南水北調(diào)機(jī)械化渠道襯砌施工技術(shù)

汪小雷,李燕軍,杜耀斌

(中國水利水電第五工程局有限公司第五分局,成都,610225)

1 工程概況

南水北調(diào)中線一期總干渠漳河北～古運(yùn)河南段中線建管局直管工程元氏Ⅱ段,位于元氏縣境內(nèi),起點(diǎn)在龍正村西,總干渠樁號196+997.1m,終點(diǎn)位于元氏縣與鹿泉市交界處,總干渠樁號212+180m。總干渠設(shè)計流量為220m3/s,加大流量為240m3/s,起點(diǎn)設(shè)計水位78.864m,終點(diǎn)設(shè)計水位78.174m,總水頭差為0.69m。渠道采用明渠自流輸水方案,梯形過水?dāng)嗝?渠底高程72.864m～72.174m,設(shè)計底寬20.5m～25.5m。渠道過水?dāng)嗝孢吰孪禂?shù)2.0～2.5,外坡為1.75～2.0,渠道縱坡為1/30000,設(shè)計水深6.0m,一級馬道(堤頂)寬5.0m,渠道過水?dāng)嗝娌捎萌珨嗝婊炷烈r砌。現(xiàn)澆混凝土襯砌邊坡厚10cm,渠底厚8cm,混凝土等級為C20W6F150。

2 機(jī)械化襯砌施工

2.1 機(jī)械化襯砌機(jī)選型

渠道襯砌機(jī)是一種實(shí)施高效布料、平倉振搗、襯砌一體化的專用施工機(jī)械設(shè)備,適用于長距離、大斷面渠道襯砌施工。

根據(jù)本工程混凝土襯砌較薄、坡度較大等特點(diǎn),為更好地控制混凝土施工質(zhì)量,提高混凝土澆筑效率,降低施工成本,保證施工進(jìn)度,采用機(jī)械化襯砌施工。施工機(jī)械為山東蒙陰(PHB-23000C)、山東水總(SCMF07)混凝土邊坡襯砌機(jī)各1臺。在實(shí)際施工過程中,這兩種型號的襯砌機(jī)存在較大的區(qū)別,對比分析見表1。邊坡襯砌機(jī)的布置見圖1所示。

表1 兩種型號的機(jī)械結(jié)構(gòu)對比

圖1 渠道邊坡襯砌機(jī)布置

2.2 襯砌混凝土施工流程

采用襯砌機(jī)進(jìn)行混凝土襯砌的施工流程見圖2。

圖2 機(jī)械化襯砌施工流程

2.3 渠坡混凝土襯砌操作要點(diǎn)

2.3.1 軌道鋪設(shè)前,對基礎(chǔ)進(jìn)行夯實(shí),保證基礎(chǔ)具備足夠的承載力,防止襯砌機(jī)運(yùn)行時,軌道發(fā)生不均勻沉降,導(dǎo)致混凝土薄厚不均。

2.3.2 襯砌機(jī)對混凝土塌落度穩(wěn)定性要求較高,供料連續(xù)。

2.3.3 襯砌施工過程中應(yīng)經(jīng)常檢查振搗棒的工作情況,如發(fā)現(xiàn)襯砌后的板面上出現(xiàn)露石、蜂窩、麻面或橫向拉裂等現(xiàn)象,必須停機(jī)檢查、修理或更換振搗棒,對已澆筑的混凝土進(jìn)行處理。

2.3.4 應(yīng)控制振搗時間,使混凝土不過振、漏振或欠振,達(dá)到表面出漿,不出現(xiàn)露石、蜂窩、麻面等。

2.3.5 襯砌機(jī)倉內(nèi)應(yīng)保持充足的混凝土拌和物,倉內(nèi)拌和物料位應(yīng)高于振搗棒20cm。

2.3.6 當(dāng)襯砌機(jī)出現(xiàn)故障時,應(yīng)立即通知拌和站停止生產(chǎn),在故障排除時間內(nèi),如襯砌機(jī)內(nèi)混凝土尚未初凝,可允許繼續(xù)襯砌。停機(jī)時間超過2h,應(yīng)將襯砌機(jī)駛離工作面,及時清理倉內(nèi)混凝土。故障出現(xiàn)后襯砌的混凝土,需進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查,并清除分縫位置以外的澆筑物,為恢復(fù)襯砌作業(yè)作好準(zhǔn)備。

2.3.7 坡肩、坡腳和周邊的施工要專人負(fù)責(zé),采用人工輔助布料,插入式振搗棒或手提式平板振動器進(jìn)行振搗。坡腳處要分兩次布料、振搗。插入式振搗棒振搗模板周邊時,行走不宜過快。對坡肩及坡腳的折線部分,應(yīng)以靠尺定型,以使折角整齊、外觀美觀。對已經(jīng)拆模的混凝土,要注意成品保護(hù),防止邊角破壞。

2.3.8 渠道襯砌混凝土澆筑寬度約3m～4m時開始抹面壓光。第一次抹面時要安裝抹盤,對襯砌混凝土面進(jìn)行平整和提漿,將裸露于表面的小石壓入混凝土中。首次抹面時,混凝土表面較軟,宜自坡腳至坡肩進(jìn)行,抹盤以剛好接觸到混凝土表面為宜,抹光機(jī)每次移動間距為2/3圓盤直徑。初凝前,卸掉抹盤、用收光刀片進(jìn)行收光。

根據(jù)澆筑時間、天氣狀況、濕度情況,第二次抹面時間一般控制在第一次抹面15min～25min后。第二次抹面仍需使用抹盤,主要用于找平。抹面中,隨時用2m靠尺檢查混凝土表面的平整度,調(diào)整抹面機(jī)高度及斜度,保證抹盤底面與襯砌設(shè)計頂面重合,漿液厚度不得超過1.5mm。

第三次采用抹片抹面,提高襯砌混凝土表面的光潔度。

2.4 混凝土襯砌質(zhì)量控制

2.4.1 厚度控制。襯砌厚度由襯砌機(jī)的液壓升降支腿和內(nèi)置的模板進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,軌道鋪設(shè)的縱坡比率與渠道的縱坡比率一致。定期檢測襯砌機(jī)主機(jī)架繞度,保證坡面混凝土均勻。

在襯砌過程中,經(jīng)常檢查襯砌厚度,如有誤差及時調(diào)整。具體方法:在襯砌機(jī)在待襯砌段定位后,鋪料前沿布料機(jī)每隔2m用直尺檢查一點(diǎn),確保厚度誤差在±5%以內(nèi)。

2.4.2 平整度控制?；炷聊鎵汗鈺r,采用2m靠尺沿坡面總橫向檢測平整度,質(zhì)量控制在8mm/2m以內(nèi);襯砌結(jié)束后再用2m靠尺檢查平整度,如發(fā)現(xiàn)超限時應(yīng)及時采用人工抹面處理。

3 結(jié)語

影響襯砌混凝土質(zhì)量的因素主要有原材料、設(shè)備、施工工藝等方面。從工程實(shí)踐情況來看,混凝土坍落度和設(shè)備性能的原因更為關(guān)鍵,二者相互制約,共同影響襯砌混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)度、平整度和抗?jié)B、抗凍性能等重要質(zhì)量指標(biāo)。振搗碾壓時的行走速度、行走遍數(shù)、振搗頻率以及人員配置、混凝土生產(chǎn)運(yùn)輸、進(jìn)料等環(huán)節(jié)對襯砌混凝土澆筑質(zhì)量的影響也較大。由于大型渠道機(jī)械化襯砌在國內(nèi)處于起步階段,尚未形成一套普遍適用的標(biāo)準(zhǔn)施工工法,因此在施工前要求針對不同的設(shè)備類型、渠坡地質(zhì)條件等實(shí)際情況進(jìn)行現(xiàn)場工藝試驗(yàn),以便確定更為合理的設(shè)備運(yùn)行方案。