灌區(qū)渠道混凝土襯砌機(jī)械的選用分析

□李 勇（河南省河川工程監(jiān)理有限公司）

□段笑暉（河南省陸渾水庫灌溉工程管理局）

1.概述

渠道是由開挖或填筑或砌筑的輸水設(shè)施，是灌區(qū)工程灌溉排水系統(tǒng)的重要組成部分，灌區(qū)內(nèi)渠道的安全運(yùn)行直接影響到灌區(qū)工程效益和社會效益的發(fā)揮。渠道在灌區(qū)的各類工程中占據(jù)著比較重要的作用。作為輸水設(shè)施，它承擔(dān)著輸送水量、合理調(diào)配水資源的功能，因此，我們必須把對渠道認(rèn)識提高到一個新的高度。

目前渠道全斷面混凝土襯砌作為渠道防滲、防沖的主要措施，在各類渠道中廣泛采用，它與渠道其它的防滲措施相比，具有防滲、防沖效果好，耐久性好，強(qiáng)度高，適應(yīng)性強(qiáng)，防滲面糙率低等特點。

2.機(jī)械的選用

渠道混凝土襯砌施工機(jī)械方案主要有以下幾種：

2.1 渠道襯砌機(jī)

渠道襯砌機(jī)主要應(yīng)用在國家大型水利工程施工中，如南水北調(diào)工程，它適應(yīng)于大斷面、長距離渠道襯砌施工，對于混凝土襯砌過程中的送料、攤鋪、提漿、振實、整平等施工過程能夠?qū)崿F(xiàn)全機(jī)械化。它具有自動化程度高，作業(yè)面規(guī)范，效率高等特點。渠道襯砌機(jī)適應(yīng)于平原灌區(qū)，要求渠線平直，彎道少且曲率小，渠道沿線地形平坦，不適應(yīng)于山區(qū)和丘陵灌區(qū)；同時工程造價高，機(jī)械設(shè)備一次性投資大，運(yùn)行、維修、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高，對人員素質(zhì)要求高，在中小型工程施工中較難推廣使用。

2.2 混凝土滑動模板施工

混凝土滑動模板首先根據(jù)渠道混凝土襯砌形狀，制作模板形狀，然后采取滑動裝置，牽引或提升模板隨混凝土襯砌速度同步進(jìn)行。在提升過程中完成提漿、振實等過程。它具有適應(yīng)范圍廣，針對性強(qiáng)，作業(yè)面較為規(guī)范，效率較高，工程造價適中，機(jī)械設(shè)備投資小的特點。維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較低，比較適合中小型渠道混凝土襯砌工程。

2.3 平板振搗器施工

平板振搗器混凝土襯砌施工，它具有投資少，操作簡單，方便靈活，對人員素質(zhì)要求低，維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少等特點，曾長期作為渠道混凝土襯砌中振搗的主要機(jī)械設(shè)備。但它在混凝土施工過程中存在有較大的問題，致使混凝土外觀及內(nèi)部質(zhì)量容易產(chǎn)生問題，因為渠道斷面多為梯形斷面，平板振搗器對渠道底部混凝土襯砌進(jìn)行振搗可以達(dá)到和滿足設(shè)計要求；但渠道邊坡具有一定的坡度，一般渠道混凝土襯砌沒有外模板進(jìn)行支護(hù)，混凝土在初凝前具有較好的和易性，在外力的振搗作用下會向下滑動，容易堆積在底部致使襯砌板面變形、鼓脹，影響渠道平整度和外觀，其混凝土的平整度主要靠砂漿抹面調(diào)整，對混凝土的耐久性和強(qiáng)度具有一定影響。

根據(jù)陸渾灌區(qū)處于河南省豫西淺山丘陵地區(qū)，屬丘陵灌區(qū)，地形復(fù)雜，選用渠道襯砌機(jī)造價高，相對于中小型工程難于承受；平板振搗器由于其施工后邊坡混凝土密實度和平整度不易滿足規(guī)范要求，具有一定的局限性，所以在最近的灌區(qū)續(xù)建與節(jié)水改造項目中選用滑動模板作為本次渠道混凝土襯砌施工中的主要施工工具。

3.滑動模板的設(shè)計及應(yīng)用

滑動模板是現(xiàn)澆混凝土工程中機(jī)械化程度較高的活動連續(xù)成型施工工具，它主要是由模板系統(tǒng)、振搗系統(tǒng)、支架系統(tǒng)、提升系統(tǒng)等組成。模板系統(tǒng)應(yīng)保持渠道混凝土表面平整，滿足渠道外觀平整度要求；振搗系統(tǒng)應(yīng)保證混凝土振搗密實、均勻，使混凝土強(qiáng)度和密實度達(dá)到設(shè)計要求，滿足渠道防滲、防沖的要求；支架系統(tǒng)是滑動模板支撐部分，同時還起側(cè)向模板的作用，具有多次重復(fù)利用；提升系統(tǒng)是模板提升的主要裝置。根據(jù)滑動模板的特點，結(jié)合灌區(qū)渠道混凝土襯砌特點，共設(shè)計出3套滑動模板裝置，具體形式概述如下。

3.1 平板滑動式模板

該系統(tǒng)的模板是采用500～600mm寬平板鋼梁，要求具有較大剛度，平整度主要由鋼梁下部鋼板平整度控制，上部附加沙袋進(jìn)行配重，防止振搗過程中混凝土產(chǎn)生的浮托力頂起鋼梁，造成混凝土表面坑洼不平，使混凝土平整度超標(biāo)。支架系統(tǒng)采用兩根相距500mm的槽鋼（100mm×50mm×5mm）焊接而成鋼支架而成，它一方面具有較大的支撐面，保證支撐穩(wěn)定，不會產(chǎn)生沉降變形，另一方面具有較大的剛度，保證側(cè)向混凝土面的平整，使混凝土伸縮縫外觀整齊、均勻、美觀；振搗系統(tǒng)采用80插入式振搗棒，用以保證混凝土振搗的密實度及強(qiáng)度要求。提升系統(tǒng)采用電動卷揚(yáng)機(jī)結(jié)合滑輪組，用鋼絲繩牽引模板進(jìn)行提升，邊提升邊振搗倉內(nèi)混凝土進(jìn)行混凝土襯砌。

3.2 平板振動梁滑動模板

平板振動梁滑動模板與平板滑動模板形式基本相似，由模板振搗系統(tǒng)、支架系統(tǒng)和提升系統(tǒng)組成。振搗模板系統(tǒng)是將平板滑動模板系統(tǒng)中模板和振搗裝置組合一體，在平板梁中間上部安裝一臺2.2kW偏心電機(jī)，使模板產(chǎn)生低幅高頻振動，通過模板傳遞震動力振動倉內(nèi)混凝土，使之密實與平整。支撐系統(tǒng)和提升系統(tǒng)與平板滑動模板一樣。

3.3 滾動式振動模板

滾動式振動模板系統(tǒng)裝置與平板振動梁滑動模板相似，也是將振動系統(tǒng)與模板系統(tǒng)相結(jié)合。它的組合系統(tǒng)是3根Φ100的滾動鋼管組成品字形結(jié)構(gòu)，下部兩根平行鋼管在提升裝置提升下可以沿支撐系統(tǒng)滾動行走，上部鋼管安裝一臺2.2kW偏心電機(jī)，產(chǎn)生低幅高頻振動，通過鋼支架傳遞給下部兩根平行滾動鋼梁，邊行走邊振搗倉內(nèi)混凝土，使之平整和密實，滿足設(shè)計要求。

3.4 總結(jié)

以上3種滑動模板分別在灌區(qū)幾個標(biāo)段渠道混凝土襯砌中進(jìn)行了試驗，效果較好，各自存在有相應(yīng)的優(yōu)缺點。

平板滑動式模板是借鑒于南水北調(diào)工程上的施工經(jīng)驗，具有操作簡單，容易掌握，混凝土強(qiáng)度和密實度保證率較高，但后續(xù)整平、抹面、壓光工藝對人員素質(zhì)要求較高，混凝土外觀平整度保證率較低。

平板振動梁滑動模板是借鑒于公路施工經(jīng)驗，操作簡單，混凝土強(qiáng)度和密實度保證率沒有平板滑動式模板高，振搗后混凝土平整度比平板滑動式要好，后期工藝對人員素質(zhì)要求比平板滑動式稍低，混凝土外觀平整度稍高于平板滑動式模板。

滾動式振動模板是借鑒于公路上滾杠振搗器的經(jīng)驗，操作簡單，便于施工，混凝土平整度率高，混凝土強(qiáng)度和密實度較高，后期工藝對人員素質(zhì)要求稍低。

依據(jù)實驗效果，在工程實施過程中，我們建議選擇滾動式振動模板進(jìn)行施工。而且根據(jù)其特點，結(jié)合渠道混凝土襯砌的設(shè)計要求，編寫了渠道混凝土襯砌施工工藝要求，用于指導(dǎo)渠道混凝土襯砌施工，效果較好，經(jīng)過檢測，混凝土密實度、強(qiáng)度、外觀平整度均滿足設(shè)計及規(guī)范要求，而且施工速度快，并節(jié)省了施工成本。

4.結(jié)語

我們就是想通過自己的試驗，總結(jié)出一套適合在我們灌區(qū)內(nèi)使用的渠道混凝土襯砌機(jī)械，力求采用較好的機(jī)械設(shè)備，確保工程施工質(zhì)量，提高灌區(qū)渠道混凝土施工水平，達(dá)到較好的工程效果，更好地服務(wù)于灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程，在工作實踐中貢獻(xiàn)我們自己的力量。