大型渠道機械化施工工藝

孫章平，牛成龍

（河北工程大學 水電學院，河北 邯鄲 056021）

大型渠道機械化施工工藝

孫章平，牛成龍

（河北工程大學 水電學院，河北 邯鄲 056021）

渠道工程是南水北調(diào)中線工程的主要組成部分，其渠道斷面尺寸大，施工線路長，適合機械化施工。結(jié)合南水北調(diào)一期總干渠漳古段SG2標渠道襯砌施工情況，對渠道混凝土襯砌機械化施工工藝及存在問題進行分析。

渠道；混凝土襯砌；機械化

1 工程概況

南水北調(diào)中線工程從丹江口水庫陶岔閘引水，重點解決北京、天津、石家莊、鄭州等沿線20多座大中城市的缺水，并兼顧沿線生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)用水，干渠總長達1277km。南水北調(diào)一期總干渠漳古段SG2標標段樁號為50＋182～61＋168，全長10．986km，均為明渠。 邊坡一般為1∶2～1∶2．75。 為防止渠道滲漏，滋生雜草，凍脹破壞，渠道在渠坡上鋪3cm保溫板，鋪土工膜，其上襯砌現(xiàn)澆混凝土。混凝土等級為C20F150W6，渠坡混凝土厚度為10cm，渠底為8cm，為薄壁混凝土。為防止混凝土自身收縮，溫度應(yīng)力或地基沉降等因素產(chǎn)生裂縫，襯砌混凝土設(shè)有橫縫和縱縫，按切縫深度可分為半縫和通縫，半縫深為襯砌厚度的0．5倍，通縫通常為混凝土板厚的0．9倍。橫縫沿中心線間距一般為4m，通縫、半縫間隔布置。

2 渠道機械化施工工藝

南水北調(diào)中線工程渠道斷面尺寸大，施工線路長，質(zhì)量等級要求高，適合機械化施工。施工工藝為：渠道削坡→聚苯乙烯保溫板鋪設(shè)→復合土工膜鋪設(shè)→渠道混凝土襯砌→混凝土養(yǎng)護→混凝土切縫→混凝土切縫處理。

2．1 渠床整理

渠道削坡是襯砌混凝土質(zhì)量的基礎(chǔ)，渠坡應(yīng)有足夠的平整度，以防止保溫板架空，影響襯砌質(zhì)量。削坡機的設(shè)計削坡能力為0～30cm，現(xiàn)場試驗表明超過20cm厚的土層，削坡機削坡成型時大大減少削坡速度且對削坡機有一定損壞。而渠堤填筑成型后，坡面預留保護層厚度一般超過設(shè)計邊線50cm，這樣用削坡機削坡需要反復來回好幾次，影響工作效率，增加施工成本。人工削坡需要大量的人力，施工速度慢，且渠道平整度難以控制，質(zhì)量不好保證。挖坡時一般先用挖掘機進行粗削坡，剩余保護層厚度為20cm左右時，用削坡機削坡。在渠道與建筑物結(jié)合處不易機械施工地方應(yīng)人工精削。削坡前應(yīng)進行施工放樣，挖掘機粗削時，應(yīng)沿坡肩線和坡腳每10m布設(shè)1個控制面，每個斷面控制5個點。削坡平整度每2m應(yīng)不大于100mm，渠道削坡不應(yīng)欠挖，超挖深度應(yīng)控制在規(guī)范要求。

齒槽一般先用小型反鏟挖掘機粗挖，然后人工精確開挖，應(yīng)保持齒槽內(nèi)無雜物，無明水，以免混凝土發(fā)生凍融破壞。

2．2 聚苯乙烯保溫板鋪設(shè)

保溫板應(yīng)符合設(shè)計要求，表面平整整潔，不允許使用缺角、斷裂保溫板。鋪設(shè)保溫板時鋪設(shè)人員嚴禁穿硬鞋或帶釘鞋作業(yè)，以免造成保溫板破壞。保溫板固定時應(yīng)采用適宜的竹簽或木楔子，梅花狀布置，為防止破壞上層土工膜，應(yīng)將其嵌入保溫板內(nèi)。保溫板鋪設(shè)時應(yīng)緊貼坡道基面，以免造成混凝土架空，影響混凝土抗滑，抗裂穩(wěn)定。保溫板鋪設(shè)完成后保持板面清潔，嚴禁踩踏和堆放重物，以免造成保溫板破壞。

2．3 土工膜鋪設(shè)

土工膜應(yīng)垂直水流方向鋪設(shè)，不允許出現(xiàn)平行渠軸線縱連接。土工膜搭接寬度不小于10cm，搭連接時，先縫合底層土工布，熱熔焊中層土工膜，縫合上層土工布。土工膜焊接時應(yīng)保持焊接面清潔干燥。焊接完畢后應(yīng)做充氣實驗，在0．15～0．2MPa氣壓下，5min內(nèi)無明顯壓降。以保證焊接土工膜承受足夠高的水頭壓力，保證施工質(zhì)量。

2．4 渠道混凝土襯砌

渠道襯砌機集輸料、布料、平倉、振搗、抹面常規(guī)施工工藝于一體，機械化程度高，施工速度快。由于它減少了許多人為因素的影響，可以更好地控制混凝土的質(zhì)量，提高混凝土振搗的密實性、均勻性。

2．4．1 機械設(shè)備安裝與調(diào)試

由于渠道斷面尺寸大，目前沒有機械可以一次性全斷面襯砌，一般用先澆筑渠坡后澆筑渠底的施工順序。襯砌渠底時可在預留通縫位置處安裝軌道，先襯砌中間部位，其剩余兩邊部位用混凝土泵車襯砌，大大加快了襯砌速度。削坡機、襯砌機、抹面機應(yīng)同軌，每臺機器分別采用獨立行走動力。襯砌機軌道鋪設(shè)的質(zhì)量是保證襯砌混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵，軌道安裝完畢后，襯砌機應(yīng)在軌道上反復行走幾遍，以使其有足夠的穩(wěn)定性。澆筑混凝土前，應(yīng)在襯砌生產(chǎn)廠家技術(shù)人員指導下進行襯砌機調(diào)試，以免澆筑時因機械設(shè)備不正常運作而影響混凝土質(zhì)量。

2．4．2 模板支立

渠道模板宜采用與襯砌混凝土厚度相同或稍厚的槽鋼作為模板，有利于厚度控制與模板安裝。渠道邊坡上可采用沙袋固定模板，坡肩、齒槽可用鋼筋固定或沙袋固定。應(yīng)有測量人員進行校核，確保模板的高度和分縫順直。

2．4．3 混凝土布料

襯砌機澆筑混凝土時將混凝土罐車停到皮帶機輸料口，混凝土經(jīng)輸送帶運至布料機接料口，進入集料箱，開啟螺旋輸料器均勻布料，開動振動器和縱向行走開關(guān)，邊輸料邊振動，以保證混凝土密實。施工時應(yīng)嚴格控制鋪料的厚度，當發(fā)生缺料時，及時進行人工布料。為防止混凝土脫落，應(yīng)先澆筑齒槽后澆筑面板，以增加面板的抗滑穩(wěn)定性。

混凝土澆筑完畢后，應(yīng)根據(jù)氣候條件和澆筑時間來合理掌握收面時間，一般溫度較高、空氣濕度小時，應(yīng)在鋪料完畢后及時收面，以免初凝。而當冬天溫度較低、濕度較大時，應(yīng)在其達到一定強度后收面?；炷潦彰鏅C采用抹盤和抹片分別抹面，抹盤抹面起擠壓及提漿整平功能，抹片起壓光收面功能，抹面過程中出現(xiàn)骨料隆起，應(yīng)及時人工清理。在平整度達不到要求處應(yīng)及時人工收面，坡肩采用采用人工振搗收面。

2．4．4 施工中存在的問題

（1）渠坡混凝土襯砌時由于坡度較陡，對混凝土塌落度要求高。當塌落度大時混凝土在渠道襯砌時，容易發(fā)生流塑狀態(tài)，造成沉陷，混凝土塌落到渠道底部；混凝土塌落度過小，混凝土難以提漿抹面，且不適合混凝土長距離運輸。影響塌落度的因素較多，一般有骨料的含水量、配合比、運距、外部環(huán)境等。一般混凝土塌落度控制在混凝土渠道襯砌6～8cm左右時，施工時塌落度應(yīng)根據(jù)布料速度、天氣情況等因素適當調(diào)節(jié)。還應(yīng)及時對骨料含水率進行檢測，以免因骨料含水率差異影響混凝土的塌落度。

（2）機械化施工時要求各機械設(shè)備有效配合，實際施工中出現(xiàn)缺料、隆起現(xiàn)象時，需要人工輔助鋪平。抹面機抹面時，易出現(xiàn)骨料隆起，表面有抹盤痕跡，平整度外觀質(zhì)量難以滿足要求，需要大量人工輔助抹面，精確找平。

2．5 混凝土養(yǎng)護

混凝土養(yǎng)護是防止混凝土裂縫，保證混凝土質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。抹面完成后應(yīng)及時采用草簾、氈布等浸濕后覆蓋養(yǎng)護或采用噴施養(yǎng)護劑養(yǎng)護。當日曬、干風天氣施工時，應(yīng)用噴霧器不間斷噴霧來改善混凝土濕度。當出現(xiàn)負溫時，應(yīng)采取保溫措施養(yǎng)護。一般濕潤養(yǎng)護不少于28d，以使混凝土達到一定強度，增加混凝土抗裂能力。

2.6 伸縮縫處理

及時切割伸縮縫是防止裂縫的一項重要措施，伸縮縫位置和形式應(yīng)滿足設(shè)計要求。切縫時間一般為襯砌混凝土抗壓強度達到1～5MPa。伸縮縫一般分為通縫和半縫，為防止切壞下層土工膜，一般切縫深度為襯砌厚度的0.9倍，半縫一般為厚度的0.5倍。保持伸縮縫清潔干凈，在內(nèi)注入閉孔泡沫板，上部留有2cm厚，用注膠槍注入密封膠，密封膠應(yīng)填滿密實，以保證有足夠的防滲效果。

3 結(jié)語

渠道機械化襯砌施工提高施工效率，大大減少因人為因素而造成的質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。由于施工過程中發(fā)現(xiàn)一些問題與不足，仍需大量人工參與，因此仍需不斷改進襯砌機設(shè)備。

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Talking About Technology of Concrete Lining Construction for Large Scaled Channel

SUN Zhang－ping，NIU Cheng－long
（School of Water Conservancy and Hydroelectric Power，Hebei University of Engineering，Handan056021，China）

channel；concrete lining；mechanization

TV5

A

1672－9900（2012）01－0044-03

2011-11-16

孫章平（1987—），男（漢族），河北曲周人，碩士，主要從事水工結(jié)構(gòu)工程研究，（Tel）13932037642。

Abstrat： Canal project is an important part of the South-to-North Water Transfer Project．The project is characterized as large cross—section，long distance which is suitable for construction mechanization.The paper introduced related techniques and existing problems of channel lining mechanization by taking Zhang－Gu SG2 as a case study．