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1、第八章 渠道及渠系建筑工程,8-1渠道开挖与衬护,教学重点：渠道开挖与衬护 教学难点：渠道开挖与衬护,渠道工程施工内容：渠道开挖、填筑和衬护。特点：工程量大，施工线路长，场地分散；但工种单纯，技术要求较低，工作面宽，可以同时组织较多的劳力施工。,一、渠道开挖,渠道开挖的施工方法有人工开挖、机械开挖和爆破开挖等。,（一）人工开挖渠道1、施工排水排水应本着上游照顾下游，下游服从上游的原则，即向下游放水的时间和流量，应照顾下游的排水条件，同时下游应服从上游的需要，一般下游应先开工，并不得阻碍上游水量的排泄，以保证水流畅通。如遇有需排除降水和地下水时，还必须开挖排水沟。,2、开挖方法。（1）龙沟一次到
2、底法 适用于土质较好（如粘性土、地下水来量小、总挖深23m的渠道，一次将龙沟开挖到设计高程以下0.30.5m，然后由龙沟向左右扩大，如图8-1所示；,图8-1 龙沟一次到底法,（2）分层开挖法。如开挖深度较深，龙沟一次开挖到底有困难时，可以根据地形施工条件分层开挖龙沟，分层挖土，如图8-2所示；,图8-2 分层开挖龙沟布置,3、边坡开挖与削坡,（二）机械开挖渠道1、推土机开挖渠道采用推土机开挖渠道，其深度一般不宜超过1.52.0m，填筑渠道高度不宜超过23m，其边坡不宜陡于1：2（图8-3）。在渠道施工中，推土机还可以平整渠底，清除植土层，修整边坡，压实渠道等。,图8-3 推土机开挖渠道,2、
3、铲运机开挖渠道半挖半填渠道或全挖方渠道就近弃土时，采用铲运机开挖最为有利。需要在纵向调配土方的渠道，如运距不远，也可用铲运机开挖。铲运机开挖渠道的开行方式有：（1）环形开行 当渠道开挖宽度大于铲土长度，而填土或弃土宽度又大于卸土长度，可采用横向环形开行如图8-4（a）所示。反之，则采用纵向环形开行如图8-4（b）所示。铲土和填土位置可逐渐错动，以完成所需要的断面。（2）“8”字形开行 当工作前线较长，填挖高差较大时，则应采用“8”字形开行如图8-4（c）所示。其进口坡道与挖方轴线间的夹角以400600为宜，过大则重车转弯不便，过小则加大运距。3、反向挖掘机开挖渠道对于渠道开挖较深时，采用反向挖
4、掘机开挖是较为理想的选择，该方案有方便快捷生产率高的特点，在生产实践应用相当广泛，其布置方式有沟端开挖和沟侧开挖。,图8-4 产运机的开行路线（a）环形横向开行；（b）环形纵向开行；（c）“8”字形开行1铲土；2填土；0-0填方轴线；0-0挖方轴线,（三）瀑破开挖渠道对于岩基渠道和盘山渠道宜采用爆破法开挖。开挖程序是先挖平台再拉槽，开挖平台时一般采用抛掷爆破，尽量将待开挖土体抛向预定地方，形成理想的平台。抽槽爆破时，拟采用预裂爆破，或预留保护层，再采取浅孔小炮,二、渠堤填筑,筑堤用的土料，以粘土略含砂质为宜。如果用几种土料，应将透水性小的填在迎水坡，透水性大的填在背水坡。土料中不得掺有杂质，并
5、应保持一定的含水量，以利压实。填方渠道的取土坑与堤脚保持一定距离，挖土深度不宜超过2m，且中间应留有土埂。取土宜先远后近，并留有斜坡道以便运土。半填半挖渠道应尽量利用挖方筑堤，只有在土料不足或土质不适用时，才在取土坑取土。铺土前应先行清基，并将基面略加平整，然后进行刨毛，铺土厚度一般为2030cm，并应铺平铺匀。每层铺土宽度应略大于设计宽度，以免削坡后断面不足。堤顶应作成坡度为2%5%的坡面，以利排水。填筑高度应考虑沉陷，一般可预加5%的陷量。,三、渠道衬护,（一）砌石衬护 在砂砾石地区坡度大，渗漏强的渠道，采用浆砌卵石衬护，有利于就地取材，发挥当地河工的技术特长，是一种经济的抗冲防渗措施，同
6、时还具有较高的抗磨能力和抗冻性，一般可减少渗漏量80%90%。施工时应先按设计要求铺设垫层，然后再砌卵石；砌卵石的基本要求是使卵石的长边垂直于边坡或渠底，并砌紧、砌平、错缝、座落在垫层上。（二）混凝土衬护 混凝土衬护由于防渗效果好，一般能减少90%以上渗漏量，耐久性强，糙率小，强度高，便于管理，适应性强，因而成为一种广泛采用的衬护方法。,（三）钢丝网水泥衬护 该方法是一种无模化施工，其结构为柔性适应变形能力强，在渠道衬护中有较好的应用前景。其作法是在平整的基底（渠底或渠坡）上铺小间距的钢丝。然后再抹水泥砂浆或喷浆。操作简单、易行。（四）沥青材料衬护 由于沥青材料具有良好的不透水性，一般可减少渗
7、漏量的90%以上，并具有抗碱类腐蚀能力，其抗冲能力则随覆盖层材料而定。沥青材料渠道衬护有沥青薄膜与沥青混凝土两类。沥青薄膜类防渗按施工方法可分为现场浇筑和装配式两种。现场浇筑又可分为喷洒沥青的沥青砂浆两种。,（五）塑料薄膜衬护 采用塑料薄膜进行渠道防渗，具有效果好、适应性强、重量轻、运输方便、施工速度快和造价较低等优点。用于渠道防渗的塑料薄膜厚度以0.120.20mm为宜。塑料薄膜的铺设方式有表面式和埋藏式两种。表面式是将塑料薄膜铺于渠床表面。薄膜容易老化和遭受破坏。埋藏式是在铺好的塑料薄膜上铺筑土料或砌石作为保护层。由于塑料表面光滑，为保证渠道断面的稳定，避免发生渠坡保护层滑塌，渠床边坡宜采
8、用锯齿形。保护层厚度一般不小于30cm。,8-2 混凝土水闸施工,重点：浇筑顺序与筑块划分,一、浇筑顺序与筑块划分,(一)施工内容其施工内容一般可分为以下几个部分：1、导流工程与基坑排水；2、基坑开挖与基础处理；3、闸室段的底板、闸墩、边墩、胸墙及交通桥，工作桥施工；4、上、下游连接段的铺盖，护坦、海漫、防冲槽的施工；5、两岸的上、下游翼墙、刺墙、上、下游护坡的施工；6、闸门及启闭设备的安装。,（二）浇筑顺序1、先深后浅；2、先重后轻；3.、先高后低；4.、次要服从主要。（三）分缝分块1、筑块面积 以混凝土不产生冷缝为控制条件，则（8-1）,2、筑块体积 以混凝土拌和站的实际生产能力为控制条件
9、：（8-2）以上式中：Q混凝土拌和站实用生产率，m3/h；k混凝土运输延误系数，取0.800.85s;t2混凝土初凝时间；t1混凝土运输及浇筑占用时间，h；h混凝土铺料厚度，m；m非三班制作业时，连续生产的时间，h。若模板架立高度受施工技术等条件限制时，则也应作为一个条件考虑。,二、闸底板与闸墩施工,（一）闸底板施工在闸室地基处理后，软基多先铺筑素混凝土垫层810cm，以保护地基，找平基面。浇筑前先进行扎筋、立模、搭设仓面脚手和清仓工作。浇筑底板时运送混凝土入仓的方法很多。可以用载重汽车装载立罐通过履带式起重机吊运入仓，也可以用自卸汽车通过卧罐、履带式起重机入仓。采用上述两种方法时，都不需要在
10、仓面搭设脚手架。钢筋混凝土底板，往往有上下两层钢筋。在进料口处，上层钢筋易被砸变形。故开始浇筑混凝土时，该处上层钢筋可暂不绑扎，待混凝土浇筑面将要到达上层钢筋位置时，再进行绑扎，以免因校正钢筋变形延误浇筑时间。,（二）闸墩施工由于闸墩高度大、厚度小、门槽处钢筋较密，闸墩相对位置要求严格，所以闸墩的立模与混凝土浇筑是施工中的关键。1、闸墩模板安装 为使闸墩混凝土一次浇筑达到设计高度，闸墩模板不仅要有足够的强度，而且要有足够的刚度。所以闸墩模板安装以往采用“铁板螺栓、对拉撑木”的立模支撑方法。此法虽需耗用大量木材（对于木模板而言）和钢材，工序繁多，但对中小型水闸施工仍较为方便。由于随着滑模施工方法
11、在水利工程上的应用，目前有条件的施工单位，闸墩混凝土浇筑逐渐采用滑模施工。（1）“铁板螺栓、对拉撑木”模板安装,8-13 铁板螺栓对拉撑木支撑的闸墩模板 1铁板螺栓；2双夹围令；3纵向围令；4毛竹管；5马钉；6对拉撑木；7模板；8木楔块；9螺栓孔,（2）翻模施工 由于钢模板在水利水电工程上的广泛应用，施工员依据滑模的施工特点，发展形成了使用于闸墩施工的翻模施工法。立模时一次至少立三层，当第二层模板内混凝土浇至腰箍下缘时，第一层模板内腰箍以下部分的混凝土须达到脱模强度（以98kPa为宜），这样便可拆掉第一层，架立第四层模板，并绑扎钢筋。依次类推，保持混凝土浇筑的连续性，以避免产冷缝。如江苏省高邮
12、般闸，仅用了两套共630m2组合钢模，就代替了原计划四套共2460m2的木模，节约木材200m3，具体组装如图8-14所示。,图8-14钢模组装图 1腰箍模板；2定型钢模；3双夹围囹（钢管）4对销螺栓；5水泥撑木,2、混凝土浇筑 闸墩模板立好后，随即进行清仓工作。用压力水冲洗模板内侧和闸墩底面，法水由底层模板上的预留孔排出。清仓完毕堵塞小孔后，即可进行混凝土浇筑。闸墩混凝土的浇筑，主要是解决好两个问题，一是每块底板上闸墩混凝土的均衡上）升；二是流态混凝土的入仓及仓内混凝土的铺筑。为了保证混凝土的均衡上升，运送混凝土入仓时应很好地组织，使在同一时间运到同一底板各闸墩的混凝土量大至相同。,三、止水
13、施工及二期混凝土浇筑,（一）止水施工 为适应地基的不均匀沉降和伸缩变形，在水闸设计中均设置有结构缝（包括沉陷缝与温度缝）。凡位于防渗范围内的缝，都有止水设施；且所有缝内均应有填料，填料通常为沥青油毡或沥青杉木板、沥青芦苇等。止水设施分为垂直止水和水平止水两种。1、水平止水 水平止水施工简单，有两种方法：一是先将止水带的一端埋入先浇块的混凝土中，拆模后安装填料，再浇另一侧混凝土，另一种方法 是先将填料及止水带的一端安装在先浇块模板内侧，混凝土浇好拆模后，止水带嵌入混凝土中，填料被贴在混凝土表面，随后再浇后浇块混凝土。2、垂直止水 垂直止水多用金属止水片，重要部分用紫铜片，一般可用铝片，镀锌或镀铜
14、铁皮。沥青井内沥青的加热方式，有蒸汽管加热和电加热两种，多采用电加热。,（二）门槽二期混凝土施工 1、平板闸门门槽施工 采用平板闸门的水闸，闸墩部位都设有门槽，门槽部分的混凝土中埋有导轨等铁件，如滑动导轨，主轮、侧轮及反轮导轨，止水座等。这些铁件的埋设有以下两种方法。（1）直接预埋，一次浇筑混凝土（2）留槽二次浇筑混凝土 2、弧形闸门的导轨安装及二期混凝土浇筑弧形闸门虽不设门槽，但闸门两侧亦设置转轮或滑块，因此也有导轨安装及二期混凝土施工。在闸墩立模时，首先根据导轨的设计位置预留弧形凹槽，槽内埋设两排钢筋，用于拆模后固定导轨。,8-3渡槽施工,本节重点：介绍装配式渡槽和砌石拱渡槽施工中的相关问
15、题。,一、装配式渡槽施工 施工过程：预制和吊装。（一）构件的预制 1、槽架的预制 制作方式：地面立模和砖土胎模。,2、槽身的预制 U型薄壳梁式槽身的预制浇筑方式：正置和反置。正置浇筑是槽口向上，优点是内模板拆除方便，吊装时不需翻身，但底部混凝土不易捣实，适用于大型渡槽或槽身不便翻身的工地。反置浇筑是槽口向下，优点是捣实较易，质量容易保证，且拆模快、用料少等，缺点是增加了翻身的工序。矩形槽身的预制，可以整体预制也可以分块预制。中小型工程，槽身预制可采用砖土材料制模，如图8-21所示。,图8-21 砖土材料制模（a）反置土内模；（b）反置砖内模；（c）正置砖外模（d）正置土外模 11：4水泥砂浆层
16、厚35mm;2砖砌体；3槽身；4填土,3、预应力构件的制造在制造装配式梁、板及柱时采取预应力钢筋混凝土结构，不仅能提高混凝土的抗裂性与耐久性，减轻构件自重，并可节约钢筋20%40%。,（二）梁式渡槽的吊装 装配式渡槽的吊装工作是渡槽施工中的主要环节。影响因素：渡槽的形式、尺寸、构件重量、吊装设备能力、地形和自然条件、施工队伍的素质以及进度要求等。1、槽架的吊装 槽架下部结构：支柱、横梁和整体排架等。支柱和排架的吊装的方式：垂直起吊插装和就地转起立装。,2、槽身的吊装 装配式渡槽槽身的吊装方式：（1）起重设备架立于地面上吊装；（2）起重设备架立于槽墩或槽身上吊装。两类吊装方法的比较如下表：,起重
17、设备架立在地面上吊装槽身的方法如图8-23所示。,8-23 地面吊装槽身示意图（a）独脚扒杆抬吊；（b）龙门架抬吊1扒杆；2缆风；3主滑车组；4副滑车组；5排架；6枕头木；7预槽身位置；8龙门架；9行车；10行车控制索；11横梁；12行车止动块；13蝴蝶铰、糟身吊装过程,起重设备架立在槽身或槽墩上吊装槽身方法如图8-24所示。,8-24 在槽身槽墩吊装示意图（a）双人字扒杆吊槽身法；（b）T形钢梁抬吊槽身法；（c）门形钢架抬吊槽身法；（d）推拖式钢架吊装槽身法 1钢管人字架；2钢拉杆；3起重卷扬机；4人字形起重臂；5T形纲架；6门形钢架；7推拖索；8钢架；9扒杆；10现浇短槽身；11推拖定滑车
18、；12承重工字架；13滚轮托架；14牵引绳；15平移装置底盘；16平移小车；17卷扬机,二、砌石拱渡槽施工,砌石拱渡槽的组成部分：基础、槽墩、拱圈和槽身。基础、槽墩和槽身的施工与一般圬工结构相似。下面着重介绍拱圈的施工，其施工程序包括砌筑拱座、安装拱架、砌筑拱圈及拱上建筑、拆卸拱架等。,（一）拱架 砌拱时用以支承拱圈砌体的临时结构称为拱架。拱架按所用材料分为：木拱架、钢拱架、钢管支撑拱架及土（砂）牛拱胎等。在小跨度拱的施工中，较多的采用工具式的钢管支撑拱架，它具有周转率高、损耗小、装拆简捷的特点，可节省大量人力物力。土（砂）牛拱胎是要在槽墩之间填土（砂）、层层夯实，作成拱胎，然后在拱胎上砌拱圈
19、如图8-25所示。这种方法由于不需钢材、木材，施工进度快，对缺乏木材而又不太高的砌石拱是可取的。但填土质量要求高，以防止在拱圈砌筑产生较大的沉陷。如为跨越河沟有少量流水时，可预留一泄水涵洞。预留拱度：由于拱圈的自重和温度影响以及拱架受载后的压缩（包括支柱与地基的压缩、卸架装置的压缩等），都将使拱圈下沉。为此，在制作拱架时，应将原设计的拱轴线坐标适当提高，以抵消拱圈的下沉值。使建成后的供轴线与设计的拱轴线接近吻合。拱架的这种预加高度称为预留拱度，其数值可通过计算或查有关表格。,图8-25 土牛拱胎（a）上、下游砌直墙（b）；上、下游填土 1泄水洞；2砂浆抹面；3填土夯实,（二）拱圈的砌筑 根据经
20、验，跨度在8m以下的拱圈，可按拱的全宽和全厚，自拱脚同时对称连续地向拱顶砌筑。跨度在815m的拱圈，最好先在拱脚留出空缝，从空缝开始砌至1/3矢高时，在跨中1/3范围内预压总数20%的拱石，以控制拱架在拱顶部分上抬。当砌体达到设计强度70%时，可将拱脚预留的空缝用砂将填塞。跨度大于15m的拱圈，宜采用分环、分段砌筑。（三）拱架拆除 拆架期限，主要是根据合龙的砌筑砂浆强度能否满足静荷载的应力需要。具体日期应根据跨度大小、气温高低、砂浆性能等决定。拱架卸落前，上部圬工的重量绝大部分由拱架承受，卸架后，转由拱圈负担。为避免拱圈因突然受力而发生颤动，甚至开裂，卸落应分次对称进行，逐排完成。待全部降完第一次后，再从拱顶开始第二次下降，直至拱架与拱圈完全脱开为止。,图8-27 拱架分层卸落（纵横比例不同）（a）各排拱架卸落量图解；（b）卸落步骤,
