页岩地质段挖方渠道边坡排水垫层研究

1、页岩地质段挖方渠道边坡排水垫层研究韩鹏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+115SH22+

2、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7m以上)，施工时存在排水问题。该段总干渠主渠道渠道设计断面图见图1。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)

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 * GB3 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 * GB3 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 * GB3 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混凝土强度指标C10；渗透系数不小于210-1cm/s。3 无砂混凝土排水垫层设计根据设计指标，初步拟定了

4、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无砂混凝土配合比编号水灰比灰骨比材料用量(kg/cm) 水水泥石子WS-70.41:5.5117.62941616WS-80.41:6117.62941764WS-90.451:5.5135.53011656WS-100.451:6135.53011806WS-110.51:5.51553101705WS-120.51:615531018607d试验结果见表2。表2 C10无砂混凝土配合比7d试验结果编号7d强度(MPa)渗透系数(10-1cm/s)备注WS-77.210.7WS-86.612.0WS-910.88.7WS-1

5、08.29.4WS-1112.54.7WS-1211.35.6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8.3110-1cm/s，满足设计要求的不小于210-1cm/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30m。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，