。

南水北調；渠道；襯砌施工

引言

京石段應急供水工程是南水北調中線工程的一部分，起點位于河北省石家莊市，終點位于北京團城湖，全長約307km , 其中北京段長約80 km，采用管涵輸水，河北段長約227km，采用明渠輸水。渠道是京石段應急供水工程河北段的主體工程，也是中線工程的主體工程，而渠道襯砌是中線總干渠渠道施工的重點和難點，其施工質量的好壞對總干渠的運行與安全有最直接的影響，京石段渠道襯砌采用機械化襯砌施工，目前已全部完成，文章重點總結該段工程襯砌施工的情況，以供中線渠道建設與施工參考。

1.工程概況

南水北調中線京石段應急供水工程中S22段渠線總長度4366.702m，包括1座排水倒虹吸、2座渠渠交叉建筑物、3座公路橋及渠道工程施工。本工程屬于南水北調中線工程的一部分，肩負著向北京、天津及河北等地供水的任務。根據渠道沿線土質、氣溫、地下水位、渠道流量及便于施工等因素，選定現澆渠道的結構型式為梯形斷面。本標段進口明渠底寬21.5m，內邊坡1：2.5，縱坡1/25000，渠內設計水深4.5m；出口明渠底寬23m，內邊坡1：2.0，縱坡1/25000，渠內設計水深4.5m。渠道大部分為半挖半填，還有部分挖方段。渠道過水斷面采用現澆混凝土襯砌，初砌厚度邊坡10cm，底板8cm，襯砌板下鋪設復合土工膜加強防滲，防滲層下面鋪設砂礫料（河灘地段）或保溫板用以防凍。

1.1渠道襯砌的特點

（1）渠道斷面大、襯砌混凝土板薄。京石段渠道采用梯形過水斷面，渠底寬度 7～29m，渠道邊坡系數為2.0～2.5，渠坡高度為5. 3～9. 5m。襯砌范圍為全斷面襯砌，而襯砌板厚度一般僅為8～10 cm，襯砌工程量及施工難度較大。

（2）表面平整度要求高。由于中線的總干渠總水頭較小，渠道的縱坡較緩，渠道采用自流輸水，因此要嚴格控制水頭損失，要盡量在施工中減少渠道襯砌混凝土的糙率，對混凝土的平整度要有更高的要求。

（3）與其他結構結合緊密。襯砌板下面根據需要會有防滲、防凍等設施，如土工膜、砂礫、保溫板等，而這些附帶工序都增加了襯砌機械化施工的難度。

1.2渠道襯砌的類型選擇

京石段渠道襯砌的主要功能是定型、減糙，并與其他材料緊密結合，形成防滲、防凍脹的功能，根據地形、地質、水位等條件，S22段的襯砌主要選用以下兩種類型：①混凝土襯砌板+復合土工膜，此復合襯砌形式用于高填方渠段或沙性渠基段，一般渠坡襯砌板厚度為10 cm , 渠底襯砌板厚度為8 cm；②混凝土襯砌板+復合土工膜 +砂礫料，此復合襯砌形式用于地下水位埋深較淺或河灘地渠段，一般地下水位埋深較淺渠坡襯砌板厚度為10 cm，渠底襯砌板厚度為8 cm。

2.施工工藝流程

為了保證渠道襯砌的質量，提高渠道襯砌平整度，降低糙度，采用襯砌機械進行施工，工藝流程如下：機械粗削坡→人工精削坡→保溫板、砂礫鋪設→復合土工膜→支立模板→混凝土澆筑→覆蓋養護→切縫→洗縫→塞縫→灌縫。

3.施工中應注意的工作要點

3.1削坡施工要點

在整個南水北調中線工程中，對渠道進行削坡處理是一項很平常的工序，可采取挖掘機配合人工處理削坡，但是渠道削坡的質量卻很容易受到外界因素的影響，在實行渠道削坡這道工序之前，相關工作人員必須做好及時、詳盡的計劃，考慮周全，避免削坡過程中出現超挖、欠挖、平整度差的現象影響了削坡質量。無論采取哪種方式削坡，在施工時一定要注意以下事項：

①采用挖掘機削坡時，首先根據控制點進行渠坡和渠底的放樣定線，控制樁、控制線等措施要設置到位，平整度控制在1cm/2m，要做到底平、坡順、彎道圓滑，夠寬夠深，但是不能超挖也不可欠挖，可以通過挖掘機粗削然后再人工精削，要注意當渠坡的含水率較高時，機械削坡容易造成坡面土體的剪切破壞，可以通過晾曬或者加大人工精削厚度的方式來降低土體的含水率，再進行施工。削坡后的多余土方應運送至監理指定的棄土區。

②削坡的過程中要預留一定的保護層，約10～15 cm，以防破壞基面。因為在實際的施工過程中，很容易出現削坡后的平面不平整，或者坡面不穩現象，會影響后期的混凝土襯砌，達不到施工的要求，預留保護層可以使后期的加工更加精準，滿足施工的需要。

③在填方段或換填段，如果出現碾壓不到位或者填筑時的超填寬度不足的情況，當削坡到設計的位置時，坡面會出現不密實的三角區域，渠坡質量不過關會導致上部砂墊層厚度或者襯砌混凝土厚度不符合要求，對于欠挖的渠坡要從新進行削坡；對于超挖以及平整度差的渠坡要根據實際情況采取不同的施工方案，可以用砂墊層或者水泥砂漿進行找平，然后再進行后續施工，不管如何補救，坡面都必須清理到密實的基面。

3.2砂礫鋪設施工要點

砂礫料的鋪設應當在基面削坡驗收合格后進行；砂礫料采用粗砂（大于0. 5mm砂粒，含量應占50%以上）和砂礫（大于2mm砂粒含量應占50%以上）各占50%左右的混合料，且質地堅硬、清潔、級配良好；砂礫料壓實后相對密度不低于0. 75；砂礫料的鋪料厚度、壓實方法、遍數和含水率等施工參數應根據現場鋪料碾壓試驗確定；砂礫料應平整，表面平整度宜不大于1cm/ 2m；砂礫料表面應按設計要求作表面防滲處理，檢驗合格后進行襯砌混凝土板施工。

3.3復合土工膜施工要點

復合土工膜的施工在渠道襯砌中是質量控制的重點和難點，特別是復合土工膜的粘接缺乏科學、準確的檢測手段，只能是通過觀察法、手撕法、檢漏法來確定粘接是否牢靠，因此對土工膜的質量控制尤為重要。復合土工膜鋪設常見的問題及防治措施主要有以下幾方面：

鋪設施工應在氣溫5℃以上，風力4級以下，無雨無雪的天氣施工；土工膜搭接寬度不小于10 cm，自動爬行焊接機控制熱度250℃～ 300℃，行走速度2～4擋，視當時氣溫調節控制；粘接過程中和粘接后2h內，粘接面不承受任何拉力；質量檢查可通過目測觀察有無漏接，接縫有無燙損、褶皺、拼接是否均勻；檢漏法可采用充氣法，兩端封死充氣壓100 kPa，靜觀10分鐘，觀察真空表，如氣壓不降，不漏氣，接縫合格，否則應及時進行修補；對于鋪設完成的復合土工膜要注意做好保護工作，以避免破損，尤其是已完工的混凝土襯砌周邊的預留復合土工膜，由于預留時間長，環境復雜，很容易造成大面積破損或者長度不足，這都需要進一步修補，以達到工程要求。

3.4襯砌混凝土施工要點

渠道邊坡的混凝土襯砌的厚度薄、面積廣、難度大、外觀質量要求高，因此施工中很容易出現振搗不密實、混凝土成形不規格、容易變形等問題，因此在施工中要注意：①安排專人負責混凝土布料，混凝土運輸卸料時的自由下落高度應不大于1.5m，采用螺旋布料器布料時，料位的正常高度應在螺旋布料器葉片最高點以下，但不能缺料；采用皮帶輸送機布料時，料量分布應均勻，控制布料厚度，松鋪系數應根據坍落度的大小由試鋪確定；②襯砌混凝土模板邊緣及齒槽等部位采用襯砌機或振動梁不易振搗密實，需要采用人工手持振動棒輔助振搗；③振搗過后的混凝土表面基本平整，再由壓光輥進行平整壓光，以便于后續精確抹面壓光。平整壓光約1～2 h后，混凝土表面水分稍散，再進行抹面，以表面平整、出漿為宜，一般粗抹2遍。待混凝土初凝之后，終凝之前再人工進行最后的壓光，消除表面氣泡，使混凝土表面平整、光滑、無抹痕；④拆模時間以不損壞混凝土成品為宜，拆模后等混凝土達到初凝，然后灑水及時用塑料薄膜覆蓋養護，并用土埂密封，養護天數不得少于14天。

4.結語

渠道襯砌技術在南水北調中線工程中應用十分廣泛，積累了許多施工經驗，在施工過程中我們要嚴格控制工程質量，落實工程每一個環節的檢查、驗收，以保證早日順利通水。

馬彥亮,李紅斌.淺議南水北調渠道襯砌施工質量控制.河南水利與南水北調,2015, 3.