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【摘要】尼勒克一级水电站引水渠线总长约31km，渠道采用复合土工膜防渗，膜下设置水稳层。文章介绍了水稳层的设计背景，采用衬砌机作业的施工工艺，值得同类工程推广应用。
【关键词】水稳层 ； 渠道；尼勒克一级水电站
【 abstract 】 NiLeKe level 1 hydropower station chief pont du gard line about 31 km, channel with composite geomembrane seepage control, film set water stability under layer. This paper introduces the design of the background to the water stability, the lining of the construction process of the machine operation, it is worth similar project application.
【 key words 】 water stability layer; Channel; NiLeKe level 1 hydropower station
中图分类号： [TV91]文献标识码：A文章编号：
1．工程概述
尼勒克一级水电站为径流引水式电站，设计流量为138.8m3/s，总装机容量为220MW。主要建筑物由拦河引水枢纽、引水渠、跨尼勒克沟倒虹吸、压力前池、泄水陡坡、压力管道、厂房、尾水渠及渠系建筑物等组成。引水线路总体上呈近东西走向，总长约31km，底宽4m，渠深6.1m，过水断面内坡1:2，纵坡为1/4000。
2．水稳层的设计背景
引水渠道原拟采用现浇混凝土板+复合土工膜防渗方案，现浇混凝土板厚边坡10cm，底板12cm，膜上2cm厚保护砂浆，膜下2cm厚找平砂浆。现浇混凝土板采用衬砌机施工。
由于渠基地质条件复杂，沿线分布有湿陷性黄土、砂砾石、低液限粘土等，且砂砾石层的大粒径石块含量较多，机械削坡开挖渠基不平整度要达到±1.0cm偏差非常困难，一般均需人工再次找平渠基，原方案膜上膜下都铺有2cm厚砂浆，需要大量的劳动力，施工进度极其缓慢。
渠道混凝土采用衬砌机施工，对渠基的不平整度要求较高，混凝土摊铺施工前渠底及内边坡不平整度要求允许偏差为±0.5cm；同时，衬砌机施工速度较快，为避免表面干燥和施工中人为因素的践踏及雨水冲刷而造成的起尘和破坏，渠道削坡最好在混凝土澆筑前进行，这样就对渠道削坡的速度提出了更高的要求。
为解决以上矛盾的问题，通过南水北调项目的考察和国内类似渠道工程实例的参考，提出通过砂找平层方案、级配砾石找平层方案和水泥稳定级配砾石找平层方案比选出一个最优方案来替代原水泥砂浆找平方案，并结合一体化的机械施工来提高衬砌机的使用效率。
依托南水北调中线温博段水泥土衬砌机的应用实例，通过和山东济宁路得威机械制造有限公司的充分沟通，针对本项目拟选用的找平层材料性能，对水泥土衬砌机进行相应的改造和优化，设计出台了砂砾石衬砌机，在渠道现场进行了三种材料的生产性试验，并通过经济性比较，最终选择了水泥稳定级配砾石找平层方案，简称水稳层。
3．水稳层的施工流程
经过优化的渠道防渗结构型式为现浇混凝土板（衬后10cm）+复合土工膜（两布一膜，150g/厚0.6mm/150g）+级配砾石水泥稳定找平层（衬后10cm）。其中水稳层水泥标号不低于32.5，水泥掺量为5%。
渠道水稳层衬砌施工是介于渠道土石方挖填工程和渠道混凝土工程之间的一项施工内容，水稳层的主要作用有两个：一是在渠坡挖填修整的基础上再次找平，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为±5cm，水稳层施工完成后坡面不平整度为±1cm；二是对渠道防渗土工膜进行保护，水稳层料较均匀，粒径较小，施工后有一定强度，可以稳固坡面，并阻隔坡面砾石对土工膜的伤害。
水稳层采用山东济宁路得威机械制造有限公司生产的RWCQS11型号衬砌机进行施工，作业流程：坡面修整→轨道铺设→衬砌机就位→水稳层料生产→水稳层料摊铺与碾压→水稳层养护。
4．水稳层的施工方法
4.1坡面修整
对于挖方渠道，开挖成型经测量验收复核后直接进行修坡；填方渠道在填筑时预留30cm的沉降量，按照填方高度大于5m沉降期3个月来进行控制，待沉降期满后进行修坡。
修坡前，由现场技术员配合测量人员定出渠肩线、坡脚线的位置、高程，在各控制桩上做出明显的标记。
预留30cm厚的沉降量，先用挖掘机进行渠坡粗修，为保证修出的坡面平整，再将挖掘机的斗齿改造成平板状精修。修坡应自上而下进行，将修坡土刮至渠底，运至指定地点。对于坡面长度较大，挖掘机无法一次修坡到位的，首先挖掘机就位于渠顶，将上半部分渠坡土推至渠坡下部，然后挖掘机就位于渠底再将修破土刮至渠底。挖掘机或装载机配合自卸汽车将修破土拉运出工作面。
施工过程中要随时观测修过的坡面是否符合设计要求，以便及时矫正。
渠肩修整，以渠肩线控制桩向外30cm处为渠肩平台，相邻控制桩挂线，现场施工员用水准仪精确控制渠肩高程，操作工人在现场施工员的指导下对渠肩平台进行清理。
修坡工序完成后，当下道工序不能及时施工时用塑料布或土工布对新鲜面进行覆盖。防风保水、防止雨水冲刷，以达到坡面不开裂、不变形、不出现雨淋沟的目的。
4.2轨道铺设
水稳层衬砌机采用双轨运行模式，轨道规格与衬砌机型式相匹配，轨道平行于渠道中心线铺设，一般上轨道在坡肩模板0.5m以外，下轨道位置在坡脚模板1.0m以外。钢轨宜铺设在枕木或垫板上，枕木或垫板的间距一般控制在0.8m以内。
4.3衬砌机就位
RWCQS11型号坡面衬砌机属大型机器设备，跨点移动搬运时必须拆开运输，尤其桁架必须分段拆开。对于一个工作段而言，衬砌机需要在现场工作面上进行组装调试运行，因此对于现场轨道铺设完成后的工作面上一部分就定义为安装区，接着就是施工区，因此，衬砌机就位就直接从安装区运行至施工区待令作业。
4.4水稳层料生产
根据设计文件要求，水稳层料就是天然砂砾石料筛除粒径大于4cm的粗颗粒后的级配砾石，掺加5%的32.5级的水泥经拌和而成，室内试验确定最优含水率为6.1%。因此在场外砂砾石料场附近合适地点布置安装搅拌站，成品水稳层料通过自卸汽车运输至工作面待用。一般成品料从生产到摊铺的时间控制在2个小时之内，具体时间根据即时天气等其他因素综合考虑。
4.5水稳层料摊铺与碾压
RWCQS11型号水稳层衬砌机是通过吸收国外先进技术并结合我国南水北调项目研制、开发的一种高效率坡面衬砌专用设备，该设备主要用于渠道、堤坝护坡等的坡面衬砌施工。
该衬砌机将水稳层布料、摊铺、碾实、行走等功能集中设计于整体机架上，实现了功能一体化。
现场安排专人负责指挥卸料，自卸车将水稳层料直接卸于衬砌机旁的料斗内，小装载机再铲料装入衬砌机储料斗内，分两级皮带输送，二级皮带上设置滑动刮料小车，顺侧面的溜筒均匀播撒于坡面上，布料溜筒后接找平刮板，将坡面上成陇的水稳料均匀摊铺找平。
每一个单独的工作段，开始施工时，第一个循环中，只有布料，进入第二个循环后，布料和碾压同步进行，碾压通过两个并列的振动辊实现，振动辊上下两趟为一循环，完成后衬砌机移位1.2m进入下一循环作业。坡肩和坡脚模板位置须人工辅助布料并夯实。布料厚度根据生产性试验确定。衬砌机宜匀速连续工作。
4.6水稳层养护
水稳层施工完成后要隔离养护，在强度未达到1Mpa前禁止作业人员踩踏和进入下一道工序作业。如遇晴天艳阳，温度很高的时候，表面要喷雾湿润，确保强度增长。
5．质量控制要點及安全注意事项
5.1严格控制水稳层料的生产，每天根据储料场级配砾石的含水情况变化，调整拌和用水量，仔细进行水泥掺配，确保水泥用量。
5.2自卸车运输过程中做好水稳料的保护，主要是晴天防晒，减少水分散失，确保水稳料到达工作面后有适宜的含水量，水稳料手握成团，跌落到地面后散开为宜。
5.3根据生产性试验，调整衬砌机高度和找平刮板与坡面的距离，严格控制铺层厚度，避免过厚或太薄。
5.4渠肩和坡脚部位人工辅助布料和夯实成型。
5.5振动辊上下两趟为一循环，确保压实度，现场肉眼观察，表面成形效果差的部位需要补碾。
5.6水稳层施工前后，分别对坡面进行测量，根据坡面高程差值换算坡面水稳层的厚度。
5.7碾压完成后按照30-40m2检测一次的频率对坡面进行压实度检测，确保压实度不低于0.90。
5.8水稳层施工完成后不平整度控制标准为2m靠尺测±1cm以内。
5.9水稳层施工过程中现场取样成型试块，按照规范要求进行抗压强度检测，不小于1Mpa，现场可采用回弹仪进行强度复核。
5.10驾驶员必须持证上岗，运输车严禁带病作业。
5.11现场指挥人员务必认真负责，指挥信号明确到位，避免碰撞等事故发生。
5.12衬砌机要求有专人进行操作、维护、保养。操作前应认真阅读使用说明书。
5.13衬砌机行走时务必警铃提醒作业区内全体人员，避免机械伤人。
5.14如遇设备故障或错误操作，操作人员务必立即切断电源，马上报告相关部门。
6．结语
水泥稳定级配砾石找平层在水利水电渠道工程中的应用应该算是一种新的尝试，同时又采用了一体化的机械作业，大大提高了施工效率。实践证明，水稳层方案避免了大量人工进行渠基修坡的现象，节省了人工成本；原材料选用当地材料经简单筛分加工而成，施工简单，造价低廉；施工完成后的水稳层坡面，平整度好，固坡性好，能有效抵抗雨水冲刷和轻微人为及机械破坏，为土工膜铺设创造了良好的基础条件；同时由于施工效率较高，也满足了混凝土衬砌的进度要求。总之，渠道基层采用水稳层，并利用机械进行衬砌施工的方法，值得在同类工程中推广应用。
作者情况：
王辉（1981-），男，河南南阳人，工程师，一级建造师，从事水利水电工程施工技术与管理工作。
【关键词】水稳层 ； 渠道；尼勒克一级水电站
【 abstract 】 NiLeKe level 1 hydropower station chief pont du gard line about 31 km, channel with composite geomembrane seepage control, film set water stability under layer. This paper introduces the design of the background to the water stability, the lining of the construction process of the machine operation, it is worth similar project application.
【 key words 】 water stability layer; Channel; NiLeKe level 1 hydropower station
中图分类号： [TV91]文献标识码：A文章编号：
1．工程概述
尼勒克一级水电站为径流引水式电站，设计流量为138.8m3/s，总装机容量为220MW。主要建筑物由拦河引水枢纽、引水渠、跨尼勒克沟倒虹吸、压力前池、泄水陡坡、压力管道、厂房、尾水渠及渠系建筑物等组成。引水线路总体上呈近东西走向，总长约31km，底宽4m，渠深6.1m，过水断面内坡1:2，纵坡为1/4000。
2．水稳层的设计背景
引水渠道原拟采用现浇混凝土板+复合土工膜防渗方案，现浇混凝土板厚边坡10cm，底板12cm，膜上2cm厚保护砂浆，膜下2cm厚找平砂浆。现浇混凝土板采用衬砌机施工。
由于渠基地质条件复杂，沿线分布有湿陷性黄土、砂砾石、低液限粘土等，且砂砾石层的大粒径石块含量较多，机械削坡开挖渠基不平整度要达到±1.0cm偏差非常困难，一般均需人工再次找平渠基，原方案膜上膜下都铺有2cm厚砂浆，需要大量的劳动力，施工进度极其缓慢。
渠道混凝土采用衬砌机施工，对渠基的不平整度要求较高，混凝土摊铺施工前渠底及内边坡不平整度要求允许偏差为±0.5cm；同时，衬砌机施工速度较快，为避免表面干燥和施工中人为因素的践踏及雨水冲刷而造成的起尘和破坏，渠道削坡最好在混凝土澆筑前进行，这样就对渠道削坡的速度提出了更高的要求。
为解决以上矛盾的问题，通过南水北调项目的考察和国内类似渠道工程实例的参考，提出通过砂找平层方案、级配砾石找平层方案和水泥稳定级配砾石找平层方案比选出一个最优方案来替代原水泥砂浆找平方案，并结合一体化的机械施工来提高衬砌机的使用效率。
依托南水北调中线温博段水泥土衬砌机的应用实例，通过和山东济宁路得威机械制造有限公司的充分沟通，针对本项目拟选用的找平层材料性能，对水泥土衬砌机进行相应的改造和优化，设计出台了砂砾石衬砌机，在渠道现场进行了三种材料的生产性试验，并通过经济性比较，最终选择了水泥稳定级配砾石找平层方案，简称水稳层。
3．水稳层的施工流程
经过优化的渠道防渗结构型式为现浇混凝土板（衬后10cm）+复合土工膜（两布一膜，150g/厚0.6mm/150g）+级配砾石水泥稳定找平层（衬后10cm）。其中水稳层水泥标号不低于32.5，水泥掺量为5%。
渠道水稳层衬砌施工是介于渠道土石方挖填工程和渠道混凝土工程之间的一项施工内容，水稳层的主要作用有两个：一是在渠坡挖填修整的基础上再次找平，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为±5cm，水稳层施工完成后坡面不平整度为±1cm；二是对渠道防渗土工膜进行保护，水稳层料较均匀，粒径较小，施工后有一定强度，可以稳固坡面，并阻隔坡面砾石对土工膜的伤害。
水稳层采用山东济宁路得威机械制造有限公司生产的RWCQS11型号衬砌机进行施工，作业流程：坡面修整→轨道铺设→衬砌机就位→水稳层料生产→水稳层料摊铺与碾压→水稳层养护。
4．水稳层的施工方法
4.1坡面修整
对于挖方渠道，开挖成型经测量验收复核后直接进行修坡；填方渠道在填筑时预留30cm的沉降量，按照填方高度大于5m沉降期3个月来进行控制，待沉降期满后进行修坡。
修坡前，由现场技术员配合测量人员定出渠肩线、坡脚线的位置、高程，在各控制桩上做出明显的标记。
预留30cm厚的沉降量，先用挖掘机进行渠坡粗修，为保证修出的坡面平整，再将挖掘机的斗齿改造成平板状精修。修坡应自上而下进行，将修坡土刮至渠底，运至指定地点。对于坡面长度较大，挖掘机无法一次修坡到位的，首先挖掘机就位于渠顶，将上半部分渠坡土推至渠坡下部，然后挖掘机就位于渠底再将修破土刮至渠底。挖掘机或装载机配合自卸汽车将修破土拉运出工作面。
施工过程中要随时观测修过的坡面是否符合设计要求，以便及时矫正。
渠肩修整，以渠肩线控制桩向外30cm处为渠肩平台，相邻控制桩挂线，现场施工员用水准仪精确控制渠肩高程，操作工人在现场施工员的指导下对渠肩平台进行清理。
修坡工序完成后，当下道工序不能及时施工时用塑料布或土工布对新鲜面进行覆盖。防风保水、防止雨水冲刷，以达到坡面不开裂、不变形、不出现雨淋沟的目的。
4.2轨道铺设
水稳层衬砌机采用双轨运行模式，轨道规格与衬砌机型式相匹配，轨道平行于渠道中心线铺设，一般上轨道在坡肩模板0.5m以外，下轨道位置在坡脚模板1.0m以外。钢轨宜铺设在枕木或垫板上，枕木或垫板的间距一般控制在0.8m以内。
4.3衬砌机就位
RWCQS11型号坡面衬砌机属大型机器设备，跨点移动搬运时必须拆开运输，尤其桁架必须分段拆开。对于一个工作段而言，衬砌机需要在现场工作面上进行组装调试运行，因此对于现场轨道铺设完成后的工作面上一部分就定义为安装区，接着就是施工区，因此，衬砌机就位就直接从安装区运行至施工区待令作业。
4.4水稳层料生产
根据设计文件要求，水稳层料就是天然砂砾石料筛除粒径大于4cm的粗颗粒后的级配砾石，掺加5%的32.5级的水泥经拌和而成，室内试验确定最优含水率为6.1%。因此在场外砂砾石料场附近合适地点布置安装搅拌站，成品水稳层料通过自卸汽车运输至工作面待用。一般成品料从生产到摊铺的时间控制在2个小时之内，具体时间根据即时天气等其他因素综合考虑。
4.5水稳层料摊铺与碾压
RWCQS11型号水稳层衬砌机是通过吸收国外先进技术并结合我国南水北调项目研制、开发的一种高效率坡面衬砌专用设备，该设备主要用于渠道、堤坝护坡等的坡面衬砌施工。
该衬砌机将水稳层布料、摊铺、碾实、行走等功能集中设计于整体机架上，实现了功能一体化。
现场安排专人负责指挥卸料，自卸车将水稳层料直接卸于衬砌机旁的料斗内，小装载机再铲料装入衬砌机储料斗内，分两级皮带输送，二级皮带上设置滑动刮料小车，顺侧面的溜筒均匀播撒于坡面上，布料溜筒后接找平刮板，将坡面上成陇的水稳料均匀摊铺找平。
每一个单独的工作段，开始施工时，第一个循环中，只有布料，进入第二个循环后，布料和碾压同步进行，碾压通过两个并列的振动辊实现，振动辊上下两趟为一循环，完成后衬砌机移位1.2m进入下一循环作业。坡肩和坡脚模板位置须人工辅助布料并夯实。布料厚度根据生产性试验确定。衬砌机宜匀速连续工作。
4.6水稳层养护
水稳层施工完成后要隔离养护，在强度未达到1Mpa前禁止作业人员踩踏和进入下一道工序作业。如遇晴天艳阳，温度很高的时候，表面要喷雾湿润，确保强度增长。
5．质量控制要點及安全注意事项
5.1严格控制水稳层料的生产，每天根据储料场级配砾石的含水情况变化，调整拌和用水量，仔细进行水泥掺配，确保水泥用量。
5.2自卸车运输过程中做好水稳料的保护，主要是晴天防晒，减少水分散失，确保水稳料到达工作面后有适宜的含水量，水稳料手握成团，跌落到地面后散开为宜。
5.3根据生产性试验，调整衬砌机高度和找平刮板与坡面的距离，严格控制铺层厚度，避免过厚或太薄。
5.4渠肩和坡脚部位人工辅助布料和夯实成型。
5.5振动辊上下两趟为一循环，确保压实度，现场肉眼观察，表面成形效果差的部位需要补碾。
5.6水稳层施工前后，分别对坡面进行测量，根据坡面高程差值换算坡面水稳层的厚度。
5.7碾压完成后按照30-40m2检测一次的频率对坡面进行压实度检测，确保压实度不低于0.90。
5.8水稳层施工完成后不平整度控制标准为2m靠尺测±1cm以内。
5.9水稳层施工过程中现场取样成型试块，按照规范要求进行抗压强度检测，不小于1Mpa，现场可采用回弹仪进行强度复核。
5.10驾驶员必须持证上岗，运输车严禁带病作业。
5.11现场指挥人员务必认真负责，指挥信号明确到位，避免碰撞等事故发生。
5.12衬砌机要求有专人进行操作、维护、保养。操作前应认真阅读使用说明书。
5.13衬砌机行走时务必警铃提醒作业区内全体人员，避免机械伤人。
5.14如遇设备故障或错误操作，操作人员务必立即切断电源，马上报告相关部门。
6．结语
水泥稳定级配砾石找平层在水利水电渠道工程中的应用应该算是一种新的尝试，同时又采用了一体化的机械作业，大大提高了施工效率。实践证明，水稳层方案避免了大量人工进行渠基修坡的现象，节省了人工成本；原材料选用当地材料经简单筛分加工而成，施工简单，造价低廉；施工完成后的水稳层坡面，平整度好，固坡性好，能有效抵抗雨水冲刷和轻微人为及机械破坏，为土工膜铺设创造了良好的基础条件；同时由于施工效率较高，也满足了混凝土衬砌的进度要求。总之，渠道基层采用水稳层，并利用机械进行衬砌施工的方法，值得在同类工程中推广应用。
作者情况：
王辉（1981-），男，河南南阳人，工程师，一级建造师，从事水利水电工程施工技术与管理工作。