页岩地质段挖方渠道边坡排水垫层研究＜?xml:namespace prefix="o" ns="urn:schemas-microsoft-com:office:office"＞＜/?xml:namespace＞

韩鹏¹  赵景业²  张全才¹  陈学才¹  夏海军¹

（1. 中国水利水电第十一工程局有限公司，河南郑州 450001 ；

2.河南省南水北调中线工程建设管理局平顶山建管处，平顶山 467000）

摘  要  南水北调宝郏一标高地下水位页岩地段渠道边坡，由于页岩裂隙渗水现象突出，下雨和周边农田灌溉时渗水量明显加大，原设计砂砾料垫层压实后衬砌前被渗水带走，垫层稳定性无法保证。通过理论研究和大量的现场试验，最终采用无砂混凝土垫层，使工程施工得以顺利实施。

关键词  页岩地质  高地下位  砂砾料垫层  无砂混凝土

1  工程概况

南水北调中线干渠宝颊一标挖方渠段中， SH21+115～SH22+150段以寒武系页岩为主、夹有薄层灰岩，页岩发育完整，成岩较好，走向287°（NWW），倾向16°（NNE），倾角10°。地下水位多在渠道设计水位以上及附近(地下水位比渠道底板高＜?xml:namespace prefix="st1" ns="urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags"＞7m以上)，施工时存在排水问题。＜/?xml:namespace＞

该段总干渠主渠道渠道设计断面图见图1。

＜?xml:namespace prefix="v" ns="urn:schemas-microsoft-com:vml"＞＜/?xml:namespace＞图1  渠道衬砌结构剖面图 （单位：mm）

2  排水垫层施工情况

该段边坡开挖成型后，现场于2012年3月份开始衬砌试验段施工，在SH(3)21+300-SH(3)21+350砂砾料层施工时，发现页岩裂隙内向外渗水现象突出，下雨和周边农田灌溉时渗水量明显加大，发现压实后砂砾料层(垫层)被渗水带走，垫层稳定性无法保证。

原计划总干渠SH(3)21+250-SH(3)22+060页岩段，共计810m范围内，渠道混凝土衬砌工作，要在2012年3月份开始，由于上述原因，2012年8月下旬该段施工仍未能进行。为了满足工期要求，在充分研究实际情况的基础上，对用①浆砌石代替砂砾料作为垫层，浆砌石内部设软式透水管排水系统；②干砌石代替砂砾料作为垫层，干砌石顶面设5cm一级配C10混凝土灌缝找平；③用无砂混凝土代替砂砾料作为垫层等方案进行材料和工艺比选，拟定用无砂混凝土排水层方案。初定的无砂混凝土技术指标为①混凝土强度指标C10；②渗透系数不小于2×10^-1cm/s。

3  无砂混凝土排水垫层设计

根据设计指标，初步拟定了6组C10无砂混凝土配合比，具体见表1，进行试验。

表1  拟定的C10无砂混凝土配合比

7d试验结果见表2。

表2  C10无砂混凝土配合比7d试验结果

经过和易性、坍落度等情况综合分析，挑选出了编号“WS-10”的配合比，作为先行施工的推荐配合比。多次试验的渗透系数平均值8.31×10^-1cm/s，满足设计要求的不小于2×10^-1cm/s技术指标。

4  无砂混凝土施工

4.1  拌合与运输

无砂混凝土流动性较差，经现场试验，强制式拌和机可以顺利拌制，但混凝土从拌和

机进入混凝土罐车困难，需要人工站在拌和机出料口，辅助混凝土从拌和机进入混凝土罐车。混凝土罐车卸车(卸无砂混凝土料)非常顺利。

4.2  现场浇筑

经现场试验，渠道衬砌机浇筑无砂混凝土，平均每小时浇筑无砂混凝土30m³。在施工现场，混凝土罐车将混凝土直接匀速的卸至衬砌机的传送皮带上，浇筑中的摊铺、振捣、抹面、养护工序同普通混凝土。

4.3  干地施工问题

浇筑无砂混凝土前，需将出水点的水流引排至混凝土工作面之外，保证无砂混凝土干地施工。具体引排措施是：用水泥砂浆将出水点围起，埋设PVC管，使水流顺管流出，引至混凝土工作面之外排出。待无砂混凝土凝固后，撤销排水管，剔除围堵用的水泥砂浆，用无砂混凝土将引水点回填密实。

5  实施效果

无砂混凝土作为渠道边坡垫层料，在整个南水北调工程属首创。在解决高地下水位岩质渠道边坡垫层质量安全方面值得推广。

旋挖钻机

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