渠道機(jī)械化襯砌施工在南水北調(diào)工程中的應(yīng)用

任繼申

（中鐵十三局集團(tuán)有限公司，吉林 長春 130031)

1 概 述

南水北調(diào)中線漕河渡槽渠道工程位于河北省保定市滿城縣境內(nèi)，渠道設(shè)計(jì)樁號(hào)為（373+495.5）～375+357，上游與吳莊隧洞出口段連接，下游與漕河渡槽進(jìn)口連接，全長2101.039m。設(shè)計(jì)渠底高程62.327～62.243m，渠道設(shè)計(jì)水深 4.5m，流量 125m3/s，加大流量 150m3/s，縱坡 1/25000，過水?dāng)嗝鏋樘菪?，設(shè)計(jì)底寬19.5m，上寬52.25m，流水面內(nèi)邊坡坡比1∶2.5。過水?dāng)嗝娌捎萌珨嗝娆F(xiàn)澆混凝土襯砌，弧形坡腳，襯砌渠底厚8cm，渠坡厚10cm，襯砌混凝土每5m設(shè)置一沉降縫。典型襯砌結(jié)構(gòu)由上至下10cm厚混凝土面板、576g 復(fù)合土工膜（150g/m2～0.3mm～150g/m2兩布一膜）、5cm厚苯板。

渠道襯砌技術(shù)是南水北調(diào)工程建設(shè)所急需的重大技術(shù)[1～3]，本段渠道襯砌采用了國內(nèi)比較先進(jìn)的PMCQ650坡面襯砌機(jī)，該襯砌機(jī)將混凝土的攤鋪、振搗、軋光、行走等功能集中于一體化。沿軌道行走，機(jī)架高度采用電動(dòng)調(diào)節(jié)，更換機(jī)架鉸接處的聯(lián)結(jié)螺栓位置可以調(diào)整坡比，適用于大面積襯砌作業(yè)。由分離的布料系統(tǒng)和振搗整平系統(tǒng)組成，理論襯砌效率10m/d。

2 機(jī)械化現(xiàn)澆混凝土襯砌技術(shù)

2.1 施工工藝流程

施工流程：機(jī)械粗削坡→人工精削坡→保溫板鋪設(shè)→復(fù)合土工膜→支立模板→混凝土澆筑→覆蓋養(yǎng)護(hù)→切縫→塞縫。

2.2 機(jī)械粗削坡

采用CAT330B 1.6m3挖掘機(jī)進(jìn)行粗削坡，削坡前進(jìn)行精確測(cè)量放線，沿渠道每隔10m（曲線段5m）人工挖20cm寬基準(zhǔn)槽，基準(zhǔn)槽深度距離渠道坡面基礎(chǔ)5cm，預(yù)留保護(hù)層，嚴(yán)格避免超挖，基準(zhǔn)槽作為挖掘機(jī)大面積開挖的標(biāo)尺，將挖掘機(jī)斗齒前焊接一塊0.3m×1m平面鋼板，使粗刷坡面盡量平整。

2.3 人工精削坡

要求施工人員認(rèn)真、細(xì)致，在渠道坡頂、渠底、渠坡中間每隔10m固定3個(gè)木樁，人工掛線找平，確保削出的邊坡平整、光滑、密實(shí)，削坡誤差不大于2cm，嚴(yán)禁超挖。

2.4 鋪設(shè)保溫板

保溫板鋪設(shè)是渠道防凍的重要措施，鋪設(shè)前在坡面上鋪設(shè)一層細(xì)砂，用掛杠刮平，以保坡面基礎(chǔ)平整。為確保保溫板與基礎(chǔ)面緊貼，采用木釘或竹釘固定保溫板，釘上端高度低于保溫板5mm左右。保溫板接縫嚴(yán)密，布置成“品”字型，施工過程中盡量避免施工人員踩踏，嚴(yán)禁在保溫板上放置重物，以免造成保溫板斷裂，影響質(zhì)量。

2.5 復(fù)合土工膜鋪設(shè)

鋪設(shè)前對(duì)復(fù)合土工膜進(jìn)行詳細(xì)檢查是否破損，避免一切帶棱角的硬物掛碰。垂直水流鋪設(shè)，上游邊壓下游邊，平整無褶皺，松勁適度，土工膜拼接采用熱熔焊法雙縫焊接,焊接前對(duì)粘結(jié)面進(jìn)行清掃，做到無塵、無水、無垢，土工膜平行對(duì)正，搭接寬度不小于10cm。焊接機(jī)械采用TH～501型自動(dòng)爬行焊接機(jī)，溫度控制在260～300℃之間，速度控制在2～3擋之間，焊接后焊縫處應(yīng)溶為一體并且沒有虛焊，漏焊和超量焊，土工布人工縫接。土工膜粘結(jié)后，妥善保護(hù)以防受損，鋪設(shè)后要及時(shí)進(jìn)行混凝土襯砌施工。

2.6 混凝土澆注的技術(shù)要點(diǎn)

2.6.1 混凝土澆注前準(zhǔn)備工作

為保證混凝土質(zhì)量，對(duì)砂石料、水泥、粉煤灰、外加劑、保溫板、土工膜、閉孔泡沫板、聚硫密封膠等材料必須按規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)，合格后方可使用。根據(jù)混凝土配合比試驗(yàn)大綱要求，對(duì)渠道襯砌混凝土C20W6F150進(jìn)行配合比試驗(yàn)，配合比初選，C20混凝土28d強(qiáng)度95%保證率，配制強(qiáng)度26.6MPa，粗骨料選擇二級(jí)配，堆積密度1619kg/m3。外加劑選擇河北外加劑廠生產(chǎn)的DH3G高效減水劑摻量為0.7%，引氣劑為DH9，含氣量控制在4%～6%。砂率選擇33%～39%。水膠比是決定混凝土強(qiáng)度和耐久性能的主要因素，同時(shí)要節(jié)約水泥。采用鼎新普硅42.5水泥，粉煤灰摻量10%～30%，以等重量取代（膠凝材料）法摻入混凝土。根據(jù)上述混凝土配合比主要參數(shù)選擇，在滿足混凝土拌合物塌落度、含氣量條件下，配合比為水∶水泥∶粉煤灰∶砂∶小石∶中石=131∶236∶26∶677∶674∶674；攪拌站投入使用前，進(jìn)行標(biāo)定。嚴(yán)格執(zhí)行施工配合比簽發(fā)制度，每次混凝土開盤前，均由試驗(yàn)室檢測(cè)碎石和砂的含水率，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果簽發(fā)施工配合比，并經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)，攪拌站根據(jù)施工配合比進(jìn)行混凝土生產(chǎn)。做好坍落度控制，按照規(guī)范要求每4h檢測(cè)一次坍落度，混凝土拌和坍落度控制在4～6cm。對(duì)不合格的混凝土進(jìn)行重新攪拌或廢棄處理。

2.6.2 混凝土拌和與運(yùn)輸

混凝土采用一套HZS50E型強(qiáng)制式拌和站集中拌和，混凝土生產(chǎn)能力為50m3/h，并配一套JS500型攪拌站作為備用。運(yùn)輸采用至少6m3混凝土攪拌運(yùn)輸車，數(shù)量根據(jù)運(yùn)輸距離配置，從混凝土拌和物從攪拌站出料到運(yùn)輸、卸料完畢的充許最長時(shí)間控制在1h內(nèi)為宜，超過1h后要對(duì)混凝土和易性和塌落度進(jìn)行檢測(cè)，不合標(biāo)準(zhǔn)的混凝土堅(jiān)決不能使用。

2.6.3 混凝土入倉

混凝土運(yùn)至工作倉面后，現(xiàn)場檢測(cè)混凝土坍落度，根據(jù)天氣、溫度等情況坍落度控制在4～6cm，觀察混凝土的和易性，對(duì)坍落度不符合要求的混凝土不允許使用，以保證入倉混凝土質(zhì)量滿足要求。

2.6.4 布 料

PMCQ650型襯砌機(jī)的布料系統(tǒng)工作過程：混凝土從運(yùn)輸車卸料，通過輸送帶進(jìn)入布料機(jī)入口，通過與斜坡平行的旋轉(zhuǎn)葉輪沿渠面均勻布料，布料完成后，固定在側(cè)面的附著式振搗器工作，達(dá)到要求后啟動(dòng)行走開關(guān)向前移動(dòng)。鋪料厚度控制在11～12cm，厚度不足處，及時(shí)人工補(bǔ)料。

2.6.5 振 搗

振搗整平系統(tǒng)上部為桁架部分，下部沿渠方向布置一個(gè)葉片輪和一個(gè)偏心輪，共同組成振搗小車，通過高頻振動(dòng)達(dá)到碾壓振搗效果，振搗小車通過固定滑槽沿渠面上下移動(dòng)。機(jī)械每次挪位30～40cm,混凝土重復(fù)振動(dòng)碾壓在6～8遍效果最佳。模板周邊達(dá)不到6遍振動(dòng)碾壓的位置采用振動(dòng)棒加強(qiáng)振搗。坡腳齒墻和邊緣部位的混凝土采用人工用直徑50mm的振搗棒和平板振搗器振搗，確保混凝土振搗密實(shí)。

2.6.6 精平、抹光

振搗過后的混凝土表面基本平整，再由壓光輥進(jìn)行平整壓光。在壓光輥平整壓光1～2h后，采用電動(dòng)抹光機(jī)進(jìn)行抹面，以表面平整、出漿為宜，終凝前再人工進(jìn)行最后壓光，保證混凝土外觀平整、光潔。

2.7 混凝土養(yǎng)護(hù)、切縫、塞縫

待混凝土終凝后馬上用草簾覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)，一般情況頭7d必須保證水分充足，7d后灑涂養(yǎng)護(hù)劑?；炷辽炜s縫切割在襯砌混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到1～5MPa時(shí)進(jìn)行。根據(jù)現(xiàn)場同條件養(yǎng)護(hù)測(cè)定，混凝土澆筑完后12h的抗壓強(qiáng)度為0.8MPa，24h 為 4MPa，36h 為 8MPa，48h 為 12MPa，因此鋸縫時(shí)間放在澆筑完后24h比較合適。塞縫沒有嚴(yán)格時(shí)間要求，但塞縫時(shí)必須對(duì)切縫進(jìn)行徹底清理，清水清洗后，采用高壓風(fēng)吹干。

3 施工技術(shù)資源配置

渠道混凝土澆筑施工必須配置足夠的人員和設(shè)備，渠坡單側(cè)每班需配置的資源如下：HZS50型強(qiáng)制式拌和站1座；6m3混凝土攪拌運(yùn)輸車 3輛 （根據(jù)運(yùn)輸距離適當(dāng)增加）；PMCQ650型成套襯砌機(jī)1套；抹光機(jī) 3臺(tái)，圓盤式 2臺(tái)，葉片式1臺(tái)）；2.2kW平板振搗器3臺(tái)；1.3kW插入式振搗器3套；混凝土拌和運(yùn)輸6人、抹面10人、人工振搗3人、襯砌機(jī)操作3人、輔助人員4人、管理技術(shù)人員3人，每班至少需29人。

4 注意事項(xiàng)

每次澆筑混凝土前均要對(duì)襯砌機(jī)進(jìn)行測(cè)量校核,以保證混凝土襯砌厚度。每次工作完畢后，必須將機(jī)架上面的雜物清理干凈，輸送帶要用清水沖洗干凈，嚴(yán)禁殘留有物料。拌和站拌和混凝土過程中，嚴(yán)格控制坍落度。澆筑過程中隨時(shí)檢測(cè)混凝土坍落度，一般控制在4～6cm，視澆筑時(shí)的環(huán)境溫度、澆筑強(qiáng)度、渠坡變化等因素加強(qiáng)檢測(cè)，適時(shí)控制調(diào)整。電動(dòng)抹光機(jī)施工時(shí)要掌握好使混凝土面表面泛漿，為人工抹面打好基礎(chǔ)。人工抹面要視氣溫和強(qiáng)度的變化而增加或減少人員以確保襯砌混凝土表面光滑平整，必要時(shí)人工壓面多壓1～2遍。渠道混凝土的質(zhì)量受人影響的因素較突出，各作業(yè)面人員固定，不得隨意調(diào)換，各作業(yè)人員必須有責(zé)任心。

5 結(jié) 語

機(jī)械化襯砌雖然大大提高了混凝土施工的效率，也能保證整體襯砌成形好，混凝土表面光滑平整，無錯(cuò)臺(tái)以及水平施工縫，整體重量較輕。但此技術(shù)中的部分設(shè)備也存在也許不足，在自動(dòng)化程度以及混凝土施工的整體配合方面、現(xiàn)場的質(zhì)量監(jiān)測(cè)方面有待于進(jìn)一步的提高。其中，振搗設(shè)備不能全面實(shí)行機(jī)械化，須加強(qiáng)人工用平板振搗輔助才能達(dá)到密實(shí)度要求，抹面壓光機(jī)械化程度低，使用大量的勞動(dòng)力，這也是渠道襯砌設(shè)備需要改進(jìn)的地方。

[1]韓其華，祝鳳山，朱琳.南水北調(diào)工程渠道機(jī)械化襯砌技術(shù)研制概況[J].水利水電科技進(jìn)展，2006，226(1):44～45.

[2]李樹康，楊海波，韓其華，等.大型渠道混凝土機(jī)械化襯砌成型設(shè)備研制[J].南水北調(diào)與水利科技，2008，26(1):22～24.

[3]田志剛，宋玉田，安學(xué)軍.淺談大型渠道現(xiàn)澆混凝土襯砌[J].南水北調(diào)與水利科技，2006，84(4):60～63.