對(duì)南水北調(diào)渠坡混凝土機(jī)械化襯砌施工的質(zhì)量控制

【摘要】南水北調(diào)項(xiàng)目是我國大型調(diào)水項(xiàng)目之一，該項(xiàng)目在施工過程中采用的是渠道襯砌技術(shù)。渠道施工選擇合理的工藝是確保襯砌質(zhì)量和提高襯砌速度的重中之重。本文對(duì)南水北調(diào)東線一期工程濟(jì)東明渠段工程渠道混凝土襯砌的施工技術(shù)進(jìn)行了探討，通過闡述這些成功的施工經(jīng)驗(yàn)，為類似工程施工提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】南水北調(diào)；砂墊層；混凝土；襯砌；渠坡

南水北調(diào)工程是我國一項(xiàng)重要的便民利國工程，共分為三條輸水線路，即東線、中線和西線。東線工程中的山東段，由于在建設(shè)上要求其渠道大、底寬大以及邊坡坡度要求較緩等特點(diǎn)，在對(duì)上東段的資源投入上相對(duì)較大，且工程質(zhì)量不易保證。從對(duì)渠道混凝土的成型及后續(xù)的養(yǎng)護(hù)等實(shí)際施工經(jīng)歷可以看出，機(jī)械化襯砌混凝土這種施工技術(shù)，以其施工厚度薄、面積大等顯著優(yōu)勢，被廣泛的應(yīng)用在渠道混凝土施工中。渠道施工選擇合理的工藝是確保襯砌質(zhì)量和提高襯砌速度的重中之重，實(shí)踐證明機(jī)械化襯砌具有連續(xù)作業(yè)、總成本低、平整度高、振搗密實(shí)、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，本文對(duì)渠坡混凝土機(jī)械化襯砌的施工質(zhì)量保證措施進(jìn)行了探討。

1、工程概況

濟(jì)南至引黃濟(jì)青段工程明渠段位于山東省膠東輸水干線西段下游，是南水北調(diào)東線一期工程的一個(gè)單項(xiàng)工程。本標(biāo)段的全部輸水線路位于小清河左堤外側(cè)，全線采用全斷面防滲襯砌弧形的坡腳梯形渠道，渠道設(shè)計(jì)水深3.0m，設(shè)計(jì)渠底寬13.5m，設(shè)計(jì)縱比降為1/18000，戧臺(tái)以下邊坡1：2.25，戧臺(tái)以上內(nèi)、外邊坡1：2.0。輸水渠渠坡使用全斷面機(jī)械現(xiàn)澆高性能混凝土面板作為防滲施工技術(shù)，為防滲、防凍脹，板下?lián)Q填了砂礫石墊層，渠坡也鋪設(shè)了加筋泡沫復(fù)合混凝土大塊薄板，渠坡暗管逆止排水以防揚(yáng)壓。本項(xiàng)目質(zhì)量情況將直接影響山東省南水北調(diào)工程的整體形象，也會(huì)對(duì)后期的運(yùn)行管理產(chǎn)生極大影響。我們擬采用山東省調(diào)水工程技術(shù)研究中心自行研制生產(chǎn)的SM9000型履帶滑?；炷烈r砌機(jī)進(jìn)行渠道砼澆筑，該機(jī)械已在南水北調(diào)東線濟(jì)平干渠工程和山東省膠東調(diào)水工程渠道襯砌工程等項(xiàng)目上應(yīng)用，效果良好，我公司在機(jī)械化襯砌方面有較成熟的施工經(jīng)驗(yàn)。

2、機(jī)械化襯砌施工質(zhì)量的主要施工過程

機(jī)械化成型施工主要包括土方削坡、埋設(shè)排水系統(tǒng)、砂碎石墊層鋪設(shè)或聚苯乙烯保溫板鋪設(shè)、陽離子乳化瀝青噴涂或復(fù)合土工膜鋪設(shè)、C20機(jī)械化砼現(xiàn)澆、割縫及填縫、混凝土養(yǎng)護(hù)等施工工序。

3、機(jī)械化襯砌混凝土容易出現(xiàn)質(zhì)量問題

3.1渠道襯砌混凝土裂縫

混凝土產(chǎn)生裂縫是混凝土施工的常見問題，特別是超薄壁的混凝土結(jié)構(gòu)，更容易發(fā)生裂縫現(xiàn)象。渠道襯砌混凝土裂縫的產(chǎn)生主要與下列因素有關(guān)：與襯砌機(jī)的性能有關(guān)，不同的襯砌機(jī)振搗密實(shí)度不同；與混凝土配合比有關(guān)；與施工時(shí)段有關(guān)，不同的施工時(shí)段，所產(chǎn)生的裂縫數(shù)量、寬度不同；與混凝土切縫間隔時(shí)間有關(guān)；與混凝土養(yǎng)護(hù)有關(guān)；外界環(huán)境因素的影響，例如嚴(yán)寒、大風(fēng)、及溫差大等，裂縫更容易產(chǎn)生。

3.2襯砌厚度多數(shù)偏大

在對(duì)南水北調(diào)工程中的中線段即京石段和安陽段的渠道施工結(jié)果進(jìn)行檢測后，可以看出其襯砌混凝土的厚度普遍比設(shè)計(jì)的厚度要厚，增大了項(xiàng)目投資。因此，在控制渠道混凝土襯砌的質(zhì)量時(shí)，襯砌混凝土的厚度要作為一個(gè)重點(diǎn)指標(biāo)來進(jìn)行控制。

3.3混凝土外觀

渠道混凝土機(jī)械化襯砌外觀質(zhì)量要求高，襯砌厚度、密度、表面平整度、切縫寬度、深度以及密封膠填縫深度、順直度、外觀尺寸等較普通混凝土要求高，尤其是表面平整度（8mm/2m），不易達(dá)到規(guī)范要求。

4、機(jī)械化混凝土襯砌施工質(zhì)量保證措施

在混凝土結(jié)構(gòu)施工中，產(chǎn)生裂縫是很常見的現(xiàn)象，機(jī)械化混凝土襯砌時(shí)也不例外。裂縫的預(yù)防及控制是一個(gè)綜合性課題，特別是在施工工藝方面、材料方面、地基基礎(chǔ)等方面均需加強(qiáng)控制措施，才能減少裂縫的產(chǎn)生。我們?cè)谏綎|省南水北調(diào)濟(jì)平干渠等工程機(jī)械化襯砌工程施工中，仔細(xì)分析了機(jī)械化混凝土襯砌板產(chǎn)生裂縫的主要因素后，針對(duì)性地制定了以下預(yù)防及控制措施。

4.1嚴(yán)格控制渠坡的土方削坡質(zhì)量

機(jī)械粗削坡一般采用挖掘機(jī)進(jìn)行，一般預(yù)留5cm-8cm的保護(hù)層。通常情況下，在挖掘機(jī)的斗齒上焊接鋼板以包住斗齒，避免斗齒對(duì)建基面造成破壞。并在粗削坡時(shí)，及時(shí)對(duì)削坡的高程和表面平整度進(jìn)行檢查，以防超挖。如果超挖，則要參照土方填筑的規(guī)定進(jìn)行開蹬夯實(shí)回填，并重新開始削坡。在渠坡上設(shè)置橫向和縱向的高程控制樁后，才可進(jìn)行人工精削坡作業(yè)。控制樁的距離設(shè)置約5米，掛線后形成高程控制網(wǎng)，人工精削坡以此為依據(jù)。人工進(jìn)行精削坡后，土坡表面平整度應(yīng)控制在±1cm內(nèi)。

4.2把好混凝土原材料進(jìn)場關(guān)和嚴(yán)控混凝土攪拌質(zhì)量

4.2.1混凝土原材料質(zhì)量控制措施

混凝土襯砌前，要認(rèn)真檢查所用水泥的生產(chǎn)廠家、批次、生成日期及質(zhì)量證明文件，以確保所選用的水泥質(zhì)量、凝結(jié)時(shí)間及安全性，不同種類、批次的水泥不得混合使用。由于礦渣水泥的收縮量要比普通硅酸鹽水泥大，所以在選用水泥時(shí)，要盡可能的選擇普通硅酸鹽水泥。在混凝土混合物中適當(dāng)添加優(yōu)質(zhì)的粉煤灰，不僅可以降低普通硅酸鹽水泥的用量，改善混凝土的整體性能，而且可降低水泥的水化熱，拖延出現(xiàn)水化熱峰值的時(shí)間，從而有效的控制溫度裂縫的發(fā)生。

砂石料在進(jìn)場前，必須要有專人驗(yàn)收，對(duì)于不滿足要求的不得進(jìn)場；石子要按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行復(fù)試，其含泥量、堅(jiān)固量、強(qiáng)度、風(fēng)化巖含量等參數(shù)要滿足要求；砂子同樣要按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行復(fù)試，而且必須選用級(jí)配良好的中、粗砂，其含泥量、堅(jiān)固量、風(fēng)化巖含量等要滿足施工規(guī)范中的有關(guān)要求；混凝土所用的水、外加劑及摻和料符合有關(guān)規(guī)定；選用的外加劑必須為有相應(yīng)資質(zhì)的廠家的產(chǎn)品，并按批量進(jìn)行嚴(yán)格復(fù)試。

4.2.2混凝土攪拌質(zhì)量控制措施

混凝土的計(jì)量投料必須依據(jù)混凝土配合比通知單的說明進(jìn)行投料，并對(duì)計(jì)量裝置進(jìn)行定期檢查。砂石含水率的檢測要認(rèn)真執(zhí)行，并對(duì)檢測的結(jié)果進(jìn)行分析，后對(duì)配合比進(jìn)行調(diào)整；對(duì)水灰比及坍落度要嚴(yán)格控制，并隨時(shí)抽查坍落度；嚴(yán)格控制攪拌的時(shí)間，確保其符合規(guī)范要求；合理控制混凝土拌合后的出機(jī)溫度，周圍環(huán)境溫度較高時(shí)，要在砂石料堆場搭設(shè)簡易的遮陽棚，以防太陽直接砂石料，同時(shí)要用冷水噴灑砂石料，降低砂石料溫度。

4.3嚴(yán)格混凝土襯砌板澆筑工藝

在襯砌澆筑混凝土之前，要先將墊層濕潤，避免由于墊層的過度干燥，導(dǎo)致混凝土襯砌板過快的失去水份，從而引發(fā)塑性裂縫；有效控制襯砌機(jī)的前進(jìn)速度，以確保振搗質(zhì)量合格。振搗不足，易使混凝土出現(xiàn)蜂窩；振搗過量，則粗骨料下沉，混凝土離析。這兩種情況都影響混凝土的強(qiáng)度；為了保證襯砌表面的密實(shí)度，避免產(chǎn)生收縮裂縫，要加強(qiáng)抹面施工，但抹面不得過度抹干壓光，以避免表面產(chǎn)生龜裂；盡可能的不在高溫、大風(fēng)等惡劣天氣中開展混凝土襯砌板的澆筑，以避免在覆蓋養(yǎng)護(hù)前就由于表面過快的失水而產(chǎn)生裂縫。

4.4及時(shí)切割伸縮縫

伸縮縫的作用是將混凝土中的內(nèi)應(yīng)力轉(zhuǎn)化于切縫處，使裂縫僅在切縫處發(fā)生。通常情況下，在采用機(jī)械化襯砌施工作業(yè)時(shí)，伸縮縫的預(yù)留是比較困難的，所以伸縮縫都在澆筑完成后，采用切縫機(jī)切割生成。

在混凝土襯砌板的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%～30%時(shí)，要使用切縫機(jī)來切割。過早切縫，粗骨料會(huì)從砂漿中跳脫，切縫就殘缺不整齊；過晚切縫，則無法消除內(nèi)應(yīng)力。氣溫高，混凝土強(qiáng)度增長快，切割時(shí)間要提早；溫差大，切割時(shí)間也要提早。切縫時(shí)間一般遵循的原則是“能切就切，寧早勿晚”。

切縫清理。隨切縫隨清理，切割機(jī)每切完一道縫后，立即用高壓水槍進(jìn)行沖洗，將縫內(nèi)殘碴沖洗干凈，防止混凝土殘碴重新固結(jié)，使伸縮縫失去作用。

4.5加強(qiáng)混凝土襯砌板成型后的養(yǎng)護(hù)

當(dāng)混凝土襯砌板在澆筑完成以后，將進(jìn)入凝結(jié)硬化階段，如果此時(shí)空氣的相對(duì)濕度較低，則混凝土襯砌板將會(huì)從內(nèi)至外丟失水分。如果此時(shí)不及時(shí)養(yǎng)護(hù)，混凝土襯砌板的頂面將會(huì)快速收縮，而板底由于失水慢，收縮速度將慢于頂面，從而造成收縮量的不一致性，產(chǎn)生裂縫。所以，混凝土襯砌板在澆筑完成后的養(yǎng)護(hù)工作至關(guān)重要。

1）混凝土襯砌板在澆筑完成后要及時(shí)進(jìn)行覆蓋和灑水養(yǎng)護(hù)作業(yè)，同時(shí)要避免其受到日曬和風(fēng)吹，保證混凝土襯砌板始終處于濕潤狀態(tài)。一般情況下，及時(shí)的養(yǎng)護(hù)工作，可以有效的防范由于混凝土內(nèi)外溫差及濕度變化，而導(dǎo)致過大的變形應(yīng)力大于拉應(yīng)力而發(fā)生的裂縫。

2）設(shè)立專人養(yǎng)護(hù)機(jī)制，并認(rèn)真做好養(yǎng)護(hù)記錄，灑水量及次數(shù)以能確保混凝土襯砌板表面始終為濕潤狀態(tài)為宜。良好的氣候條件下，在澆筑完成后的三天時(shí)間內(nèi)，白天要間隔兩個(gè)小時(shí)灑水一次，以后24小時(shí)灑水大于四次，天氣干燥時(shí)，適當(dāng)增加，陰天時(shí)適當(dāng)減少。

3）灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間。渠道在采用機(jī)械化混凝土襯砌板澆筑時(shí)，其養(yǎng)護(hù)的時(shí)間要大于28天。

5、施工效果評(píng)價(jià)

南水北調(diào)東線一期工程濟(jì)東明渠段工程渠道混凝土的襯砌已竣工，未發(fā)生襯砌結(jié)構(gòu)變形、邊坡滑坡等事故，不僅襯砌混凝土產(chǎn)生的裂縫較少。然而，渠道混凝土機(jī)械化襯砌歷時(shí)尚短，南水北調(diào)工程由于其渠道襯砌混凝土線長、面廣，對(duì)于質(zhì)量的影響有很多不利因素，無論是施工工藝和管理水平，都存在著許多不足之處，仍需在以后的施工實(shí)踐中不斷的改進(jìn)和提高。