尼勒克一級水電站渠道水穩(wěn)層設(shè)計(jì)與施工

尼勒克一級水電站渠道水穩(wěn)層設(shè)計(jì)與施工【摘要】尼勒克一級水電站引水渠線總長約31km，渠道采用復(fù)合土工膜防滲，膜下設(shè)置水穩(wěn)層。文章介紹了水穩(wěn)層的設(shè)計(jì)背景，采用襯砌機(jī)作業(yè)的施工工藝，值得同類工程推廣應(yīng)用。【關(guān)鍵詞】水穩(wěn)層；渠道；尼勒克一級水電站【abstract】NiLeKelevel1hydropowerstationchiefpontdugardlineabout31km,channelwithcompositegeomembraneseepagecontrol,filmsetwaterstabilityunderlayer.Thispaperintroducesthedesignofthebackgroundtothewaterstability,theliningoftheconstructionprocessofthemachineoperation,itisworthsimilarprojectapplication.【keywords】waterstabilitylayer;Channel;NiLeKelevel1hydropowerstation工程概述尼勒克一級水電站為徑流引水式電站，設(shè)計(jì)流量為138.8m3/s，總裝機(jī)容量為220MW。主要建筑物由攔河引水樞紐、引水渠、跨尼勒克溝倒虹吸、壓力前池、泄水陡坡、壓力管道、廠房、尾水渠及渠系建筑物等組成。引水線路總體上呈近東西走向，總長約31km，底寬4m，渠深6.1m，過水?dāng)嗝鎯?nèi)坡1:2，縱坡為1/4000。水穩(wěn)層的設(shè)計(jì)背景引水渠道原擬采用現(xiàn)澆混凝土板+復(fù)合土工膜防滲方案，現(xiàn)澆混凝土板厚邊坡10cm，底板12cm，膜上2cm厚保護(hù)砂漿，膜下2cm厚找平砂漿?，F(xiàn)澆混凝土板采用襯砌機(jī)施工。由于渠基地質(zhì)條件復(fù)雜，沿線分布有濕陷性黃土、砂礫石、低液限粘土等，且砂礫石層的大粒徑石塊含量較多，機(jī)械削坡開挖渠基不平整度要達(dá)到±1.0cm偏差非常困難，一般均需人工再次找平渠基，原方案膜上膜下都鋪有2cm厚砂漿，需要大量的勞動(dòng)力，施工進(jìn)度極其緩慢。渠道混凝土采用襯砌機(jī)施工，對渠基的不平整度要求較高，混凝土攤鋪施工前渠底及內(nèi)邊坡不平整度要求允許偏差為±0.5cm；同時(shí)，襯砌機(jī)施工速度較快，為避免表面干燥和施工中人為因素的踐踏及雨水沖刷而造成的起塵和破壞，渠道削坡最好在混凝土澆筑前進(jìn)行，這樣就對渠道削坡的速度提出了更高的要求。為解決以上矛盾的問題，通過南水北調(diào)項(xiàng)目的考察和國內(nèi)類似渠道工程實(shí)例的參考，提出通過砂找平層方案、級配礫石找平層方案和水泥穩(wěn)定級配礫石找平層方案比選出一個(gè)最優(yōu)方案來替代原水泥砂漿找平方案，并結(jié)合一體化的機(jī)械施工來提高襯砌機(jī)的使用效率。依托南水北調(diào)中線溫博段水泥土襯砌機(jī)的應(yīng)用實(shí)例，通過和山東濟(jì)寧路得威機(jī)械制造有限公司的充分溝通，針對本項(xiàng)目擬選用的找平層材料性能，對水泥土襯砌機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的改造和優(yōu)化，設(shè)計(jì)出臺了砂礫石襯砌機(jī)，在渠道現(xiàn)場進(jìn)行了三種材料的生產(chǎn)性試驗(yàn)，并通過經(jīng)濟(jì)性比較，最終選擇了水泥穩(wěn)定級配礫石找平層方案，簡稱水穩(wěn)層。水穩(wěn)層的施工流程經(jīng)過優(yōu)化的渠道防滲結(jié)構(gòu)型式為現(xiàn)澆混凝土板（襯后10cm）+復(fù)合土工膜（兩布一膜，150g/厚0.6mm/150g）+級配礫石水泥穩(wěn)定找平層（襯后10cm）。其中水穩(wěn)層水泥標(biāo)號不低于32.5，水泥摻量為5%。渠道水穩(wěn)層襯砌施工是介于渠道土石方挖填工程和渠道混凝土工程之間的一項(xiàng)施工內(nèi)容，水穩(wěn)層的主要作用有兩個(gè)：一是在渠坡挖填修整的基礎(chǔ)上再次找平，降低渠坡挖填的不平整度，一般施工中土石方挖填渠坡不平整度為±5cm，水穩(wěn)層施工完成后坡面不平整度為±1cm；二是對渠道防滲土工膜進(jìn)行保護(hù)，水穩(wěn)層料較均勻，粒徑較小，施工后有一定強(qiáng)度，可以穩(wěn)固坡面，并阻隔坡面礫石對土工膜的傷害。水穩(wěn)層采用山東濟(jì)寧路得威機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的RWCQS11型號襯砌機(jī)進(jìn)行施工，作業(yè)流程：坡面修整-軌道鋪設(shè)-襯砌機(jī)就位-水穩(wěn)層料生產(chǎn)一水穩(wěn)層料攤鋪與碾壓-水穩(wěn)層養(yǎng)護(hù)。水穩(wěn)層的施工方法4.1坡面修整對于挖方渠道，開挖成型經(jīng)測量驗(yàn)收復(fù)核后直接進(jìn)行修坡；填方渠道在填筑時(shí)預(yù)留30cm的沉降量，按照填方高度大于5m沉降期3個(gè)月來進(jìn)行控制，待沉降期滿后進(jìn)行修坡。修坡前，由現(xiàn)場技術(shù)員配合測量人員定出渠肩線、坡腳線的位置、高程，在各控制樁上做出明顯的標(biāo)記。預(yù)留30cm厚的沉降量，先用挖掘機(jī)進(jìn)行渠坡粗修，為保證修出的坡面平整，再將挖掘機(jī)的斗齒改造成平板狀精修。修坡應(yīng)自上而下進(jìn)行，將修坡土刮至渠底，運(yùn)至指定地點(diǎn)。對于坡面長度較大，挖掘機(jī)無法一次修坡到位的，首先挖掘機(jī)就位于渠頂，將上半部分渠坡土推至渠坡下部，然后挖掘機(jī)就位于渠底再將修破土刮至渠底。挖掘機(jī)或裝載機(jī)配合自卸汽車將修破土拉運(yùn)出工作面。施工過程中要隨時(shí)觀測修過的坡面是否符合設(shè)計(jì)要求，以便及時(shí)矯正。渠肩修整，以渠肩線控制樁向外30cm處為渠肩平臺，相鄰控制樁掛線，現(xiàn)場施工員用水準(zhǔn)儀精確控制渠肩高程，操作工人在現(xiàn)場施工員的指導(dǎo)下對渠肩平臺進(jìn)行清理。修坡工序完成后，當(dāng)下道工序不能及時(shí)施工時(shí)用塑料布或土工布對新鮮面進(jìn)行覆蓋。防風(fēng)保水、防止雨水沖刷，以達(dá)到坡面不開裂、不變形、不出現(xiàn)雨淋溝的目的。4.2軌道鋪設(shè)水穩(wěn)層襯砌機(jī)采用雙軌運(yùn)行模式，軌道規(guī)格與襯砌機(jī)型式相匹配，軌道平行于渠道中心線鋪設(shè)，一般上軌道在坡肩模板0.5m以外，下軌道位置在坡腳模板1.0m以外。鋼軌宜鋪設(shè)在枕木或墊板上，枕木或墊板的間距一般控制在0.8m以內(nèi)。4.3襯砌機(jī)就位RWCQS11型號坡面襯砌機(jī)屬大型機(jī)器設(shè)備，跨點(diǎn)移動(dòng)搬運(yùn)時(shí)必須拆開運(yùn)輸，尤其桁架必須分段拆開。對于一個(gè)工作段而言，襯砌機(jī)需要在現(xiàn)場工作面上進(jìn)行組裝調(diào)試運(yùn)行，因此對于現(xiàn)場軌道鋪設(shè)完成后的工作面上一部分就定義為安裝區(qū)，接著就是施工區(qū)，因此，襯砌機(jī)就位就直接從安裝區(qū)運(yùn)行至施工區(qū)待令作業(yè)。4.4水穩(wěn)層料生產(chǎn)根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，水穩(wěn)層料就是天然砂礫石料篩除粒徑大于4cm的粗顆粒后的級配礫石，摻加5%的32.5級的水泥經(jīng)拌和而成，室內(nèi)試驗(yàn)確定最優(yōu)含水率為6.1%。因此在場外砂礫石料場附近合適地點(diǎn)布置安裝攪拌站，成品水穩(wěn)層料通過自卸汽車運(yùn)輸至工作面待用。一般成品料從生產(chǎn)到攤鋪的時(shí)間控制在2個(gè)小時(shí)之內(nèi)，具體時(shí)間根據(jù)即時(shí)天氣等其他因素綜合考慮。4.5水穩(wěn)層料攤鋪與碾壓RWCQS11型號水穩(wěn)層襯砌機(jī)是通過吸收國外先進(jìn)技術(shù)并結(jié)合我國南水北調(diào)項(xiàng)目研制、開發(fā)的一種高效率坡面襯砌專用設(shè)備，該設(shè)備主要用于渠道、堤壩護(hù)坡等的坡面襯砌施工。該襯砌機(jī)將水穩(wěn)層布料、攤鋪、碾實(shí)、行走等功能集中設(shè)計(jì)于整體機(jī)架上，實(shí)現(xiàn)了功能一體化?，F(xiàn)場安排專人負(fù)責(zé)指揮卸料，自卸車將水穩(wěn)層料直接卸于襯砌機(jī)旁的料斗內(nèi)，小裝載機(jī)再鏟料裝入襯砌機(jī)儲(chǔ)料斗內(nèi)，分兩級皮帶輸送，二級皮帶上設(shè)置滑動(dòng)刮料小車，順側(cè)面的溜筒均勻播撒于坡面上，布料溜筒后接找平刮板，將坡面上成隴的水穩(wěn)料均勻攤鋪找平。每一個(gè)單獨(dú)的工作段，開始施工時(shí)，第一個(gè)循環(huán)中，只有布料，進(jìn)入第二個(gè)循環(huán)后，布料和碾壓同步進(jìn)行，碾壓通過兩個(gè)并列的振動(dòng)輥實(shí)現(xiàn)，振動(dòng)輥上下兩趟為一循環(huán)，完成后襯砌機(jī)移位1.2m進(jìn)入下一循環(huán)作業(yè)。坡肩和坡腳模板位置須人工輔助布料并夯實(shí)。布料厚度根據(jù)生產(chǎn)性試驗(yàn)確定。襯砌機(jī)宜勻速連續(xù)工作。4.6水穩(wěn)層養(yǎng)護(hù)水穩(wěn)層施工完成后要隔離養(yǎng)護(hù)，在強(qiáng)度未達(dá)到1Mpa前禁止作業(yè)人員踩踏和進(jìn)入下一道工序作業(yè)。如遇晴天艷陽，溫度很高的時(shí)候，表面要噴霧濕潤，確保強(qiáng)度增長。質(zhì)量控制要點(diǎn)及安全注意事項(xiàng)5.1嚴(yán)格控制水穩(wěn)層料的生產(chǎn)，每天根據(jù)儲(chǔ)料場級配礫石的含水情況變化，調(diào)整拌和用水量，仔細(xì)進(jìn)行水泥摻配，確保水泥用量。5.2自卸車運(yùn)輸過程中做好水穩(wěn)料的保護(hù)，主要是晴天防曬，減少水分散失，確保水穩(wěn)料到達(dá)工作面后有適宜的含水量，水穩(wěn)料手握成團(tuán)，跌落到地面后散開為宣。5.3根據(jù)生產(chǎn)性試驗(yàn)，調(diào)整襯砌機(jī)高度和找平刮板與坡面的距離，嚴(yán)格控制鋪層厚度，避免過厚或太薄。5.4渠肩和坡腳部位人工輔助布料和夯實(shí)成型。5.5振動(dòng)輥上下兩趟為一循環(huán)，確保壓實(shí)度，現(xiàn)場肉眼觀察，表面成形效果差的部位需要補(bǔ)碾。5.6水穩(wěn)層施工前后，分別對坡面進(jìn)行測量，根據(jù)坡面高程差值換算坡面水穩(wěn)層的厚度。5.7碾壓完成后按照30-40m2檢測一次的頻率對坡面進(jìn)行壓實(shí)度檢測，確保壓實(shí)度不低于0.90。5.8水穩(wěn)層施工完成后不平整度控制標(biāo)準(zhǔn)為2m靠尺測±1cm以內(nèi)。5.9水穩(wěn)層施工過程中現(xiàn)場取樣成型試塊，按照規(guī)范要求進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測，不小于1Mpa，現(xiàn)場可采用回彈儀進(jìn)行強(qiáng)度復(fù)核。5.10駕駛員必須持證上崗，運(yùn)輸車嚴(yán)禁帶病作業(yè)。5.11現(xiàn)場指揮人員務(wù)必認(rèn)真負(fù)責(zé)，指揮信號明確到位，避免碰撞等事故發(fā)生。5.12襯砌機(jī)要求有專人進(jìn)行操作、維護(hù)、保養(yǎng)。操作前應(yīng)認(rèn)真閱讀使用說明書。5.13襯砌機(jī)行走時(shí)務(wù)必警鈴提醒作業(yè)區(qū)內(nèi)全體人員，避免機(jī)械傷人。5.14如遇設(shè)備故障或錯(cuò)誤操作，操作人員務(wù)必立即切斷電源，馬上報(bào)告相關(guān)部門。結(jié)語水泥穩(wěn)定級配礫石找平層在水利水電渠道工程中的應(yīng)用應(yīng)該算是一種新的嘗試，同時(shí)又采用了一體化的機(jī)械作業(yè)，大大提高了施工效率。實(shí)踐證明，水穩(wěn)層方案避免了大量人工進(jìn)行渠基修坡的現(xiàn)象，節(jié)省了人工成本；原材料選用當(dāng)?shù)?/p>