南水北调中线一期工程安阳段渠道混凝土衬砌实验方案.docx

1、南水北调中线一期工程安阳段渠道混凝土衬砌实验方案目 录1.试验地点及进度计划安排 12.工程概述 13.试验目的 24.编制依据 25.施工方案 26.衬砌机械化施工设备的选型及有关说明 37.衬砌前施工准备及其他资源配制 68.衬砌机械化施工 99.试验及成果整理 1510.安全文明施工 1511安全，质量保证措施 1612.其它事项： 17南水北调中线一期工程安阳段渠道砼衬砌试验方案1.试验地点及进度计划安排南水北调中线一期工程安阳段第五施工标段文明大道桥北侧，试验桩号（AY）20+780（AY）20+880，具体部位为右侧渠道边坡。渠道衬砌前的准备工作定于2007年09月12日开始实施，

2、因多种因素的影响，现已滞后，因受季节影响及明年施工进度的需要，本工作务必争取于2007年11月25日前能完成砼浇筑施工，力争2007年12月底整理出试验报告。2.工程概述总干渠渠道采用梯形断面，设计渠底宽度为1718.5m，渠底内一级边坡1:2，一级马道（堤顶）宽5.0m，外坡1：1.51:1.2，渠道纵比降为1/28000。渠道衬砌主要采用砼衬砌，复合土工膜防渗，渠道衬砌采用现浇砼板，渠坡板厚10cm、渠底板厚8cm。安阳属寒冷地区，衬砌砼强度标号一律采用C20，抗冻标号不低于F150，抗渗标号为W6。砼衬砌板分缝为通缝和半缝间隔，垂直水流方向渠坡衬砌分逢从渠底起每4m分缝，最后一块板长根据

3、一级马道高程控制，渠底以总干渠中心线为一块板的中心线向两侧分逢，每块板长4m，两侧最后一块板长根据渠底宽度控制。顺水流方向4m分缝。通缝宽2cm，半缝宽2cm，缝内上部为2cm厚明渠专用聚硫密封胶止水，下部为聚乙烯闭孔泡沫塑料板隔缝。衬砌砼板下面设有渠道自排水结构及防冻胀聚苯乙烯板，试验区段内底板高程以上无地下水，无需采取专项降水措施。渠道衬砌结构自下而上为：强渗软式透水管及单向排水阀等渠道自排水结构布置、5cm厚粗砂滤层、23cm厚聚苯乙保温板、600g/m2的复合土工膜、10cm厚砼面板、砼板中纵横向一般以4m设一道分缝（通缝与半缝间隔布置）。2.1施工条件及天气2.1.1水文气象 总干渠

4、安阳段属于温带季风气候区。夏秋两季受太平洋副热带高压控制，多东南风、炎热多雨；冬春两季受西伯利亚和蒙古高压控制，盛行西北风、干燥少雨。总干渠沿线多年平均降雨量为557mm，年内降雨分配极不均匀，汛期69月降雨量占全年的7080。年际变化幅度大，年降雨量最丰年是最枯年的35倍。年径流深为120mm左右。总干渠安阳段气温由南向北变幅不大，多年平均气温为13.4，全年1月份温度最低，多年平均1月最低气温6.1，极端最低气温为20.9。7月份气温最高，平均最高气温32.1，极端最高气温41.1。最早开始冻结日期在12月7日，最晚冻结终止日期在2月20日，历年最大冻土深度33cm。全线冬春盛行北或西北风

5、，夏季多东南风，秋季多冬北风，多年平均风速2.1m/s，最大风速22m/s，多为西北风。试验区内地势西高、东低，附近的文明道沟、曲沟等，除汛期外基本处于无水状态。2.1.2工程地质（1）地形地貌试验区段内地形相对比较平缓，相对有利于工程施工。（2）工程地质概况及评价试验段内渠坡岩性以黄土状中、重粉质壤土为主，局部夹黄土状轻粉质壤土（alplQ32），渠坡整体稳定性较好。上部黄土状土具轻微中等湿陷性，渠底板主要位于黄土状土中，地下水位低于渠底板。土层具弱中等透水性。（3）水文地质因无地下水，暂不谈水文地质情况。2.2 衬砌用材料实验用的主要建筑材料有：鹤壁同立P.O42.5水泥、安阳大唐电厂级F

6、类粉煤灰、山西黄腾萘系减水剂、鹤壁盘石头水库花尖脑石料厂生产的石子、中砂、粗砂、山西黄藤生产的引气剂（粉剂）、软式透水管、直径150型逆止阀、聚苯乙稀保温板、聚乙烯闭孔泡沫板、600g/m2土工膜、聚硫密封胶等。（1）水泥：主要采用鹤壁同力牌P.O42.5级普通水泥。因近期供货相对稳定，不必大量库存。（2）砂、石料由6标段统一从盘石头花尖脑料场供应，应为低减骨料。（3）其它材料：强渗软式透水管、直径150型逆止阀、聚苯乙稀保温板、聚乙烯闭孔泡沫板、600g/m2土工膜、聚硫密封胶等材料有待监理部及业主等有关单位认定合格的供货商。2.3施工交通条件试验段与离营地及砼拌和站相临，有施工辅道连接，施

7、工交通便利。用利于信息沟通及砼的输送。2.4施工供电可从主营地630KVA箱式変压器直接引至施工现场，供电能力能满足施工用电负荷。2.5施工用水由主营地生活用水井统一供水，水质已经过检测，水质标准完全能满足砼拌和及养护需要。3.试验目的3.1检验衬砌机械化施工系统的机械性能和生产能力，检验与实际生产能力相匹配的配套机械性能；3.2确定衬砌机的适宜工作参数，包括衬砌机工作速度、振捣时间、抹面压光的适宜时间和遍数以及切缝时间；3.3确定辅助机械、机具的种类和数量，使用各种机械、机具的劳动力数量和定岗、定员等。确定施工组织形式和人员编制以便制定施工组织方案和施工工艺流程；3.4检验砼配合比能否满足渠

8、道机械化衬砌施工的需要，同时验证成品砼是否具备外表平整、内在密实及不发生面板断裂（裂缝）现象。3.5确定合适的施工产量和进度，以便编制完善施工进度计划。4.编制依据总干渠安阳段渠道（第5标段）衬砌及护坡结构图；总干渠安阳段渠道（第5标段）衬砌及护坡细部图；总干渠安阳段渠道（第5标段）一级马道结构图；总干渠安阳段渠道（第5标段）自排水结构图；渠道砼衬砌机械化施工技术规程（南水北调工程建设专用技术标准NSBD5-2006）；技术条款（南水北调中线一期工程总干渠安阳段第五施工标段招标文件，合同编号：HNJ-2006/AY/SG-005）第六章 砼工程。5.施工方案采用我局生产的多功能渠道浇筑机完成削

9、坡、滤料布料及碾压整平、砼布料及振动碾压整平等工作内容，人工配合电动抹光机进行面层的压光、找平，2台8m3砼搅拌罐车运送砼，切割机切缝，同时采取洒水保湿养护等施工工艺。6.衬砌机械化施工设备的选型及有关说明衬砌机械化施工设备选用由中国水电十一工程局自主研发生产的具有多项专利技术的“银河”牌大跨度多功能渠道浇筑机，已在河北京石段得以成功运用，现结合安阳段渠道的实际情况（横坡比大及跨度大等特点）进行了专项设计和改进，较以前有更大的可靠稳定性和适应性，其机械性能及有关说明如下：6.1产品特点该机具备适应渠道曲率半径的行走、浇筑厚度可灵活调节、方便坡比的变化、满足左右岸堤宽的行车之要求，必要时即可以用

10、于坡面，也可以用于渠底的施工，布料和衬砌互不影响，而且要求该机型具备强度高、重量轻、方便拆装运输等基本特点，所有这些“银河”牌大跨度多功能渠道浇筑机均可满足。6.2系统组成及衬砌工艺6.2.1系统组成：大跨度多功能渠道浇筑机有主框架、副框架、整机行走系统、浇筑厚度调节系统、布料及行走系统、衬砌及行走系统、主副输送皮带驱动调节、电气控制系统以及行走轨道等组成。每个系统具有独立的功能，部分合理连锁，共同完成渠道浇筑衬砌之功能。其中；（1）行走系统行走系统采用四个电机同步控制，运用先进的调速技术，在010m/min之间可随意调整，使机械在行走过程中平稳运行，以避免因车辆晃动引起的挠度变形。（2）升降

11、系统采用四个独立的涡轮蜗杆减速升降机，进行升降控制，精确调整各结构尺寸，以适应各种作业面的坡比变化，满足衬砌施工的要求。（3）布料系统布料系统有三部分组成，一条650mm的主输送带，一台布料小车和一条用于给主输送带供料的500mm的副输送带；布料小车可根据施工的需要布下单层或多层砼，也可根据施工进度的要求进行速度调整，以提高工效。（4）振捣系统振捣系统有两套振捣器组成，一套为50型插入式振捣器，一套为平板式振动器。插入式振捣器可进行深层振捣，平板式振动器进行表面振捣提浆，既保证了砼的密实度，又为下一道施工工序提供了方便。（5）摊铺整平系统摊铺整平系统有摊铺小车、螺旋分料器、压光辊组成，摊铺小车

12、悬挂于主梁的两侧，利用链条转动进行上下行走，螺旋分料器将多余的砼分离出去，用压光辊进行压光整平，成型后的砼表面光滑平整。（6）安全系统全车共装置四套安全系统，1）误操作急停按钮；2）面板控制安全系统；3）水下小车行程控制安全系统；4）失控防撞安全系统。该设备在河北京石段投入使用以来，对于渠道开挖成型后的坡面修整、压实以及反滤料的摊铺、平整、压实和砼的浇筑布料、整平、振捣、压实等各方面的工作，进行了试验，技术指标均达到设计要求，具体指标为：（该指标为在河北京石段渠道衬砌施工所获得的各项指标）坡面修整的平整度、压实度指标（见下表）项 目平 整 度（mm）压 实 度（%）设 计 指 标1598实 测

13、 指 标1098砼的表面平整度、厚度、实测强度指标（见下表）项 目平 整 度（mm）厚 度（mm）强度（MPa）设 计 指 标1015020实 测 指 标514815226.729.06.2.3 衬砌工艺：浇筑机布料小车均匀布料后，先由装在摊铺螺旋前面的两只软轴振动棒对砼进行预振，紧接着摊铺螺旋对预振过的砼进行摊平处理；而后由衬砌小车的振动装置对摊平后的砼进行较大面积的振实，再由提浆压光辊对振实后的砼表面给以压光（滚筒转向与前进方向相反）。同时衬砌小车后面还可以挂上机动摸光机更进一步对成型面摸光。上述各工艺在连续衬砌时几乎同时进行，共同完成衬砌全过程。衬砌小车各类装置的俯视简图如下：6.3使用

14、范围可满足渠坡长度1036m的衬砌之要求；渠坡坡度1/2、1/2.5、1/3、1/5；浇筑衬砌厚度H=650cm范围内；行走曲率半径R150m。也可用于大型广场地面的砼施工。去掉衬砌系统在加高支腿的情况下，也可用于各种坡水区倒虹吸的砼布料。6.4 主要参数适应坡度:tg=1/2、1/2.5、1/3、1/5；布料与衬砌有效长度L=20m；主皮带规格CC56 B=65053.0+1.5；驱动功率：P=5.5kw；带速：v=1000mm/min;副皮带规格CC56 B=50053.0+1.5；驱动功率：p=3.0kw；带速：v=1250mm/min；卸料布料小车行走速度：v=516m/min；摊铺衬

15、砌小车行走速度：v=412 m/min；整机行走速度：v=310 m/min；单层衬砌厚度：h20cm；每次衬砌宽度：b50cm；成型速度：V=721m3/h；总功率：P=29kw；总重量：W=15t (20m跨)6.5使用须知大跨度多功能渠道浇筑机的使用是一项比较复杂和专业的过程。要求操作者应具备一定的机械运行知识和砼施工经验。a 加注润滑油首先按规定对电动滚筒加注46#机械油或L-CKC68工业齿轮油至滚筒半径的2/3。其他传动装置加注46#机械油或L-CKC68工业齿轮油至油面观察窗中间位置。涡轮升降机各种轴承座内部应注满工业锂基脂；各类链条和丝杠要滴注润滑油。b 调整皮带运行方向和张紧

16、度皮带的运行方向总是朝向操作室，而且副皮带的运转受主皮带运转的限制。皮带跑偏是由多种因素引起的，驱动滚筒或改向滚筒两轴线不平行、托辊安装误差、皮带粘接误差、上下托辊及皮带上的粘附物以及张紧度的不平衡等都会使皮带在一定范围内偏离运行轴线，因此应在空机运行情况下对皮带进行系统调整，使其张紧度合适、皮带横向偏差在控制范围内。c 驱动钢丝绳张紧度的调整牵引钢丝绳是靠预绕在卷筒上的数圈钢丝绳所产生的摩擦力驱动的，因此系统钢丝绳需要一定的预紧力，调节张紧装置使之处于适当的范围内，才能保证钢丝绳的收放灵活自如、排列整齐、减小其垂度。对于单根钢丝绳的驱动系统，要按小车固定左端导向轮、卷筒左端、导向轮、小车平衡

17、轮、导向轮、卷筒右端、导向轮、小车固定右端的绕向进行。需要维修或更换新钢丝绳时，可参考图示方法进行。需要强调的是，预绕在卷筒上的钢丝绳经过一段时间的使用，会向卷筒的一侧滑动，当滑动距离超过1.5圈或影响钢丝绳的正常缠绕时，应松开张紧装置，重新排列钢丝绳的预绕位置。D 轨道的调整铺设轨道的地基应做夯实平整处理，整机运行轨道轨距L,误差12mm，曲率半径应满足整机转弯之要求。轨道的高度误差直接影响所浇砼面的平整度，因此，建议轨道的高度误差控制在3mm/2000mm的范围内。正式浇筑砼之前，一定要空机行走一、两遍后，再次对轨道高程进行检测，必要时给以调整。两根轨道的接头部分高差最大不准超过3mm，否

18、则将影响整机的行走。E 坡比及浇筑厚度的调节坡比调节前先选坡底和坡顶两个点，测量土工膜到衬砌轨道的垂直距离，使两者的数值符合技术规范。测量压光辊底部至土工膜之间的距离使其等于浇筑厚度。根据实际情况调整震动器的高度，使衬砌厚度达到理想数值。对于由方木或型钢围成的模板、接浇已浇筑成型的渠道砼面时，应将衬砌小车的压光辊调离已成型的砼面，距离10mm左右，并空车试运行，确认不被碰撞才准正式运转。平常整机移动或者运转衬砌小车时，都应这样确认，以保证衬砌小车不被碰撞。F 卸料刮板的调整与更换正式浇筑砼之前或停料间隙过长，必须先对主副皮带进行洒水湿润，以防堵料。并根据水通过卸料刮板后的具体情况，对刮板弹簧进

19、行调整，避免漏浆；当刮板磨损至极限时，应及时更换（随机备用件）。6.6安全要求大跨度多功能渠道浇筑机是比较大型的多系统运转机械，尽管设计时考虑了各种防护措施，但在使用时应严格遵守下列规程：A 为防意外，运行轨道应可靠接地，接地电阻5；B 设备的运转和运行范围内严禁站人；C 设备运行期间不准检修运动之部件；D 不准施工人员在浇筑机下乘凉、避雨、闲坐；E 主副皮带上的砼未卸完时不准停机；F 应明确运行、停止信号，统一信号意义；G 当对浇筑机（尤其是对摊铺螺旋、钢丝绳、运输皮带、链条等）进行维修时，必须切断电源，派专人看守，方可工作；H 先开主副皮带，其次再卸料、布料；I 先运行摊铺、震捣、压光系统

20、，其后再行走；J 整体吊运时，两吊点之间的距离应大于框架总长的1/3(当框架长度为20米时，两吊点距离不低于6.70米)。6.7注意事项A每次使用完毕后，应将浇筑机开到合适的地方，及时清洗其上的砼附着物； B定期对钢丝绳、皮带、驱动链条等部件进行适当张紧；C 四条支腿的起升高度是有限制的，内筒的伸出长度最大为650mm（从轮箱上平面算起），做大幅度起升时，务必注意不准超过此限！以免造成事故。D 万一因各种原因造成布料小车堵料时，应立即停机，用工具将卸料挡板前的砼清除干净，必要时用清水对卸料挡板进行湿润，再启动皮带卸料。E 在渠道转弯处作业时，上下轨道的驱动轮可分别驱动，但应缓慢运行（可变频调节

21、），避免行走不一致而使框架变形。F 因为布料和衬砌小车都在坡面上运行，除装有可靠的制动装置外，驱动钢丝均采用双绳以增大保险系数。当钢丝绳出现异常或断股数量超过标准时，应及时更换。G 上下运行小车的限位开关若出现异常或损坏，应及时更换，严禁在限位开关失灵的情况下进行浇筑作业。H 电器控制部分的变频器若出现异常，请勿擅自拆开维修，应及时通知厂部将备品送到现场。6.8设备安装调试与检查验收 （1）衬砌机及其配套设备到场后，应按生产厂家要求进行安装、调试，并经过施工检验。（2）拌合系统的性能、计量精度等应全面检查和调试。（3）设备经安装、调试达到施工要求的生产能力和质量标准后，应报监理单位进行验收。7

22、.衬砌前施工准备及其他资源配制7.1砼拌合系统的配置本次渠道砼的衬砌试验段就选在我标的拌和站附近，该拌和站具有4550m3/h的拌合能力，其可靠性足以满足衬砌试验所需的生产能力，且站内备有150kw的柴油发电机组和一个10m3水池，其配电功率足以满足系统停电时应急使用以及拌合站内清洗等一切施工用水的需要。7.2砼运输配置我标段已新进2台8m3的砼搅拌运输罐车，且运距很近，足以满足渠道砼衬砌试验的运输要求。7.3工地试验室我局试验中心派出具有上岗证的实验人员及使用经安阳市质量检测中心检定的仪器及设备组建成工地实验室，对过程中的各项检测工作进行取样、试验及负责向业主委托成立的第三方实验室进行委托送

23、样。其试验检测项目能满足砼原材料、垫层相对密度、砼坍落度及含气量、砼抗压强度、表面平整度、渠道几何尺寸等参数的检验要求。7.4人员配制由项目经理陈学才负责全面协调工作，项目副经理朱家峰作为该项试验的具体负责人，亲临现场指挥，其他管理人员名单及分工如下表；姓名职务角色王开军项目总工协调技术指导与工程质量控制张全才项目副总工兼职质检部长全面负责质量控制、过程检检、贺鹏辉安全部长负责现场施工安全刘恩献专职质检员过程检验史勇试验室主任原材料与过程检验柴得昌砼试验工砼拌和站及现场取样李永强工区主任现场负责人韩强施工员负责现场施工景佳测量队队长全面测量控制杨宗利测量员测量放线两班作业其需人员如下：施工作业

24、队机械工土工膜焊工排水系统及保温板填缝工砼工电焊工司机合计作业队63421222机械队12618两班作业共需机械设备配备表机械设备名称型号或规格单位数量备注砼搅拌楼HL50-50座1生产率50m3/h砼搅拌站套1生产率25m3/h自卸汽车EQ340部3载重量15t砼搅拌运输车JCQ8部28m3载重汽车JN163部3载重量8t轮胎式吊车浦沅16台2机械设备名称型号或规格单位数量备注布料机台1振动碾YL-18台1洒水车X-10台1平板振捣器PZ-50台2插入式振捣器HZ-50台10部分备用电焊机BX3-500-2台8装载机XL50台2实验仪器套1喷雾机P-30台3手持式喷雾机台2锯缝机台37.5衬

25、砌基面处理及其它工艺准备 7.5.1永久排水设施因本试验段渠底板以上无地下水，永久排水系统主要是渠道的自排水系统，可在削坡完成后，依照渠道自排水结构图进行施工，在粗砂滤层铺设前完成。7.5.2削坡依照施工图进行施工放样，放线误差控制在：直线段20mm、曲线段50mm 。本段未要求进行特殊处理，针对局部雨淋沟和坍坡需进行补坡，补坡前将坡面清理成锯齿形，补坡地方厚度应高出设计断面，按照设计要求98%的标准进行压实度控制，施工时用移动式冲击夯进行夯实，每层摊铺厚度不大于20cm。对完成渠坡处理后的坡面计划采用挖机进行预削，然后用削坡机进一步削坡。确保削坡后的平整度误差不大于2cm/2m。7.5.3粗

26、砂滤层、保温层及防渗层的铺设垫层、保温层及防渗层铺设必须在基面削坡验收合格进行。砂砾料应质地坚硬、清洁、级配良好，并满足设计要求的粗砂类别；砂砾料的铺料：厚度设计值为5cm、试验过程中暂定虚铺系数为1.26、1.28、1.30、1.32、1.34、1.36等六种，折合虚铺厚度为6.3cm、6.4cm、6.5cm、6.6cm、6.7cm、6.8cm。压实方法：直接用衬砌的震动碾压辊进行碾压。遍数：分别取2、3、4、5、6、7等参数。含水率：试验过程分别按4%、4.5%、5%、5.5%、6%等几种指标进行对比。上述不同参数，在实验过程中进行交叉组合，力求寻出能符合设计标准的碾压参数。铺设后的砂砾料

27、垫层应平整，表面平整度宜不大于1cm/2m。砂砾料铺设检验合格后进行保温板及复合土工膜的施工。保温板铺设铺设前应按设计要求进行检查，缺角、断裂、尺寸不够、局部凹陷的材料不用于本工程；保温板应铺放整齐、粘结严密，两板连接处的高差不得大于2mm；渠坡下部的各板必须用竹签固定在坡面的土层中，每张板不少于4根竹签，分别固定在四角处，竹签顶端略底于保温板，暂定为23mm。保温板铺设后应保持板面完整，洁净，不应踩踏、放置重物。防渗膜铺设铺设前应按设计要求，并参照土工合成材料测试规程（SL/T235-1999）进行检查；防渗膜铺设应自然松弛，与基面贴实， 不应出现褶皱现象；防渗膜铺设后，边缘部位用砂袋压紧固

28、定。8.衬砌机械化施工8.1基准线设置及机械安装调试基准线应根据布设的导线控制桩，设计断面尺寸和衬砌机技术参数确定。按生产厂家要求的步骤进行基准线设置；基准线的位置误差：水平误差为5mm，垂直误差为2mm。 机械进场后，首先铺设两条1020m长的轨道，调理平直后备用，再进行主梁的拼装，按照出厂编号进行（不可颠倒顺序）；主梁拼装完成后，用两台吊车同时起吊（两台16t），放置于预先调平的轨道上，接着安装主输送带和布料小车；输送带粘接完成后，开始安装下部螺旋摊铺小车及振捣系统，最后完成整车的控制系统，做好和部位的安全设施后和限位装置；然后进行初步调整，初步调整结束后，进行整车联动试车，解决发现的问题

29、，进入施工作业面，精确调整开始作业。8.2砼衬砌机械化施工工艺流程图见下页。8.3原材料与砼配合比选择8.3.1原材料选用水泥、粉煤灰、砂、石、水、外加剂等原材料的选用均已符合设计和有关规范要求，并同招标文件技术条款的相关章节相对应，并经由业主委托的第三方实验室进行检测合格。8.3.2砼配合比衬砌时采用第三方试验室统一提供的砼配合比，分别采用一级配和二级配两种作为对比试验。配合比参数不应随意变更，当气侯和运输条件变化时，可微调用水量，维持入仓坍落度不变，保证衬砌砼机械化施工的工作性。8.4砼拌和拌和站备有两套独立的砼拌和系统，其中一套作为备用系统。因备有发电机和水池，水、电供应不成问题，衬砌施

30、工开始前，备足原材料，确保能连续施工。配料、计量精度目前，砂、石料、水泥、粉煤灰、减水剂、拌和用水均已经过检验，各种材料的计量器具已经过计量部门标定，经过近期的砼生产检验，其拌和正常，能满足渠道砼施工的需要。砼衬砌机械化施工工艺流程图其计量偏差能满足下表要求材料名称水泥掺和料砂石水外加剂允许误差（%）112211外加剂的掺用外加剂采用后掺法掺入，以液体形式掺加，其浓度和掺量根据配合比进行选定。拌和物质量检验与控制砼拌和物应均匀一致，不得有未加水的干料、未拌匀的生料和离析现象，干料和生料不得用于衬砌，一座拌和楼盘与盘或拌和楼之间，砼拌和物的坍落度允许误差为1cm。拌和楼出机口的坍落度值加上运输时间所消耗的坍落度损失值确定。雨天或阵雨后，应按砂石料的实际含水率及时调减用水量。拌和过程中的拌和物质量检验应按有关规定的检测频率及时检