南水北調(diào)中線溫博段工程渠道襯砌機(jī)械化施工技術(shù)

□王志剛（南水北調(diào)中線建管局河南直管建管局）

□曹艷丹（河南省河川工程監(jiān)理有限公司）

1.工程概況

南水北調(diào)中線溫博段工程南起溫縣南張羌鄉(xiāng)馬莊村，與總干渠穿黃工程末端相連，北段止于博愛縣大沙河左岸約700m處，與焦作1段相連，全長27.12km，溫博段3標(biāo)全長6.5km，設(shè)計樁號Ⅳ22+000～Ⅳ28+500，渠道過水?dāng)嗝鏋樘菪?，渠底寬?1～22m，設(shè)計水深7m，堤頂寬5m，內(nèi)坡1∶2.0，填方渠道外坡1∶1.5～1∶2.0渠道，渠底高程EL99.438～EL98.892m，渠底縱坡1∶29000，渠道為全斷面襯砌，渠坡襯砌厚度為10cm，渠底為8cm。全渠段采用復(fù)合土工膜防滲，在渠底及渠坡復(fù)合土工膜下均鋪設(shè)保溫板防凍。

2.施工材料及配比

南水北調(diào)中線溫博段工程渠道混凝土襯砌采用C20W6F150混凝土，強(qiáng)度保證率指標(biāo)為95%，總堿含量≤2.5kg/m3。

根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求及規(guī)定，所采用的施工材料均需從有生產(chǎn)資質(zhì)的廠家中選擇確定最優(yōu)者供應(yīng)材料。主要材料有水泥、粉煤灰、碎石骨料、外加劑、聚苯乙烯泡沫板、復(fù)合土工膜、聚硫密封膠、聚乙烯閉孔泡沫塑料板、軟式排水暗管等。渠道襯砌混凝土配比采用監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的混凝土配合比，見表1。

表1 混凝土配合比表

3.襯砌機(jī)械設(shè)備配置

根據(jù)渠道襯砌施工的需求，主要配置的機(jī)械為：混凝土布料機(jī)、混凝土抹光機(jī)、混凝土成型機(jī)、切縫機(jī)、土工膜焊接機(jī)等機(jī)械設(shè)備。

根據(jù)本標(biāo)段渠道的坡長、坡度、墊層形式、施工部位等特點，選用的主要襯砌設(shè)備為山東興水水利科技產(chǎn)業(yè)有限公司生產(chǎn)的SM8000型渠道滑模襯砌機(jī)，PM1.2型渠道抹光機(jī)。

4.生產(chǎn)性襯砌試驗

在正式施工前先進(jìn)行生產(chǎn)性襯砌試驗，對試驗室確定的混凝土配合比進(jìn)行試驗性拌和，以便驗證混凝土的和易性、含氣量和坍落度等指標(biāo)。

通過生產(chǎn)性襯砌試驗確定襯砌機(jī)行走速度、混凝土最佳塌落度、振搗時間、抹面壓光的適宜時間和遍數(shù)、混凝土切縫時間，確定輔助機(jī)械、機(jī)具的種類和數(shù)量，確定施工組織形式和人員配置，制定可操作性的施工組織方案。

5.混凝土機(jī)械化襯砌施工方法

5.1 基礎(chǔ)面處理

根據(jù)測量放線確定坡面坡腳、坡頂線，先由反鏟挖掘機(jī)削坡并預(yù)留10～20cm保護(hù)層，再用削坡機(jī)進(jìn)行精細(xì)削坡，對于局部削坡機(jī)無法到達(dá)的部位，可用小型機(jī)械輔助人工施工。施工過程中應(yīng)及時檢查、調(diào)整削坡機(jī)行走軌道，嚴(yán)格控制渠頂高程、渠底開挖高程及坡面平整度。防止超欠挖現(xiàn)象，使用2m靠尺檢查，將平整度控制在±10mm范圍內(nèi)。

5.2 砂粒料墊層施工

渠坡砂礫料墊層采用粗砂，厚度為5cm，壓實后相對密度≮0.75。砂礫料用自卸車運(yùn)至坡頂，用反鏟挖掘機(jī)配合人工，自下而上均勻攤鋪在坡面上，分別在坡腳、坡肩及坡面布設(shè)控制樁，順?biāo)鞣较蛎?m布置一排，樁與樁間掛線連接將渠坡分成若干小塊，進(jìn)行人工修坡，控制削坡厚度與平整度。坡面修整完成后，采用平板振動夯對坡面進(jìn)行夯實，夯實時夯跡搭接寬度≮1/3板寬。夯實過程中人工對出現(xiàn)的坑洼及時找平，確保平整度合格。

5.3 保溫板鋪設(shè)

保溫板為聚苯乙烯板材，鋪設(shè)前應(yīng)認(rèn)真檢查，選用無破損、無凹陷，尺寸完整的板材。對于渠道坡腳齒槽部位，保溫板局部需要裁切的，采用裁紙刀切割，保證切割面順直。保溫板鋪設(shè)應(yīng)平整，順直，保證板與板間緊密結(jié)合，不出現(xiàn)縫隙、空鼓等現(xiàn)象，保溫板采用8#鐵絲或冷拔絲制作的“U”卡扣從板面釘入坡面。鋪設(shè)復(fù)合土工膜之前再次對保溫板進(jìn)行檢查，保證平整度在±10mm，板面高差在2mm以內(nèi)。

5.4 復(fù)合土工膜鋪設(shè)

渠道采用二布一膜復(fù)合土工膜加強(qiáng)防滲，復(fù)合土工膜鋪設(shè)應(yīng)在氣溫在5℃以上，風(fēng)力4級以下，無雨天氣施工，按照流水作業(yè)順序分區(qū)進(jìn)行，采用人工鋪設(shè)，鋪設(shè)時應(yīng)力求平順，松緊適度，上游邊壓下游邊。幅間橫縫間距≮50cm,避免形成十字縫。

復(fù)合土工膜拼接采用熱熔焊法雙縫焊接，焊接前對焊接面進(jìn)行清掃，做到無塵、無水，土工膜平行對正，兩幅之間搭接≮10cm,焊接機(jī)械采用TH-501型自動爬行焊接機(jī)，根據(jù)試驗結(jié)果，施工中一般溫度控制在180～260°之間，速度控制在2～3擋之間，焊縫處應(yīng)無漏焊、虛焊和超焊。

土工膜鋪設(shè)完成后應(yīng)及時進(jìn)行混凝土襯砌施工。

5.5 混凝土襯砌施工

5.5.1 施工準(zhǔn)備

渠道混凝土澆筑前，根據(jù)設(shè)計圖紙中襯砌板縱橫通縫位置確定分倉長度，倉號四周采用所示的結(jié)構(gòu)縫位置，確定澆筑倉號長度，并在倉號四周架立槽鋼模板并加固牢靠，檢查和校對原材料規(guī)格和混凝土配料單各項指標(biāo)，將襯砌機(jī)移動至倉號外調(diào)整至設(shè)計高程，校驗坡比。

5.5.2 混凝土運(yùn)輸

渠道混凝土在拌和站集中拌制，用8m3混凝土罐車運(yùn)至澆筑倉渠頂，由布料機(jī)入倉。

5.5.3 混凝土機(jī)械襯砌

混凝土澆筑前先調(diào)整襯砌機(jī)機(jī)架的坡比和高程，校核無誤后進(jìn)行澆筑?；炷吝\(yùn)至現(xiàn)場后進(jìn)行坍落度抽檢，坍落度控制在4～6cm范圍內(nèi)。

澆筑過程中專人進(jìn)行指揮，觀察鋪料情況，掌握好進(jìn)料量和機(jī)械行走速度。布料小車移動速度控制在5m/min（確保各料倉均勻受料），并且各料倉積料厚度≥60cm。各受料倉積料完成后，開啟襯砌機(jī)行走系統(tǒng)進(jìn)行攤鋪布料，每次移動布料寬度控制在50～60cm（根據(jù)受料倉積料情況確定），同時開啟振動棒振動，根據(jù)每次布料寬度控制振搗時間為0.5m/min。為確保邊角混凝土的密實性，在靠近模板邊緣及坡腳齒槽處要采用插入式振搗器進(jìn)行振搗。

5.5.4 混凝土提漿及抹光

襯砌混凝土澆筑完畢后用抹光機(jī)配合人工及時進(jìn)行抹面壓光，前后進(jìn)行兩遍。一般抹面控制在1-2h（夏季）、2-3.5h（春、秋季節(jié)），人工抹面壓光可在第二遍機(jī)械抹面完成后30min內(nèi)進(jìn)行。抹面壓光過程用2m靠尺隨時檢測平整度，保證平整度偏差在5mm～2m以內(nèi)。

混凝土抹光后立即采用塑料薄膜和保溫氈布進(jìn)行覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于28d。

5.5.5 切縫及伸縮縫處理

根據(jù)設(shè)計圖紙中伸縮縫的分布位置，對澆筑完成的混凝土進(jìn)行切縫，切縫時間一般在澆筑后20h左右（具體根據(jù)施工季節(jié)掌握），混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到2MPa時進(jìn)行，先用墨斗在需要切縫的位置打上線，用切縫機(jī)沿線切縫，控制好切縫深度以不損傷防滲土工膜為準(zhǔn)，通縫深度控制在9cm，半縫控制在5～7cm，切縫速度不宜過快。

伸縮縫用聚硫密封膠填充，填充前先清除切縫內(nèi)的雜物、灰塵，保持表面干燥。處理完畢后將攪拌均勻的聚硫密封膠膠體用注膠槍填充到伸縮縫內(nèi)，最后用膩子刀將表面刮平。

6.結(jié)論

機(jī)械化施工大大提高了施工效率，顯著提升了襯砌混凝土的密實度、平整度?？傊?，渠道機(jī)械化施工質(zhì)量好、效率高、施工可控性強(qiáng)、值得在類似大型水利工程中推廣。