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地面排水施工工艺
路基应有良好的排水设施, 设置地面排水设施的目的是将地表水与路基本体隔离开来或汇集引排至路基范围以外, 使路基能经常处于干燥、 坚固和稳定状态, 本文重点介绍采用浆砌片石施工的地面排水设施。
1 工艺特点
1) 地面排水工程施工难度较小、 技术含量较低, 且施工易于组织。
2) 大型设备投入小,劳动力需求量较大。
2 适用范围
主要适用于客运专线及高速铁路侧沟、 中心沟、 排水沟以及天沟施工, 另外路基地面排水如跌水与急流槽、 蒸发池、 弃土堆等地面防排水结构物施工可参照执行。
3 工艺原理及设计要求
3.1 排水原理
经过地面排水系统, 使路基两侧的排水经过各种设施排除, 有力地保证施工质量, 保证了路基的整体性和稳定性。
3.2 工艺设计要求
3.2.1 沟底纵坡设计要求
天沟、 侧沟、 中心沟、 排水沟, 沟底纵坡不宜小于2%, 条件困难时可减少至1‰,出水口应加大纵坡。
3.2.2 排水设施设置要求
路堤应视地面横坡情况, 将排水沟设置于天然护道外; 对路堑有危害的地表水, 设天沟、 侧沟、 中心沟、 排水沟等措施拦截引排至路基范围以外。天沟内边缘至堑顶距离不宜小于5m, 当沟内进行加固防渗时, 不应小于2m。
3.2.3 采用材料
主要采用浆砌片石, 个别设计底部可采用细石混凝土铺底, 片石强度不应低于MU40, 石料表面的污渍应予清除。必须对所采用的水泥进行试验检验, 宜采用中粗砂, 现场应对砂的含泥量进行检验。
4 工艺流程
见图1地面排水施工工艺流程图
5 操作要点
5.1 施工准备
5.1.1 技术准备
基 坑 检 查
准备工作
测 量 放 线
基 坑 开 挖
圬 工 养 护
沟、 墙身砌筑及勾缝
沟、 墙身砌筑检查
结 束
图1 地面排水施工工艺流程图
1) 现场核对施工图,确定施工管段内的排水系统是否完备与妥善,对衔接不上或位置、 长度需要变更的水沟应按规定程序办理变更, 按批准的变更设计图组织施工。
2) 编制地面排水结构物砌筑施工方案或作业指导书。
3) 对有关施工人员进行技术交底。
4) 确定结构物砌筑砂浆配合比。
5.1.2 材料准备
1) 水泥、 石料、 砂: 水泥、 石料和砂等材料进场, 进行原材料质量抽检并抽检合格。水泥应入库或堆放在工地, 要有防潮和防雨措施, 确保水泥不受潮; 在砌筑结构物前, 应组织施工人员对石料进行修凿, 并选出面石。
2) 砂浆拌制用水: 宜采用饮用水。当采用其它水源时, 其水质应符合《混凝土拌制用水标准》的规定。
5.1.3 作业条件
1) 征地拆迁工作已完成,地界已确定。
2) 路基边线已确定。
3) 机械设备和劳动力能满足施工需要, 安全质量措施齐全。
4) 工地试验室已经建立, 并能满足施工需要; 材料试验已完成。
5) 排水设施施工必须切断原有的排水沟、 管时, 应做好临时排水沟, 保证排水。
6) 排水设施施工时应有可靠的防护措施, 确保施工期间地表水、 地下水不得侵入路基而造成路基松软及坡面坍塌。
5.2 施工工艺
5.2.1 测量放线
1) 路基排水系统应根据当地降雨量特征、 汇水面积、 地形和地质条件、 地下水状况全面规划。天沟、 排水沟、 侧沟等地表排水设施应与天然沟渠和相邻的桥涵、 隧道、 车站排水设施及路基排水、 坡面排水、 电缆沟槽两侧排水衔接, 组成完整的排水系统。
2) 路堤应视地面横坡情况, 将排水沟设置于天然护道外, 也可结合取土坑进行排水沟放线。
3) 水沟测量放线应定出中心桩及边桩, 一般每隔3～5m设一个中心控制桩, 计算确定边桩位置, 确保水沟的圆顺衔接。
5.2.2 基坑开挖
1) 天沟、 排水沟、 侧沟等均应安排在适宜时间施工, 保护路基和防止水土流失。
2) 基坑开挖前应做好地面临时排水, 防止在施工期间因地表水及地下水的侵入而造成基坑边坡失稳或坍塌。
3) 基坑在开挖中和开挖后砌筑沟身前, 基坑内不得积水, 如果基底受积水浸泡, 必须对被浸土壤要进行晾晒或清除; 对基底超挖, 应采用原土或渗水土回填夯实压密实, 或采用沟体同级浆砌片石进行回填。
4) 基坑开挖后的弃土应妥善处理, 不得任意破坏地表植被或堵塞水流通道。
5) 基坑应按设计要求挂线放坡开挖, 防止超挖欠挖。并随时修整边坡, 保持边坡的稳定性和平整性。
6) 基坑检底应按坑底高程拉线清底找平, 不得破坏沟底原状土, 捡地时应满足坑底尺寸, 高程、 坡率符合施工图要求。
5.2.3 砂浆拌制
1) 拌制砂浆的水泥、 水、 砂应符合有关标准规定。
2) 砂浆应采用机械拌制, 其配合比应经过试验确定; 投料顺序应为砂子、 水泥、 水, 即先投砂子和水泥, 拌匀后加水再搅拌, 搅拌时间宜为3～5min。
3) 砂浆拌制实行配合比挂牌制, 各种材料必须严格计量。
4) 砂浆应随拌随用, 拌制好的砂浆应在3h内使用完毕; 当施工期间最高气温超过30℃时, 拌制好的砂浆应在2h内使用完毕。发生离析、 泌水的砂浆, 砌筑前必须重新拌制; 已凝结的砂浆, 不得使用。
5) 砌筑砂浆应具有良好的和易性, 主要采用稠度指标来进行度量, 一般为10～50mm。
6) 为确保砌筑砂浆质量, 应按设计要求进行拌制砂浆强度检验, 强度检查试件应在搅拌机出料口随机取样, 制作成70.7mm立方体试块一组( 6块) , 养护28天进行抗压试验。取样数量为每100m3( 不足100m3, 按100m3计算) 一组。
5.2.4 沟身砌筑及勾缝
1) 沟身砌筑
⑴ 沟身砌筑前应检查基坑底尺寸、 深度( 高程) 、 边坡坡度及基底稳定性。
⑵ 按施工图结构尺寸挂线砌筑( 片石应在砌筑前一天洒水润湿表面) 沟身, 根据基底情况每10m左右设置水沟伸缩缝。水沟伸缩缝用同级砂浆填实。
⑶ 沟身应采用挤浆法分层、 分段砌筑, 坐浆要饱满, 由下而上, 先砌筑沟底, 再砌筑边墙; 同段沟身应同时砌筑, 对不能同时砌筑而又必须留置的临时间断处, 应留成斜槎。
⑷ 砌筑时先在基坑底部铺一层砂浆, 其厚度应使片石在挤压安砌时能紧密连接, 且砌缝砂浆密实、 饱满。砌筑填腹石时, 石料间的砌缝应互相交错、 咬搭, 砂浆密实。片石不得无砂浆直接接触, 也不得干填片石后铺灌砂浆。石料应大小搭配, 较大的石料应以大面为底, 较宽的砌缝可用小石块挤塞。挤砂可用小锤敲打石料, 将砌缝挤紧, 不得留有孔隙。
⑸ 浆砌片石定位砌块表面砌缝的宽度不得大于4cm, 砌体表面与三块相邻石料的内切圆直径, 不得大于7cm, 两层间的错缝不得小于8cm, 每砌筑120cm高度以内找平一次。填腹部分的砌缝宜减小, 在较宽的砌缝中可用小石块塞填。
2) 砌身勾缝
⑴ 水沟表面勾缝可采用平缝或平缝压槽。
⑵ 在砌筑沟身面石时, 留2cm深的砌缝不坐砂浆, 预留空缝作勾缝槽。空缝深度不足时, 在勾缝前应将砂浆剔缝。
⑶ 勾缝前应洒水湿润墙面, 采用加浆勾缝。勾缝所用的砂浆强度, 不应低于砌体所用的砂浆强度。勾缝用小抿子在托盘上刮灰, 塞进石缝中严密压实, 表面压光。勾缝应顺石缝进行, 从上向下、 从一端向另一端依次进行, 缝与石面齐平, 勾完一段后, 用小抿子将缝边毛槎修理整齐。
⑷ 不要求勾缝时, 应随砌随用灰刀刮平砌缝。
5.2.5 养护
勾缝完毕, 清扫墙面, 在砂浆初凝后, 洒水养护7～14d, 养护期间应避免碰撞、 振动或承重。气温低于5℃时, 不能洒水养护。
6 主要机具设备
1) 施工机械: 配备一台小型挖掘机、 砂浆搅拌机或混凝土搅拌机, 小四轮翻斗汽车, 数量根据具体需要配置。
2) 工具: 铁镐、 铁锹、 撬棍、 瓦刀、 手锤、 手凿、 洒水喷壶、 托灰板、 抹子、 筛子、 扫帚、 灰桶、 勾缝条、 手推车、 磅秤、 小线、 安全帽、 防护手套等。
7 劳动力组织
1) 作业班组配置: 根据工程量大小和作业场地情况组织作业班组, 每班10～20人, 技工不少于50%。
2) 现场管理人员配置: 配备施工员一名, 负责测量放线和砌筑过程中的作业指导, 进行安全质量管理。配备试验人员一名, 负责水泥、 砂、 石等原材料抽样和砂浆强度试件取样及送检。
8 质量要求及质量控制要点
8.1 施工质量要求
8.1.1砌筑水沟的水泥、 砂、 片石品种、 规格、 质量应符合设计要求。
1) 片石: 片石的强度不应低于MU30, 石料应质地坚硬, 不易风化, 无裂纹。石料表面的污渍应予清除。片石形状不受限制, 但中部厚度不得小于15cm。水沟砌筑前应对所用石料进行材质鉴定, 其强度、 抗冻性、 软化系数符合设计要求才能进场。
2) 水泥: 选用符合国家标准的水泥。水泥进场时, 使用单位要对生产厂商各种证书进行验收, 如合格证、 检验证( 三天强度报告) 、 出厂报告、 出厂日期等。同时, 要对水泥强度、 安定性、 凝结时间等主要指标进行抽验, 其结果必须符合国家标准, 否则不能选用。抽检频率按袋装水泥200t、 散装水泥500t抽检一批( 同厂、 同品种、 同批号、 同等级、 同出厂时间为一抽验批) , 袋装不足200t、 散装不足500t按一批计。出厂时间超过3个月, 应按此规定复验, 并按复验结果安排使用。
3) 砂: 宜采用中砂, 其质量应符合混凝土工程用砂标准, 砂的含泥量不得大于5%。
8.1.2水沟基底处理
应符合施工图要求,基底应密实、 平整, 无草皮、 树根等杂物, 无积水。检测方法: 观察。
8.1.3 砂浆强度
等级应符合设计要求,检测方法: 室内抗压试验。
8.1.4 排水设施结构形式
应符合施工图要求, 并保证排水通畅。检测方法: 观察。
8.1.5 浆砌水沟铺砌
水沟铺砌应密实、 平顺、 整齐、 无渗漏水, 沟内不积水, 无淤塞。检测方法: 观察。
8.1.6 伸缩缝
伸缩缝的设置、 缝宽与缝的塞封应符合施工图要求。检测方法: 观察、 尺量。
8.1.7 急流槽
急流槽平面位置及其纵坡应符合施工图要求, 槽基应稳固、 密实。检测方法: 观察、 尺量, 对纵坡采用水准仪测量。
8.1.8排水沟各部位允许偏差及检验方法
1)公路路基排水沟各部允许偏差及检验方法见表1公路路基排水沟各部允许偏差及检验方法

表1 公路路基排水沟各部允许偏差及检验方法
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1
轴线偏位( mm)
50
经纬仪: 每200m测5点
2
墙面直顺度( mm) 或坡度
30或不低于设计
20m拉线、 坡度尺: 每200m查2点
3
断面尺寸( mm)
±30
尺量: 每200m查2点
4
铺砌厚度( mm)
不小于设计
尺量: 每200m查2点
5
基础垫层宽、 厚( mm)
不小于设计
尺量: 每200m查2点
6
沟底高程( mm)
±50
水准仪: 每200m测5点
2)铁路路基排水沟各部允许偏差及检验方法见表2铁路路基排水沟各部允许偏差及检验方法
表2 铁路路基排水沟各部允许偏差及检验方法
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法
检测频率
1
沟底中心位置( mm)
±100
尺量
每100m测5点
2
沟底高程( mm)
±20
水准仪测量
3
净空尺寸( mm)
±20
尺量
4
沟底坡度( mm)
±5%施工标示坡度
坡度尺量
5
浆砌水沟铺砌厚度( mm)
-10
尺量
6
沟底平整度( mm)
20
2.5m长直尺与钢尺量
7
沟顶高程( mm)
-20～+0
水准仪测量
8.2 质量控制要点
1) 水泥标号、 强度必须满足设计要求, 施工期间, 不得受潮。
2) 石料强度及外观质量应符合设计和规范要求,并在使用前对石料应进行冲洗。
3) 砂和水质均应满足设计要求。
4) 配合比必须进行试验配, 砂浆拌制应严格计量。
5) 砌体砂浆均匀饱满, 砌体内无空洞, 勾缝密实。
8.3 质量通病的处理
8.3.1基础沉降
一般是在基坑开挖时, 临时排水沟设置不合理或未设, 造成地表水流入基坑, 而使基坑土层被水浸泡, 且被泡基础未及时被清除, 最终导致基础发生沉降。可采取挖除软弱层, 换填渗水性材料并夯填密实; 或是采用沟体同级浆砌片石回填。
8.3.2 砌体砂浆不饱满和空洞
一般是操作人员未严格按砌筑施工方案进行施工或施工工序存在问题, 造成砌体内砂浆不饱满和空洞。可责成返工重做或注浆解决。
8.3.3 砌体片石偏小或水锈未除
一般是施工人员质量意识差, 不按规程办事, 导致材料外观质量达不到设计要求。解决办法是撤除重建。
8.3.4 砌体砌缝超过规定要求
一般是施工人员质量意识差, 不按规程办事, 导致砌缝超标。解决办法是撤除重建。
9 施工安全及环保措施
1) 对有关人员进行安全技术交底, 加强岗前培训, 提高全员安全意识。
2) 施工前应编制专项安全技术方案, 并进行专项安全技术交底。
3) 编制拌和机和安全用电规程, 安排专人从事该项工作, 必须持证上岗; 搅拌机发生故障时, 应及时切断电源, 再行检修; 现场配电箱必须上锁, 配电系统及机具按规定接零或接地保护。
4) 人工挖基, 堆土高度不宜超过1.5m, 且距离边坡顶缘口不宜小于1.0m; 两人横向距离不应小于2.0m, 纵向间距不应小于3.0m。
5) 在开挖沟槽时, 挖掘机的摆动范围内切勿站人, 所有现场施工人员必须佩带安全帽。
6) 沟里流出的水不能直接排入农田, 以免冲毁农田。
7) 基坑土应及时处理, 防止被冲刷形成水土流失和毁坏植被。
8) 建筑垃圾应及时清理, 现场搅拌站应设排水沟和废水沉淀池。
9) 石料搬运时, 人行跳板、 提升架要牢固。
10 工程实例
河南省许昌至扶沟高速公路第3合同段地处鄢陵县南端, 属于多雨区, 沿线土质毛细作用显著, 地势平缓而纵向排水不良。原设计采用路基边沟、 蒸发池进行排水, 边沟尺寸为: 底宽1m, 高度80cm, 靠边坡侧坡度为1: 1.5, 外侧为1: 1, 基础与墙身厚度为25cm; 蒸发池的容量为260m3, 蓄水深度应2.0m, 基底采用干砌片石, 墙身采用75#浆砌片石,见图2正在施工的浆砌水沟。
由于地下水位常年位于地面下1.5m处, 施工中进行了优化设计: 除低填、 零填地段和鄢陵互通区保留原设计浆砌片石基础外, 其余地段采用干砌片石基础, 并取消蒸发池, 让水流自行进行渗透, 效果明显, 达到了路基排水的目的,见图3已施工成型的浆砌水沟。

图2 正在施工的浆砌水沟
图3 已施工成型的浆砌水沟