湿陷性黄土地基渠道衬砌施工技术

摘要：湿陷性黄土以其受水浸湿后结构迅速破坏而发生显著下沉的特性，直接影响渠道的使用寿命。因此预制混凝土板衬砌对于湿陷性黄土地基具有施工方便，维修费用低等优点，深受工程界青睐。

关键词：原土翻夯；预制；防渗膜；混凝土预制板；铺筑

同心县位于宁夏回族自治区南部山区，属回族聚居的地区，全县气候恶劣，雨水少地质条件差（属Ⅳ级严重湿陷性黄土地区），水土流失严重，水资源相当缺乏，农民种田往往颗粒不收，为提高本县人民生活水平，提高农民种田积极性，国家投资兴建引黄工程以满足农田灌溉。引黄工程渠道沿线地形平缓，地质结构变化不大，地层岩性主要为上部壤土局部夹角砾透镜体，冲沟中为碎石壤土大部分具有湿陷性，沿渠段湿陷性等级Ⅰ～Ⅳ级均有，对于Ⅰ～Ⅱ级自重湿陷场地，渠基不做处理，对于Ⅲ～Ⅳ级，采用翻夯的方式进行处理后再用土工膜加预制板衬砌。

1渠道的结构型式

预制混凝土板衬砌渠道的结构型式有很多种，考虑到渠道沿线土质、气温、地下水位、渠道流量及便于施工等因素，渠道标准断面形式采用圆弧梯形断面形式，衬砌采用全断面防渗衬砌，分上、中、下3层结构，上层即面层采用混凝土预制板砌护，板厚6cm，下层为0.30mm聚乙烯薄膜防渗层，混凝土板与防渗膜之间设厚3cm砂浆垫层保护。为避免混凝土的热胀冷缩而造成的破坏，沿渠道纵向每6m设一道伸缩缝，沿渠道底脚设两道横向伸缩缝，内用聚乙烯改性油膏填塞。

2渠道施工

2.1土方工程施工

2.1.1渠道放样。土方工程施工前，应进行渠道施工放样。首先，用经纬仪定出渠道的中心控制线。中心桩在直线段每50m一个。弯道处5m一个。用钢尺量距，误差不超过1/1000。测角时两次误差不超过30〃。其次，按四等水准要求控制高程，闭合精度要求控制在20π。每200m留一个临时高程控制点。最后，根据中心线和高程控制点，放样出渠道底脚线和渠口线共四条控制线。

2.1.2土方开挖。根据设计要求，开挖断面尺寸及坡降，测绘开挖断面图，确定开挖轮廓边线，确保渠道开挖断面几何尺寸、坡降符合设计要求。机械开挖，人工削坡、清基。开挖时对于表面植被土层，用推土机推至指定地点。分渠段受渠系建筑物的影响，建筑物完成后，采用人工开挖修边、削坡。

施工人员在开挖过程中必须随时校测中心线及高程，严禁超挖补夯，开挖前一定要注意弯道点的控制。直段与弯段的连接应平顺，不允许出现折线。

2.1.3土方夯填、原土翻夯。本工程夯填土方工程量大，采用以机械为主人工为辅配合施工。夯填采用挖掘机或推土机推土，推土机摊铺，压路机碾压，夯填至设计水位高程后进行二次开挖。

渠基夯填及渠堤便道夯填前先用推土机进行清基，达到设计要求深度后，进行原土原面夯实，再进行夯填施工。

由于地质情况属湿陷性土层，分布较广。填方渠道须全断面夯填至设计水位高程后，再开挖渠槽，挖出的土料可作为渠堤超高部分填筑，多余部分按要求堆放。填方渠道可就近取土，推土机铺土，分层洒水，振动碾碾压，铺层厚度不大于30cm，含水率控制在14%～16%，压实系数不小于0.95。为保证层面充分结合，铺土前在碾压好的土层面洒水。渠堤道路的夯填施工与渠道夯填施工相同。Ⅰ～Ⅳ级湿陷性地段要求在设计开挖基底以下1m深度及渠坡超挖1m原土翻夯，湿陷性地基处理在施工环节上显得尤为重要，以下对原土翻夯的施工方法予以说明：

引黄工程全线除少量建筑物外，主要为渠道部分，渠道部分的施工也就自然成为引黄工程的重点，而渠道全线地处湿陷性黄土地区，此类土具有吸水能力差，保水能力弱，容易发生渗漏等缺点，所以有效处理湿陷性黄土的地基将成为工作的重中之重，而处理此类土基的最优方法便是采取全断面翻夯。经过现场反复试验、分析得出翻夯的有效施工方案及步骤，渠道翻夯施工可分4个步骤：

（1）泡土。泡土前首先应选择不含草根石块等杂物的深层土料为宜，泡土质量的好坏即土的含水率是否达到最优，对翻夯质量将起到决定性作用。泡土方式大概可分为两种，一种是开挖深度浅的部分，因地势开阔，可沿渠两侧（但必须在开挖边线外20m）就地泡土。一种是对于开挖深度较大，可就近选择土场，集中泡土。因湿陷性黄土吸水性和保水性极差，放水量少则出现类干土现象，相反容易出现流土现象，所以必须采取少量多次的方法以保证土含水率达到最佳，待土面水分不再下渗，便停止放水，露天放置3～5d，含水率达到14%～16%便可挖除铺筑。

(2）铺筑。铺筑应采取分层铺筑的方法每层厚度可视碾机械而定，对于普通蛙式打夯机最大铺筑厚度20cm，（这种方法除局部处理已很少使用），而对于振动碾，最大铺筑厚度为30cm，振动碾以12t为佳，铺筑厚度小，则浪费能源，施工进度缓慢，铺筑厚度大，则出现表层干密度大深层干密度小，压实底不均现象。

（3）碾压。因小型机械对大面积处理地基很少使用，这里将着重介绍12t振动碾的施工方法，经现场试验分析，12t振动碾碾压6次既可达到最大压实度。具体方法如下：第1、2次为静碾，第3、4、5次为振碾，第6次为静碾，振动碾行走必须保证匀慢速行驶，以防漏碾，待6次碾压结束，取样试验，符合要求后，再整体凿毛进行下一层铺筑。

（4）渠坡修整。为避免表面干燥和施工中人为因素的践踏及雨水冲涮而造成的起尘和破坏，渠道削坡宜在混凝土预制板铺筑前一天进行。削坡时应严格控制高程及表面平整度。采用人工挂线精削。如果削坡过量，不得用浮土回填，应采用砂浆填充。渠底及内边坡平整度允许偏差±0.50cm。

2.1.4坡面积水及接茬处理

经人工削坡、清基完成，验收合格后及时铺设塑膜，衬砌预制块。若已翻夯段不能及时衬砌时，为防止降雨、基坑积水或坡面冲刷，应采取铺膜保护或人工削坡时可预留5～10cm保护层，衬砌前挂线人工消除、清理，达到设计要求后铺膜衬砌。对碾压段与开挖段接茬处，需留错台，分层铺土，加强碾压，保证基面翻夯的连续性。

2.2防渗塑膜的铺设

防渗塑膜在铺设前，应先对铺设面整平清理，确保铺设面无积水，无杂草、碎石等有棱角的硬物。铺设时，先渠底，后坡面自下而上，随砂浆过渡层铺设的增高而分段上升。塑膜铺设应平顺，松紧适宜。为防止塑膜铺设后的移位或搭接错位，应在端部或适当部位进行锚固。

2.3渠道混凝土预制板的预制

渠坡衬砌均为正六边形的C15混凝土预制块，边长尺寸为25cm，板厚6cm，渠底采用预制矩形弧板衬砌，混凝土采用搅拌机搅拌，1t机动翻斗车运输，人工入仓，平板振捣器振捣，原浆抹面压光，洒水养护，为确保预制件几何尺寸符合规范要求，模板采用钢板、角钢等钢材，加工成套连体模具，为了人工搬运，拆模等方便，以6块一套为宜。

2.4渠道混凝土预制块的衬砌

预制块的运输采用小型拖拉机运输，在运输过程中，应对预制块加以保护，使其表面棱角和外形保持完整，若发现裂隙、缺角及时更换。

衬砌以每6m为一段，衬砌时安设木制放样模型于跨头，挂线衬砌，首先从渠底向上逐渐铺设3cm厚的M5砂浆垫层，然后衬砌渠底弧板，衬砌结束后，再由渠底向上衬砌预制板。衬砌过程中注意做到砂浆垫层的铺设应平整、密实，拌制的砂浆应随拌随用，存放时间不宜过长，混凝土板衬砌完一段后，自下而上逐层用C20细石混凝土填塞勾缝，勾缝前要认真清理缝内杂物，洒水浸润，灰缝要振压密实。

预制混凝土块衬砌成型一段后进行洒水养护，采用农用车拉水，循环养护，保证质量。

2.5伸缩缝施工

伸缩缝缝宽4cm，缝深6cm，下部采用聚乙烯改性油膏填塞3cm，上部采用沥青砂浆封口，厚3cm，在灌注油膏前，先将缝内杂物清扫干净，再进行灌注，施工方法是在容器中搅拌加热胶泥，温度至120～130 ℃，保温3～5min，使软膏充分软化，立即浇灌，浇灌时软膏温度不低于110 ℃，施工时选择气温较高的天气进行，沥青砂浆的拌制在铁皮板上进行，先将砂子加热充分，再按设计比例配制水泥和已溶化沥青，充分拌和，在温度不低于100℃时，将沥青砂浆用木锤、木楔、铁钎等捣入缝内，充分捣实，待温度降低后，再捣一遍。

3结语

对于湿陷性黄土的地基处理只要选好土料，严格控制土的含水率、铺筑厚度及碾压次数，认真仔细地检查土工膜的铺设质量，加强混凝土预制块预制、衬砌的质量和管理，就完全可以克服土质原有的缺点，满足设计要求，延长建筑物的使用年限，使渠道最大限度地发挥其作用。