南水北調工程粗砂墊層施工工藝參數的確定

李雪鋒 趙 辰

（1.嵩縣閆莊鎮政府 河南 嵩縣 471400；2.華北水利水電學院水利職業學院 河南 鄭州 450008）

在修筑水利水電工程時，墊層的鋪設可以起到保持土體穩定等重要作用。粗砂墊層在南水北調中線主干渠施工中有著非常廣泛的應用。

粗砂墊層鋪設方案的制定與選擇制約著南水北調中線一期工程能否按期完工。

1 工程概況

新鄉衛輝段第一施工標段，標段總長9.38km，其中渠道長9.09km；起點渠底高程為▽91.935m，終點渠底高程為▽91.373m，內坡坡比為 1：2、1：2.5、1：3。 全渠段采用混凝土襯砌，渠坡襯砌厚度均為10cm，渠底為8cm。渠道排水管采用Φ150軟式透水管，滲透系數≥0.1cm/s，沿渠道方向縱向鋪設，并每16m設一道橫向連通管，軟式透水管周圍回填粗砂，每16m設一個逆止排水閥。

2 粗砂墊層鋪設

2.1 概述

渠坡粗砂墊層采用粗砂，經機械壓實，作為渠道襯砌混凝土的過濾層，可起到“排水濾土”保持土體穩定的作用；作為渠道土質邊坡的找平層，改善和提高渠床與保溫防滲層之間的加糙抗滑能力，并通過砂墊層的壓力擴散作用，降低水壓對渠床的壓應力，減少渠道襯砌結構變形量。

本次試驗段Ⅳ125+840～Ⅳ126+000的渠坡粗砂墊層厚度為5cm。

2.2 實驗目的

確定粗砂墊層鋪筑的機械設備、鋪料厚度、壓實方法、壓實遍數等施工參數。

2.3 粗砂墊層技術要求

粗砂墊層料應材質新鮮，抗風化能力強，粒徑小于0.075mm的顆粒含量應不超過5%，粒徑小于5mm，級配良好，D15≥4d15，且D15≥0.1mm。粗砂墊層壓實后相對密度不小于0.75。

2.4 施工方法

2.4.1 鋪料

粗砂墊層鋪筑時，由下游向上游依次鋪筑。施工前，選用料經過檢驗合格后并經監理人批準方可使用。粗砂墊層采用分段施工，渠坡粗砂料經拌合樓拌合采用混凝土罐車運輸至渠頂，卸料入斜坡攤鋪機料斗，由斜坡攤鋪機攤鋪平整，采用振動平板夯實，兩相鄰條帶之間夯擊搭接寬度控制在20cm～30cm。

2.4.2 夯實

粗砂墊層振壓：行走式桁架梁懸掛2.2kW標準平板振動器（振動器功率2.2kW、振動頻率48Hz；平板托盤（普通鋼板，兩種規格：0.43m（寬）×0.71m（長）×5mm（厚）和 0.55m（寬）×1.0m（長）×5mm（厚），根據試驗情況定出最優一種規格；行走速度2.6m/min）坡面上進行振壓，振壓平板置于砂濾層面虛鋪高程位置處。順坡上下往返振壓一次為一遍，一個機位工作面振壓寬度為（平板振動器長度）71cm（100cm），順渠道軸線方向縱向移位時振動平板按10cm壓痕重疊振壓。平板振搗器的尺寸在試驗過程中確定。壓實工作結束后，經測量隊復測砂墊層表面高程滿足設計要求后，再進行壓實度檢測。

本次試驗振壓遍數選取2、4、6遍逐一進行試驗。

2.5 質量檢驗

依據《渠道混凝土襯砌機械化施工單元工程質量檢驗評定標準》NSBD8-2010規范要求，對砂墊層采用灌砂法進行檢測。砂墊層虛鋪厚度、含水率、振壓遍數不同參數，在試驗過程中進行交叉組合，力求尋出能符合設計標準的碾壓參數。壓實后采用灌砂法取樣進行相對密度檢測。

平整度檢測：砂礫料或粗砂料削坡按渠道削坡的有關要求執行。砂礫料或砂墊層表面平整度用2m靠尺或測量儀器控制，應不大于10mm/2m。發現凹坑及時人工補料。發現凸點，及時人工清除。粗砂墊層鋪筑試驗結果見表1、表2、表3。

表1 粗砂墊層鋪筑試驗結果匯總

表2 粗砂墊層鋪筑試驗結果匯總

由以上試驗匯總數據可以看出，粗砂墊層含水率在6%，虛鋪厚度在5.7cm、6.0cm時，夯實4～6遍相對密度都能滿足設計要求；但從壓實厚度來看，虛鋪厚度為6cm，夯實4遍時所對應的壓實厚度滿足設計要求。

表3 粗砂墊層鋪筑試驗結果匯總

3 結論

根據以上試驗結果分析，在本標段施工中必須滿足以下施工參數：粗砂墊層施工適宜含水率為6%，虛鋪厚度6.0cm，虛鋪系數1.20，振壓遍數選擇4遍。在滿足上述參數的前提下，粗砂墊層的鋪設可以達到設計要求的“排水濾土”的作用，對于南水北調中線工程的安全運行起著非常重要的作用。

［1］康世榮,陳東山.水利水電工程施工組織設計手冊[M].北京:中國水利水電出版社,1990,2.

［2］袁光裕,胡志根.水利工程施工[M].北京:中國水利水電出版社,2009,3.

［3］祁慶和.水工建筑物[M].北京:中國水利水電出版社,1996,7.

［4］吳安良.水利工程施工[M].北京:中國水利水電出版社,1992,7.