渠道衬砌施工方案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
渠道混凝土衬砌施工技术方案
1. 工程概况
焦作1段第一施工标段是南水北调中线一期工程总干渠Ⅳ渠段（黄河北～羑河北）的组成部分，位于Ⅳ渠段的北部，本标段设计起点桩号Ⅳ28+500，终点桩号为Ⅳ33+700，总长5.2km，其中明渠长度4864m。渠道为梯形断面，Ⅳ28+500～Ⅳ28+ 段渠底宽度为17m，渠坡坡比为1:，防护堤坡比：左岸1:,右岸1:1；Ⅳ28+～Ⅳ28+段渠底宽度为17m～21m；Ⅳ28+～Ⅳ33+700段渠底宽度为21m,渠坡坡比为1:2。渠底高程～98.574m，渠道内一级边坡为1:2～1:，二级边坡为1:1～1:，一级马道(堤顶)宽5.0m，外坡1:2，渠道纵坡比为1/29000。全渠段采用混凝土衬砌，渠坡厚度10cm，渠底厚度8cm。混凝土衬砌强度等级为C20，抗冻标号F150，抗渗标号W6。渠段内采用复合土工膜150g/m2-0.3mm-150g/m2和150g/m2-0.5mm-150g/m2防渗。在渠底及渠坡防渗复合土工膜下铺设2cm或2.5cm厚的聚苯乙烯保温板防冻层。防冻层下铺设砂砾料垫层防冻胀。渠基设置纵横向排水暗管管网排水，通过逆止阀和抽排泵站排入渠道内。
气象条件
本渠段多年平均气温为15.2℃，多年平均最低气温10.4℃，平均最高气温
20.5℃。多年平均风速2.3m/s，最大风速22m/s。多年平均冻土深度11.47cm，最早地面稳定冻结初日在12月9日，冻结终止日期在2月19日，历年最大冻土深度
19cm；霜冻初日最早为10月17日，终期最晚为4月3日。
工程地质
本标段渠道桩号Ⅳ28+500～Ⅳ33+700，总长5.2km。在新庄～恩村工程地质段内，均属粘性土均一结构。本渠段以半挖半填为主，渠底板主要位于重粉质壤土中。渠坡岩性主要由重粉质壤土和轻粉质壤土夹卵石组成。轻粉质壤土多呈饱水状态，渠道开挖后可能发生流土、边坡垮塌等渗透破坏现象，边坡稳定性较差。地下水位高于渠底板约4～6m，施工排水问题显著。桩号Ⅳ29+900～Ⅳ31+900段含水层岩性为卵石和轻粉质壤土，具中等～强透水性，富含地下水，基坑排水量较大，施工时应采取相应的排水措施。其它段含水层为粘性土层，具微～弱透水性，施工时采取适当的排水
措施。渠道运行后桩号Ⅳ31+900段上部断续分布的轻粉质壤土和桩号Ⅳ31+610附近下部的轻粉质壤土存在地震液化问题，采取处理措施，消除地震地基液化沉陷的影响。
水文地质
场区属太行山前冲洪积倾斜平原，钻孔揭露深度范围内地层主要为第四系松散层，岩性主要为粉质壤土、中细砂和卵石透镜体。
场区地下水可划分为第四系孔隙潜水和承压水。潜水主要赋存于上部粉质壤土中，总厚度一般20～30m，渗透系数K=×10-6～×10-5cm/s，一般属微～弱透水，赋水性差。桩号Ⅳ30+300～Ⅳ31+600断续分布有砂或卵石透镜体，为中等～强透水性。勘察期间地下水位埋深一般～1m，局部渠段埋深大于2m。潜水主要接受大气降水入渗及侧向迳流方式补给，主要以蒸发、人工开采及侧向迳流方式排泄。
第四系孔隙承压水在桩号Ⅳ29+500以前主要赋存于卵石层中，含水层埋深约
25m，厚度一般3～8m，卵石层渗透系数K=×10-2～×10-2cm/s，为强透水，赋水条件好；桩号Ⅳ29+500以后承压水主要赋存于细砂和少粘性土层中，含水层埋深一般20～30m，厚度一般5～8m，局部含水层埋深大于40m，中细砂渗透系数K=×10-3～×10-2cm/s，属中等～强透水，少粘性土（轻粉质壤土）一般具中等透水性，赋水条件较好；勘察期间承压水位高程一般102～104m，承压水头一般20～25m，承压水主要接受上游地下水侧向迳流补给。
2.渠道衬砌施工依据
⑴《南水北调中线一期工程焦作1段（第1标段）渠道横断面图》。
⑵南水北调中线一期工程总干渠黄河北～羑河北段（中线建管局直管项目）焦作1段第一施工标招标文件《技术条款》。
⑶《南水北调中线一期工程总干渠焦作1段渠道结构图》。
⑷《碾压式土石坝施工技术规范》（SL274-2001）、《土工试验规程》（SL237-1999）、《堤防工程施工规范》（SL260-98），以及国家、行业颁布的相关规程、规范、技术标准。
⑸《南水北调中线一期工程材料性能指标补充技术要求》。
⑹《渠道混凝土衬砌机械化施工质量评定验收标准》2010-11-30。
⑺《南水北调中线一期工程渠道工程施工质量评定验收标准（试行）》2007-05-20。
⑻《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）》2010-1。
3.渠道衬砌机工作原理
目前混凝土衬砌机有两种机型：一种是滚筒式，另一种是滑模式。滚筒式衬砌机适用于渠道底板衬砌，滑模衬砌机适用于渠道边坡衬砌。滑模衬砌机动力是由外部电力系统提供，行走系统轨道自行式。在衬砌作业时，混凝土熟料由混凝土搅拌车运输至现场，从滑模衬砌机两侧的小集料斗同时供料，经皮带输送至大集料斗后，沿顺坡自上而下布料。布料完成后，沿顺坡方向设置的一排振捣簧片将混凝土料物均匀振捣并机械进行找平。滑模衬砌机的机架为整体钢架，布料系统与衬砌系统于一体，因此设备自重大，跨越渠系建筑物时搬迁困难，拆装周期长。但其具有良好的整体刚性，并事先进行了预应力处理，克服了大跨度时机架产生的挠度，确保了渠坡中间部分的衬砌厚度，同时生产效率高，振捣密实、均匀，表面平整度高，节省劳动力，非常适用于本渠道的衬砌。投入使用的混凝土衬砌机PHB23000C型混凝土衬砌机，主要技术参数适应本工程渠道坡面混凝土衬砌的要求。该型衬砌机通过在南水北调其他标段施工证明，综合性能完全满足施工要求，该机型有以下特点：
⑴将混凝土布料、摊铺、振捣、轧实布置在同一台机架上，减小了整机重量，方便了搬迁拆装。
⑵机架高度采用千斤顶调节，省时、省力，可随时调整坡度和摊铺厚度。
⑶布料系统采用变频调速，布料时速度一般控制在1.5m/min，回程时速度可调至3m/min；衬砌宽度：3m/幅；整机行走：5m/min；升降速度：240mm/min。
⑷主机前后轮箱采用铰接方式连接R=150m范围内可自由行走。
⑸布料、摊铺、振捣、压光互不影响。
渠道衬砌机械化施工工艺流程图，见图4-1。
4.渠道衬砌施工
施工准备
衬砌施工前，由渠道衬砌施工队将场地清理干净，在场地清理干净后按试验设备配置要求，组织施工机具提前进场，在投入运行前进行一次全面检修，并将仓面施工
