摘要：文章以沙特一项水利工程为例, 对明渠主体土程的工程民标准和建设方案进行了明确的分析, 技术工程的技术标准包含混凝土的工程建设技术、基本的清理、浇筑混凝土的护坡板、填筑堤身、填筑以及基本的开挖技术, 然后提出了管理工程建设的安全质量控制措施, 完善了防洪体系, 提高了雨水排水体系的效率。
关键词：混凝土浇灌; 土方开挖; 降水工程;
一、工程概况
吉达防洪工程项目 (Jeddah Stormwater Drainage Program) 分为4个合同标段 (10~13标段) , 项目位于红海东岸, 沙特国际交流中心吉达市繁华闹区, 包括通过贯穿城市的多条明渠和雨水收集系统工程, 现有排水系统的修复工程, 地下通道工程以及横跨新建明渠的人行桥工程。各条明渠基线累计共约100km工作范围, 涵盖土方开挖、地下管线拆除和修复、钢筋混凝土箱涵, 大坝、道路、路缘石、集水井、混凝土明渠及排水沟施工等工程内容[1]。
二、施工方案及施工技术
1. 土方工程
(1) 土方开挖
测量完成后, 划定施工区域并设置路障及警示等标志, 保证生产区域内安全, 使开挖作业具备施工条件。
基坑开挖采用1.5m3挖掘机沿待建箱涵方向分两层进行开挖, 第一层挖除地表至箱涵顶之间的区域, 第二层挖除箱涵底标高以上区域的土方。开挖时, 将挖掘机驻位于箱涵轴线位置处, 顺着施工前进方向, 倒退开挖, 开挖后的土方分两部分集中堆放在现场, 一部分根据技术规格书要求并经咨工确认后可用于回填, 另一部分废弃土采用30t自卸车运输至咨工指定的地点堆放[2]。基坑开挖示意图如图1所示。
图1 基坑开挖示意图
开挖完成后人工清理基坑底部并夯实, 夯实效果必须符合技术规格书要求, 并经现场咨工验收合格后进行基础施工。
(2) 基槽支护
在进行基坑开挖时, 完成第一层土方开挖后, 应在新建箱涵一侧采用钢板桩进行支护, 确保施工安全。
钢板桩总长为12m, 入土深度>7m, 使钢板桩处于自锚稳定状态。对于钢板桩侧外露5m以上部分的原状土按照1:1的坡度进行放坡减载;在现有箱涵一侧顶部, 按照1:0.5坡度进行放坡。
钢板桩施工工艺如下:施工准备→钢板桩进场及涂抹防渗油膏→施放桩位→首根钢板桩打设→立桩、插桩→依次打设其余钢板桩→接茬封堵→板桩墙加固, 箱涵基坑钢板桩支护如图2所示。
图2 基坑钢板桩支护图
(3) 土方回填
箱涵施工完成后, 对箱涵顶侧及两侧进行土方回填。管身土方回填施工前, 根据不同壤土 (或碎石土等) 分别进行碾压试验, 通过试验取得有关测试数据和确定施工技术参数, 报咨工批准后执行。
分层填筑, 采用分段流水作业, 每一填筑层采用铺土→平土→压实→质检4个工序流水作业的施工方法。回填土 (碎石土) 运输采用3.0m3装载机装料, 1.5m3挖掘机辅助装车, 由30t自卸汽车运输至施工面。铺土采用后退法卸料, 通过卸料间距控制铺土厚度, 平土采用T-140推土机平土;压实采用CA280振动碾压实, 压实采用进退错距法, 碾压平行于箱涵轴线方向, 碾迹搭接宽度10cm[3]。
回填箱涵两侧时, 应使箱涵两侧填筑面均衡上升, 避免引起箱涵滑动;分段回填交接处做成梯形, 梯形宽高比1:2, 上、下层错缝距离1m。
当壤土料场土料的天然含水量>或<施工填筑含水量时, 应根据土料的开挖方式、装运、卸车流程及气象等条件对料场含水量进行调整, 调整方法以翻晒或加水为主。
2. 降水工程
根据施工图地质资料显示, 地下水位于地表以下1.0~1.7m, 采用明排法降水, 在基坑底部靠钢板桩支护侧设置排水沟, 并延排水沟相隔20~30m设置集水坑, 用污水泵将集水坑中渗水抽到旧箱涵中排走, 保证基坑内干场作业。从旧箱涵中排出的污水应经过现场沉砂池过滤后再排放至红海, 并确保水体不污染周围环境。
污水泵型号初步可考虑QY-25型, 功率为2.2kW、扬程为25m、流量为15m3/h, 在实际施工中应根据现场渗水情况再做调整。
施工前首先进行抽水试验, 以确定土的渗透系数K值, 土的渗透系数K值计算公式见式 (1) 。
式 (1) 中:Q—井点系统总涌水量, m3/d;K—渗透系数, m/d;R—抽水影响半径, m;r—抽水孔半径, m;Ha—含水层有效带深度, m;ha—含水层有效带底部算起至抽水稳定后的高度 (ha=Ha-s) , m。在现场设置3个抽水井, 经抽水试验计算得3个井的渗透系数K值分别为:1#井:K=0.024m/d;2#井:K=0.018m/d;3#井:K=0.027m/d。
3. 箱涵工程
采用预制和现浇相结合的施工方法。
现浇混凝土箱涵:排水口、箱涵渐变段、siphon、connection, 4A、4B、4C这3个节点段, 共约486m。
预制安装混凝土箱涵:Line-A&Line-B除去现浇混凝土箱涵段, 约1, 712m。
(1) 垫层施工
砼垫层施工采用人工支立高度为100mm的槽钢模板, 使用水准仪控制标高将槽钢边缘调整到位, 砼采用经咨工批准的商品混凝土公司提供的商品砼, 砼罐车运输至施工现场, 砼泵车泵送入模浇筑, 采用平板式振捣器进行振捣。箱涵基础垫层混凝土强度为C14, 厚度75mm[4]。
(2) 箱涵浇筑
1) 钢筋工程
钢筋采用经过咨工批准的环氧钢筋, 规格及强度符合图纸及规范要求。钢筋在加工场成型, 机械加工为主, 人工加工为辅, 成型的钢筋按编号分别堆放。采用30t平板车将钢筋运输至施工现场, 堆放在基坑坡顶, 吊车吊运至基坑底部, 人工现场绑扎, 并将现浇混凝土结构与原有混凝土结构之间采用钢筋连接, 采用栽筋的方法在原有结构上栽入设计要求长度的钢筋, 并在孔洞处涂抹密封胶。要求钢筋绑扎符合技术规格书和相关标准要求。
2) 模板工程
经咨工验收批准后进行模板支立。模板支立分3次进行:第一次支立40cm厚底板及10cm高边墙模板, 采用钢模板及楔体支撑;第二次支立边墙模板, 外边采用大块定型模板, 使用螺栓及顶撑杆件加固, 下设横纵木枋;第三次支立顶板模板, 采用木模板, 搭设脚手架支撑固定。箱涵外模板采用吊车支立。
4. 排水口施工
在排水口外侧填筑围堰, 排除围堰内的积水和渗水, 进行干场施工。挖掘机进行开挖、自卸汽车运至业主指定地点, 分类堆放。原挡土墙采用破碎锤凿除, 挡土墙、渠道护底等混凝土结构跳仓浇注。
三、管理工程建设的安全质量控制
(1) 开挖的质量控制
在施工前期应了解施工地形及土质环境, 而且要现场确认管线具体的铺设方位及深度。此外还须确认地下已有电缆、管线等设施的的方位和深度, 避免施工中相互交叉, 挖断其他线路。开挖过程中随时对槽底进行高程检测, 采用机械开挖时, 在槽底高程以上20cm应改为人工清挖, 以防止超挖, 管底沟槽超挖100cm后用细土回填夯实至设计标高, 其沟底密实度≥95%。管沟开挖时现场安全员沿线巡查, 观察沟壁情况并做好记录[5]。
(2) 混凝土养的护质量控制
混凝土终凝后及时养护, 养护时间≥7d;防水混凝土养护时间≥14d。选择合理的拆模时间, 避免因拆模过早混凝土早期受力引起的结构裂缝。
(3) 回填土的质量控制
按照规范要求严格选择符合填土要求的土料。在回填土时, 应严格控制土的含水量, 加强施工前的检验。含水量大于最优含水量时, 应采用翻松、晾晒、风干方法降低;或采取换土回填, 或均匀拌入干土, 或采用其他方法来降低。含水量过低, 应洒水湿润。
施工时还应严格控制每层铺土厚度、压 (夯) 实遍数、压 (夯) 实路线。加强对土料、含水量、施工操作和回填土干密度的现场检验按规定取样, 严格每道工序的质量控制。
四、结束语
综上所述, 通过文章分析, 对明渠施工的技术经验总结如下: (1) 工期保证以及加强开挖强度的重点在于综合开挖需要更多的设备相结合; (2) 以设备性能为基础, 开挖工作合理分工, 充分发挥设备的作用, 提高工作效率; (3) 面临粉细砂地层的时候, 更加合适的开挖形式是水下吹填形式。
参考文献
[1]于燕.取水明渠工程项目质量控制应用研究[D].南京:南京邮电大学, 2015.
[2]李飞燕.大型导流明渠截流施工关键技术研究[D].成都:西华大学, 2009.
[3]于涛, 李高正.观音岩水电站导流明渠截流施工技术总结[J].中国水能及电气化, 2013, (12) :6-8.
[4]王霞, 党水云.导流明渠施工技术探讨[J].河南水利与南水北调, 2018, (01) :48-50.
[5]郭冬生.三峡导流明渠截流施工技术[J].人民长江, 2003, (09) :17-19+70.