南水北調(diào)中線渠道襯砌混凝土施工技術

王 永 張榮娟

（中國水利水電第三工程局 陜西 西安 710016）

南水北調(diào)中線工程是一項以供水為主，兼顧防洪、發(fā)電和改善生態(tài)環(huán)境的多目標跨流域水資源開發(fā)利用工程，是解決京津華北地區(qū)缺水的重大戰(zhàn)略基礎設施，也是一項舉世聞名、造福子孫后代的民生工程。該工程采用明渠過水，并利用各種跨渠生產(chǎn)橋、交通橋、倒虹吸和渡槽來解決工程跨越各地的出行、灌溉、防洪等問題。做為工程施工關鍵的過水斷面渠道混凝土襯砌技術，具有厚度薄、面積大、成型困難、養(yǎng)護要求高等顯著特點，因此研究選擇合適的施工工藝對保證襯砌質(zhì)量、提高襯砌速度具有重要意義。

1 工程概況

焦作2段是南水北調(diào)中線一期工程總干渠Ⅳ渠段（黃河北～羑河北）的組成部分，位于Ⅳ渠段的中南部，第三施工標段總干渠長7.6km，渠道為梯形斷面，設計渠底寬度為9.5m～26.5m，渠道內(nèi)一級邊坡為1∶0.4～1∶3.5，渠底高程97.12m～96.79m，一級馬道（堤頂）寬5.0m，渠道縱比降為1/23000。渠道全段采用現(xiàn)澆混凝土襯砌，采用渠道襯砌機施工。混凝土襯砌厚度渠坡為100mm、渠底為80mm。渠道沿軸線每8m設一道通縫，4m設一道半縫，半縫深60mm。混凝土襯砌強度等級為C20，抗凍標號F150，抗?jié)B標號W6。

渠道全段（Ⅳ52+300～54+000段外）采用復合土工膜防滲。除石渠段外，渠坡防滲復合土工膜下均鋪設保溫板防凍層、防凍層下布置粗砂（砂礫料）墊層，墊層下布置有由軟式透水管與逆止閥組成的渠基排水系統(tǒng)。

2 混凝土襯砌前施工

2.1 渠道土方開挖、渠床整理

2.1.1 土方開挖

土方開挖采用的是常規(guī)開挖方法，即使用挖掘機分層開挖、自卸汽車運輸?shù)姆椒?。其中總干渠土方段一級邊坡、渠底在開挖過程中均預留30cm～50cm保護層。

2.1.2 渠床整理

渠床整理先利用液壓反鏟（鏟斗改造成刮板狀）將預留保護層挖除，挖除時預留5cm～10cm厚度，然后利用襯砌機自帶削坡機精削坡或者人工配合液壓反鏟精削坡至設計高程。渠床整理到位后，利用振動碾碾壓密實。

2.2 渠基排水系統(tǒng)

采用小型挖掘機配合人工沿開挖邊線開挖溝槽，然后在溝槽底部攤鋪砂墊層并夯實，其填筑厚度、相對密度等應符合設計要求。隨后按設計要求安裝排水暗管及附件，安裝及土工布包裹、綁扎驗收合格后，及時回填溝槽，保證回填密實度符合設計要求。

2.3 砂墊層鋪設

砂墊層采用布料機和人工配合挖掘機兩種方式攤鋪。設計邊坡砂墊層厚度5cm，合理虛鋪厚度為6.5cm～6.6cm。采用布料機攤鋪時，將合格砂礫料或粗砂運至渠堤頂部，由坡腳向坡肩攤鋪到渠坡上。挖掘機鋪料時，應分段放擋板，控制填料厚度，防止骨料分離。砂墊層應平整并碾壓密實，相對密度不小于0.75，可采用在襯砌機上懸掛平板振動器進行碾壓，對于坡腳、坡肩等易欠振部位應人工進行輔助夯實。

2.4 保溫板鋪設

鋪砂完成后，重新校驗控制樁的平面位置和高程，用水準線標出橫斷面起止線、坡頂、坡底鋪裝邊線，然后進行渠坡保溫板的鋪設。保溫板應自下向上、沿渠道軸線方向有序錯縫鋪設，并確保保溫板緊貼基面，平整牢固。兩塊板接縫處的高差不大于2mm。

2.5 復合土工膜鋪設

應根據(jù)不同坡面長度訂購復合土工膜。鋪設時，應使復合土工膜幅寬與渠軸線方向平行，由坡肩自上而下人工牽引滾鋪至坡腳，且應沿渠軸線方向，按先下游后上游、上游幅壓下游幅的順序鋪設；鋪設齒槽部位的復合土工膜時，應適度松弛，且與齒槽緊貼。復合土工膜的搭接采用焊接施工工藝。復合土工膜鋪設后應及時覆蓋，防止被人為或機械刮傷及長時間暴曬。

3 襯砌混凝土施工

3.1 混凝土配合比設計

工程采用焦作中晶水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5水泥、濟源沁北電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰、山西黃騰化工有限公司生產(chǎn)的UNF-A型高效減水劑和HT-YF型引氣劑、焦作市萬里水利工程有限公司生產(chǎn)的砂石骨料。經(jīng)檢驗混凝土原材料品質(zhì)滿足相關標準要求。

混凝土設計技術要求見表3.1.1。經(jīng)室內(nèi)試驗，確定混凝土設計配合比見表3.1.2。

3.2 渠道襯砌混凝土襯砌生產(chǎn)性試驗

渠道襯砌混凝土應集中拌制?；炷涟韬驼靖鶕?jù)渠道長度和混凝土施工強度要求布置。

渠道混凝土機械化襯砌施工應先進行生產(chǎn)性試驗，試驗段長度一般不小于100m。本工程采購了3臺襯砌機（1臺北京中城達公司生產(chǎn)的集削坡、鋪砂、混凝土攤鋪振搗、抹面為一體的渠道邊坡襯砌機，2臺山東蒙陰水利有限公司生產(chǎn)的集鋪砂、混凝土攤鋪振搗、抹面為一體的渠道邊坡襯砌機）。

通過生產(chǎn)性試驗確定混凝土襯砌速度、振搗時間、抹面壓光的適宜時間和遍數(shù)、切縫時間等襯砌施工參數(shù)，確定輔助機械、機具的種類和數(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。

3.3 混凝土生產(chǎn)、運輸

混凝土生產(chǎn)前，對拌和站衡量系統(tǒng)進行校驗，保證拌和站配料計量精度滿足相關要求。

混凝土運輸應選用單車容量為8 m3～10m3的專用混凝土攪拌運輸罐車。每班裝運混凝土前，將車罐清洗干凈，保持罐內(nèi)濕潤并無積水。夏季高溫或冬季低溫時期施工，混凝土罐車要采取相應的防曬、保溫措施?；炷凉捃囋谘b、運、卸過程中嚴禁加水。

表3.1.1 渠道襯砌混凝土技術要求表

表3.1.2 混凝土設計配合比表

3.4 混凝土攤鋪、振搗

（1）施工現(xiàn)場安排專人指揮布料、攤鋪。布料前應檢測混凝土拌和物的坍落度、含氣量、入倉溫度等合格，并濕潤料斗及輸送皮帶。罐車卸料時，混凝土自由下落高度小于1.5m。采用螺旋布料器布料，混凝土經(jīng)輸送帶運至布料機接料口，進入集料箱，開動螺旋輸料器均勻布置。開動振動器和縱向行走開關，邊輸料邊振動，邊行走、邊提漿、邊整平。施工時料位的正常高度應在螺旋布料器葉片最高點以下，不應缺料。采用皮帶輸送機布料時，保持各料倉的料量均勻。

（2）渠道坡腳齒槽、坡肩、周邊模板等部位，采用人工輔助布料攤平，軟軸和平板振搗器振搗。

（3）施工中嚴格按照生產(chǎn)性試驗確定的施工參數(shù)進行，做到混凝土不過振、漏振或欠振，達到混凝土深層振搗和表面提漿的效果。隨時檢查振搗棒的工作狀況，若發(fā)現(xiàn)襯砌后的面板上出現(xiàn)露石、蜂窩、麻面或橫向拉溝等現(xiàn)象，應停機檢查、修理或更換振搗棒，并對已澆筑混凝土進行處理。

（4）渠坡襯砌的頂部出現(xiàn)缺料、漏振時，應及時人工補料，并采用振搗棒和平板振搗器輔助振搗。襯砌機進入彎道施工，調(diào)整上下軌道行進速度，保證襯砌機始終與渠道上口線保持垂直工作狀態(tài)。

3.5 混凝土抹面、壓光

（1）混凝土抹面壓光在渠道襯砌混凝土澆筑寬度約有4m～6m時開始。第一次抹面采用機械抹盤對混凝土面進行平整和提漿，將裸露于表面的小石子壓入混凝土中，首次抹面時，混凝土表面較軟，自坡腳至坡肩進行，抹盤以剛好接觸到混凝土表面為宜。抹光機每次移動間距為2/3圓盤直徑，在連續(xù)作業(yè)時能保證不發(fā)生漏抹、表面均勻一致為宜。

（2）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。抹面中隨時用2m靠尺檢查混凝土表面的平整度，調(diào)整抹面機高度及斜度，保證抹盤底面與襯砌設計頂面重合，漿液厚度不應超過1.5mm。

（3）第三次抹面為人工采用鋼抹子抹面，利用工作臺車作為人工抹面平臺，混凝土表面平整度應控制在8mm/2m，抹面2～3遍，保證混凝土的表面平整、光潔。

（4）坡頂、坡底及坡面局部的位置全部由人工進行抹面和收光，兩側(cè)有邊模的位置，采用人工及時進行修理。

3.6 混凝土養(yǎng)護

襯砌混凝土保證濕潤養(yǎng)護不少于28天。養(yǎng)護設專人負責，并做好養(yǎng)護記錄。

抹面完成后應及時采用草簾、氈布、土工布等浸濕后覆蓋養(yǎng)護或采用噴施養(yǎng)護劑養(yǎng)護。

當出現(xiàn)低溫或負溫天氣時，應采用保溫棉被覆蓋保溫養(yǎng)護。

3.7 伸縮縫施工

伸縮縫分為切縫、清縫、填充閉孔泡沫板、填充密封膠四工序。

3.7.1 切縫

切縫時間應在混凝土強度達到1MPa～5MPa時進行，具體時間根據(jù)試驗結(jié)果確定。切縫采用切縫機進行，應先切坡腳誘導縫，再切縱向通縫、橫縫，最后切割橫向通縫、半縫。通縫深度為0.9倍的板厚，半縫深度為0.5倍～0.75倍的板厚。

3.7.2 清縫

檢查伸縮縫滿足設計要求后，利用高壓風（水）槍清除縫內(nèi)浮漿及碎渣等雜物。

3.7.3 填充閉孔泡沫板

在檢查縫壁干凈、干燥后，采用專用工具將閉孔泡沫板壓入縫內(nèi)。

3.7.4 填充密封膠

密封膠選用雙組分聚硫密封膠。注膠前應將混凝土基面清理干凈，再在基面上均勻刷涂界面劑，待界面劑完全固化后再注膠。注膠應飽滿，出現(xiàn)凸凹不平、氣泡等現(xiàn)象時應及時修補。密封膠表面干燥及固化期間，應注意保護，避免雨水等浸入縫內(nèi)。

4 結(jié)語

南水北調(diào)工程渠道襯砌混凝土施工質(zhì)量關乎工程的使用壽命。工程開工以來，渠道襯砌薄壁混凝土施工技術引起了業(yè)內(nèi)學者和專業(yè)技術人員的廣泛關注。隨著現(xiàn)代化機械設備越來越先進的趨勢，大型渠道襯砌機械化施工開始被推廣使用，使混凝土質(zhì)量較以前提高了很多，僅渠道襯砌混凝土來講，大面積使用襯砌機施工，有效提高了襯砌速度、節(jié)約了人力資源、降低了勞動強度、加快了工程的建設，且通過嚴格控制各工序施工質(zhì)量，確保了混凝土的內(nèi)在質(zhì)量要求和外觀質(zhì)量要求，達到混凝土內(nèi)實外光的效果。

南水北調(diào)中線工程焦作2段第三施工標段對渠道襯砌混凝土施工技術進行了研究。采用研究成果有效的促進了工程進度，控制了襯砌混凝土面板厚度和表面裂縫，確保了工程質(zhì)量，降低了工程成本，取得了良好的效果。陜西水利

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