本發(fā)明涉及一種邊坡坡腳的排水溝施工，具體涉及一種用于西北高寒地區(qū)濕陷性黃土高陡邊坡的排水渠施工方法。
背景技術(shù)：
：高寒的西北地區(qū)濕陷性黃土高陡邊坡，由于受短期雨水及積雪融水沖刷、侵蝕易形成沖溝，土體鼓脹變形甚或崩塌破壞，對邊坡穩(wěn)定存在嚴(yán)重安全隱患。如何有效解決高寒地區(qū)排水溝的防滲和防凍脹問題一直是邊坡工程排水設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵問題?，F(xiàn)有對邊坡坡腳進(jìn)行排水常規(guī)采用鋼筋混凝土矩形排水溝，在石料充足區(qū)域漿砌片石排水溝，或者粘土磚砌筑排水溝，雖然能部分提高排水溝的防滲及防凍脹性能，但均因其施工速度慢，造價(jià)高，未能得到廣泛運(yùn)用與推廣。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種施工工藝簡單、成本低，且能有效提高防滲及防凍脹性能的邊坡支護(hù)排水渠施工方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種邊坡支護(hù)排水渠的施工方法，包括以下步驟：（1）定位測量：在邊坡坡腳處，定位測量，測放排水渠中心線；（2）基槽開挖：：使用小型挖掘機(jī)進(jìn)行基槽開挖；（3）灰土換填：在基槽內(nèi)進(jìn)行灰土回填；（4）鋪設(shè)復(fù)合土工布：縱向沿排水渠中心線向兩邊延伸鋪設(shè)復(fù)合土工布；（5）鋪設(shè)碎石墊層：在基槽底部、復(fù)合土工布上方鋪設(shè)碎石墊層；（6）土模施工：在基槽內(nèi)進(jìn)行土模施工，形成U型土模；（7）U型渠施工：采用襯砌機(jī)，進(jìn)行混凝土施工，在基槽內(nèi)、U型土模上方襯砌U型渠，養(yǎng)護(hù)；（8）修整U型渠溝邊：硬化混凝土澆筑，養(yǎng)護(hù)；（9）施工縫施工。其中，步驟（2）中基槽開挖的深度為700-750mm；當(dāng)年平均降水量為180～350mm，坡面面積為12000-20000m2時(shí)，所述步驟（6）中土模規(guī)格為：底部弧形半徑為350-400mm，弧度為145-152°，頂部寬度為900-950mm；當(dāng)年平均降水量小于180mm，坡面面積為8000-12000m2時(shí)，所述步驟（6）中土模規(guī)格為：底部弧形半徑為300-350mm，弧度為135-145°，頂部寬度為850-900mm；步驟（6）中用于回填夯實(shí)土模的土應(yīng)為優(yōu)先采用開挖出的地基土，土應(yīng)均勻，沒有碎石、草根等雜物，土的含水量應(yīng)控制在16～20之間，回填土如果比較干燥，應(yīng)采用灑水的方法調(diào)節(jié)回填土的含水量，若含水量較大，應(yīng)采用排水、晾曬、換土等方法，將含水量控制在允許的范圍內(nèi)；步驟（7）中U型渠的底部為半圓形或弧形，上端兩側(cè)為沿底部半圓形或弧形兩端切線方向延伸的直線段，其中直線段與垂直方向的夾角為0-16°，優(yōu)選夾角為10-14°；U型渠的壁厚為100mm。U型渠的優(yōu)選規(guī)格為：底部圓弧弧度152°，圓弧半徑300mm，上口寬度718mm，濕周1.357。步驟（3）中灰土配比為2:8。步驟（5）中碎石墊層的厚度為100mm，采用的碎石級配為：粒徑小于31.5mm的不超過90%，粒徑小于16mm的不超過15%，粒徑小于10mm的不超過5%)。步驟（7）和步驟（8）中采用的混凝土由以下重量配比的原料制備而成：42.5級復(fù)合硅酸鹽水泥：砂：粒徑大小為0.5-2cm的卵石：粒徑大小為2-4cm的卵石：水=1:1.81:1.32:1.62:0.46。步驟（9）中施工縫施工過程為：在步驟（7）和步驟（8）澆筑混凝土?xí)r以木條在混凝土上隔出施工縫，或在步驟（7）和步驟（8）混凝土施工后的養(yǎng)護(hù)期間進(jìn)行統(tǒng)一切割；然后在施工縫中澆筑瀝青或填塞亞麻瀝青。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明通過將邊坡坡腳排水溝設(shè)計(jì)為U型渠構(gòu)造，與梯形或矩形斷面溝渠相比，U型渠具有流速分布均勻，近似最佳水力斷面，流速較快，且渠底有一定的反拱作用，改善了渠道膨脹變形分布的不均勻性，減輕凍脹，減少裂縫和錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。2、通過對基槽進(jìn)行灰土換填、在渠底加設(shè)碎石墊層及土模底鋪設(shè)復(fù)合土工膜，對U型渠整體受力及變形均有較大改善，能夠有效防止凍脹變形和防止施工縫處滲漏，可在常規(guī)U型渠基礎(chǔ)上適當(dāng)減少U型渠的壁厚。3、通過襯砌機(jī)進(jìn)行U型渠的施工，可以根據(jù)不同的邊坡坡型與地形的起伏坡度，采用不同的襯砌機(jī)模具，減少了鋼筋混凝土水渠模板的使用量，大大減低木材的使用量，同時(shí)采用現(xiàn)澆U型渠施工工藝，機(jī)械施工，一次成型，施工噪音小，占用施工場地小，施工速度快，效益高。且施工過程中無需大量的毛石、粘土磚，避免了對非可再生資源的礦山與黏土資源使用消耗，達(dá)到環(huán)境保護(hù)、綠色施工的要求。4、本發(fā)明對邊坡支護(hù)排水渠的施工工藝簡單，同時(shí)對施工機(jī)械設(shè)備要求也相對簡單、安裝方便、可靠性能高，施工安全，工期短，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。附圖說明圖1為本發(fā)明邊坡支護(hù)排水渠的施工流程圖；圖2為本發(fā)明施工完成后的U型渠構(gòu)造剖面圖。圖中，1-基底素土，2-灰土墊層，3-復(fù)合土工布，4-U型渠。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明邊坡支護(hù)排水渠的施工方法包括以下步驟：1、定位測量根據(jù)現(xiàn)場提供的平面控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)引測2個(gè)控制點(diǎn)和2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)作為施工樁位中心及標(biāo)高的施測依據(jù)，測放U型渠中心線。2、基槽開挖測量放線后，清理平整U型渠表面，用小型挖掘機(jī)或?qū)Ｓ猛跍蠙C(jī)，按照中心線進(jìn)行基槽開挖，開挖深度以U型渠渠底標(biāo)高為準(zhǔn)，機(jī)械開挖深度宜為700－750ｍｍ，不能超挖，底部輔以人工進(jìn)行清土。同時(shí)開挖基槽的過程中測量人員隨時(shí)控制標(biāo)高，保證渠底標(biāo)高有達(dá)到設(shè)計(jì)要求的坡率。3、灰土換填基槽開挖完成，進(jìn)行灰土換填施工，灰土地基旨在增加抗?jié)B性能，及在濕陷性黃土地區(qū)消除基底濕陷性。（1）灰土回填前將槽底垃圾清理干凈，并應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)鋪填夯壓，確定每層虛鋪厚度，最終確定的每層虛鋪厚度為30mm。（2）按設(shè)計(jì)或相應(yīng)規(guī)范要求對原材質(zhì)量進(jìn)行鑒定，嚴(yán)格按2：8配合比拌制灰土（即干燥粘土與石灰），采用機(jī)械拌和，要求達(dá)到均勻，顏色一致，并按擊實(shí)試驗(yàn)報(bào)告所要求的含水率來控制含水量，現(xiàn)場以手握成團(tuán)，兩指輕捏即散為宜，若過濕，應(yīng)晾干，若過干，應(yīng)灑水，保持最佳含水量為止?；彝烈S拌隨用。（3）灰土回填時(shí)應(yīng)按確定的虛鋪厚度分層夯實(shí)，夯實(shí)采用打夯機(jī)，反復(fù)夯壓，邊角處用立式打夯機(jī)補(bǔ)夯密實(shí)，夯實(shí)后經(jīng)環(huán)刀取樣檢測（每100㎡抽查不少于一個(gè)點(diǎn)），符合要求（干密度不小于1.6g/cm3，壓實(shí)系數(shù)不小于0.93）后，方可后續(xù)施工。（4）灰土墊層2最好采用整段施工，若分段施工時(shí)，上下兩層的接縫距離不得小于50㎝，接縫處應(yīng)做成踏步槎或坡槎且夯壓密實(shí)。（5）灰土應(yīng)當(dāng)日鋪填夯實(shí)，不得隔日夯打。夯實(shí)后的灰土表面應(yīng)作臨時(shí)覆蓋，避免日曬雨淋，雨季施工時(shí)，應(yīng)采取防雨或排水措施，30h內(nèi)不得受水浸泡。若淋雨或浸泡應(yīng)將松軟土挖除重做。4、鋪設(shè)復(fù)合土工布、級配碎石墊層（1）灰土換填完成后，進(jìn)行復(fù)合土工布3鋪設(shè)。復(fù)合土工布采用人工鋪設(shè)，選擇的復(fù)合土工布要求外觀質(zhì)量：無雜物、無修補(bǔ)點(diǎn)，單位面積質(zhì)量≥300Kg，斷裂強(qiáng)度≥3.0KN/M,CBR頂破強(qiáng)力≥1.0KN，撕破強(qiáng)力≥0.32。鋪設(shè)時(shí)選擇無風(fēng)或風(fēng)力較小的時(shí)間內(nèi)。先將復(fù)合土工布按縱向擺放在渠的中軸線上，從一端開始向兩邊展開，復(fù)合土工布向U型渠兩側(cè)延伸的寬度不少于500mm。（2）針對高寒凍融地區(qū)在復(fù)合土工布鋪設(shè)完成后，在渠底鋪設(shè)約100mm厚級配碎石墊層，該舉措為防止在高寒凍融地區(qū)由于凍脹導(dǎo)致渠開裂。碎石墊層含泥量不超過3%，碎石最大粒徑不得大于墊層厚度的2/3,且不宜大于50mm，優(yōu)選級配為：粒徑小于31.5mm的不超過90%，粒徑小于16mm的不超過15%，粒徑小于10mm的不超過5%。5、土模施工碎石墊層施工完成后，進(jìn)行土模施工，通過拖動(dòng)預(yù)制好的鋼模具，對兩側(cè)進(jìn)行土方回填振搗密實(shí)，形成U型土模，土模施工中嚴(yán)格控制渠頂、底標(biāo)高，渠兩側(cè)土密實(shí)度（素土壓實(shí)系數(shù)不小于0.93）達(dá)到設(shè)計(jì)的要求（用于回填夯實(shí)土模的土應(yīng)為優(yōu)先采用開挖出的地基土，土應(yīng)均勻，沒有碎石、草根等雜物，土的含水量應(yīng)控制在16～20之間，回填土比較干燥，應(yīng)采用灑水的方法調(diào)節(jié)回填土的含水量，若含水量較大，應(yīng)采用排水、晾曬、換土等方法，將含水量控制在允許的范圍內(nèi)）。土模的具體規(guī)格為：當(dāng)在西北高寒的氣候條件下（如年平均降水量在180～350mm范圍內(nèi)，坡面面積在12000-20000m2范圍內(nèi)）時(shí)，土模底部弧形半徑為350-400mm，弧度為145-152°，頂部寬度在900-950mm范圍內(nèi)；當(dāng)在西北高寒的氣候條件（如年平均降水量在小于180mm，坡面面積在8000-12000m2范圍內(nèi)）時(shí)，土模底部弧形半徑為300-350mm，弧度為135-145°，頂部寬度在850-900mm范圍。土模施工完成后經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一步施工。6、U型渠襯砌混凝土施工U型渠4襯砌混凝土采用自攪方式。需對原材料及配合比予以審核確認(rèn)。6.1、原材料選擇（1）水泥：水泥的選用根據(jù)其使用環(huán)境而選擇，通常使用P.O.42.5普通硅酸鹽水泥。（2）砂：應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)中粗砂。（3）石子：應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)粒徑1-2cm石子。（4）水：攪拌混凝土用水其水質(zhì)宜達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。6.2、混凝土配合比的確定U型渠4使用混凝土等級為C30，混凝土需要自拌，所使用的水泥、砂、石進(jìn)場后，送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行上述混凝土配合比試驗(yàn)，取得配合比后使用。要求混凝土水膠比：0.36，砂率：38%。優(yōu)選重量配比為：42.5級復(fù)合硅酸鹽水泥：砂：卵石（0.5-2cm）：卵石（2-4cm）：飲用水=1:1.81:1.32:1.62:0.46。6.3、混凝土攪拌（1）混凝土攪拌投料計(jì)量誤差應(yīng)符合下列規(guī)定：砂石等粗骨料誤差不大于3%；水泥及水的誤差不大于2%。（2）攪拌混凝土的最短時(shí)間不少于120s，并嚴(yán)格控制水灰比，每次攪拌混凝土?xí)r必須測定砂的含水率，推算攪拌機(jī)每次用量，準(zhǔn)確投料。（3）攪拌好的混凝土出料時(shí)，應(yīng)測定其坍落度，觀察其粘聚性、和易性、飽水性等性狀，以滿足混凝土澆筑的要求。6.4、混凝土施工及養(yǎng)護(hù)（1）利用襯砌機(jī)進(jìn)行澆筑混凝土施工：U型渠混凝土施工時(shí)，人工將混凝土送至送料口，襯砌機(jī)通過振動(dòng)器振動(dòng)密實(shí)混凝土，通過自牽引裝置帶動(dòng)鋼絲繩轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)襯砌機(jī)沿U型渠中心線向前移動(dòng)。（2）在天然重度為1.5－1.58KN/m3的一般濕陷性黃土中，混凝土坍落度控制宜為12－14cm，U型渠溝壁外傾角控制為10－14°（U型渠的底部為半圓形或弧形，上端兩側(cè)為沿底部半圓形或弧形兩端切線方向延伸的直線段，直線段與垂直方向的夾角即為外傾角）。（3）施工時(shí)應(yīng)設(shè)置前端牽引裝置的機(jī)械推進(jìn)速度，保證混凝土振搗密實(shí)，U型渠4內(nèi)表面抹面壓光，保證溝渠內(nèi)壁光滑。（4）U型渠襯砌施工完成后，及時(shí)覆蓋塑料薄膜進(jìn)行保護(hù)，避免水分過度蒸發(fā)。施工完成8－12小時(shí)內(nèi)進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，后期持續(xù)養(yǎng)護(hù)14天。7、硬化前準(zhǔn)備及硬化模板安裝待U型渠襯砌混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，進(jìn)行硬化混凝土施工前準(zhǔn)備工作：延伸部分上部覆蓋100mm厚2:8灰土，壓實(shí)系數(shù)不小于0.93。然后根據(jù)施放的硬化邊線，用150×150mm的木方支擋，作為硬化的邊模，木方支擋要牢固，外側(cè)應(yīng)作支撐，防止木方移位，保證硬化的尺寸符合設(shè)計(jì)要求。8、硬化混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)8.1、硬化混凝土澆筑（1）在硬化混凝土（采用步驟6中U型渠施工用混凝土）正式泵送前用于潤管的砂漿不得集中堆于一處，應(yīng)均勻攤開在基底上。（2）混凝土泵送到施工面時(shí)要及時(shí)用鐵鍬攤開，厚度略高于找平厚度，隨即用插入式振搗器配合振搗，硬化混凝土厚度較薄，用插入式振搗器應(yīng)在已攤平的混凝土中平行拖動(dòng)，逐行移動(dòng)，順序進(jìn)行，不得遺漏，做到振搗密實(shí)。（3）混凝土的下料口距離所澆筑的混凝土面高度不得超過2m，采用泵送,商品混凝土坍落度控制在14-16cm。（4）部分區(qū)域距離下料口較遠(yuǎn)時(shí)可用小推車做水平運(yùn)輸。（5）根據(jù)水平控制樁用平鍬將混凝土大致鋪平厚度為12cm。（6）鋪混凝土后振搗密實(shí)，用2m長刮杠刮平，表面塌陷處鋪平后，再用長刮杠刮一次，然后用木抹子搓平。（7）用鐵抹子進(jìn)行原漿收光。8.2、硬化混凝土的養(yǎng)護(hù)（1）當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到1.2Mpa時(shí)方可上人進(jìn)行下一道工序操作，具體施工中控制為混凝土澆筑后8-12小時(shí)，混凝土已經(jīng)凝固變硬，上人后無痕跡為準(zhǔn)。（2）在混凝土澆筑12小時(shí)后要進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，以后要隨時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)保持混凝土處于濕潤狀態(tài)。直至混凝土澆筑后14天。8.3、施工縫施工（1）施工縫施工可以在澆筑混凝土?xí)r以木條在混凝土上隔出施工縫（施工縫間距為3-5m），混凝土初凝后移走木條。（2）施工縫也可以在混凝土養(yǎng)護(hù)期間用切割機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一切割。（3）施工縫中澆筑瀝青或塞亞麻瀝青。9、混凝土試塊的留置與試驗(yàn)（1）每澆一次同配合比混凝土取樣一次，留取28天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、同條件養(yǎng)護(hù)抗壓試塊各一組。（2）根據(jù)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求混凝土每澆一次且不超過100m3同配合比混凝土取樣一次，留取28天抗壓強(qiáng)度試塊一組。（3）對養(yǎng)護(hù)到期的各種試塊，應(yīng)按齡期及時(shí)送實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)并按時(shí)取出試驗(yàn)報(bào)告歸入檔案。（4）經(jīng)試驗(yàn)得到的混凝土性能參數(shù)如下：強(qiáng)度C30，塌落度14-16cm，水膠比不小于0.36.砂率不小于38%。10、成品保護(hù)（1）混凝土澆筑完，混凝土未完全凝固時(shí)，嚴(yán)禁上人進(jìn)行其他工序施工。（2）因硬化混凝土施工后就無其他施工工序，應(yīng)注意現(xiàn)場其他重型車輛的碾壓。采用本發(fā)明方法于2012年4月至2013年9月在新疆伊寧地區(qū)進(jìn)行邊坡支護(hù)排水渠施工，修建U型排水渠D60（具體的規(guī)格為：底部圓弧弧度152°，圓弧半徑300mm，上口寬度718mm，濕周1.357）根據(jù)現(xiàn)澆U型渠道的過流斷面按規(guī)范推薦的謝才公式計(jì)算：Q=υA(1)(2)式中，Q為溝的排水流量；υ為溝內(nèi)平均流速；A為過水?dāng)嗝婷娣e；R為水力半徑；I為水力坡度；n為糙率。在相同的過流斷面及水力坡度條件下，設(shè)過流端面為0.27m2，水力坡度0.01，各類排水溝渠流量見表1。表1各類型排水溝渠流量匯總表通過上表可以看出現(xiàn)澆U型渠在相同過水?dāng)嗝婕八ζ露认?，其過水能力最大。根據(jù)工程造價(jià)核算，其各種溝渠經(jīng)濟(jì)效益比較如表2。表2各類型排水溝經(jīng)濟(jì)效益比較溝渠類型類型綜合單價(jià)/（元/m）工效/（m/d）現(xiàn)澆U型渠人機(jī)約3006.0鋼筋混凝土矩形渠人工約7502.5漿砌片石梯形邊溝人工約3503.5通過以上分析比較，在相同的人工投入下，本發(fā)明采用的U型渠施工工效約為鋼筋混凝土或漿砌片石排水溝的2倍；相對鋼筋混凝土排水溝，其節(jié)省成本近60%。且至2013年9月施工至2017年2月。經(jīng)過了5個(gè)冬季的考驗(yàn)，現(xiàn)場U型渠未出現(xiàn)開裂、變形、無崩塌破壞等現(xiàn)象，無安全隱患。施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)前第1頁1 2 3