淺談南水北調(diào)工程渠道混凝土襯砌施工技術(shù)

李 鵬，李召朋

(中國水電建設(shè)集團十五工程局有限公司，西安 710065)

1 工程概況

南水北調(diào)中線一期總干渠陶岔渠首至沙河南段工程淅川段Ⅶ標(biāo)段位于河南省鄧州市，渠段起點樁號44+700，終點樁號52+100，總長7.4km。該段主要建筑物包括明渠和建筑物兩類，其中，明渠渠道長6.86km，過水?dāng)嗝娌捎锰菪螖嗝?。渠道設(shè)計水深7.5m，渠道底寬15.5～20.5m。渠道過水?dāng)嗝娌捎没炷烈r砌，主要功能是減糙、防滲;襯砌板下鋪設(shè)土工膜，用于加強防滲;土工膜下布置排水系統(tǒng)(包括墊層、排水管、逆止閥等)，主要功能是排除地下水，保證襯砌穩(wěn)定。

2 渠道混凝土施工特點

南水北調(diào)工程沿線較長，各段地質(zhì)條件復(fù)雜，工期緊任務(wù)重。渠道的襯砌結(jié)構(gòu)及坡比不同，渠道混凝土襯砌厚度僅有8～10cm，為薄壁結(jié)構(gòu)，施工過程中，必須嚴格控制混凝土澆筑時段、施工工藝及養(yǎng)護、保護措施，避免出現(xiàn)混凝土裂縫。

3 渠道混凝土施工方案

渠道混凝土襯砌澆筑次序為先邊坡后渠底，坡面混凝土采用PH-23000C型坡面混凝土襯砌機襯砌方案，渠底混凝土采用QDCQ650型渠底混凝土襯砌機襯砌方案，建筑物施工占壓渠段采用人工組立模板襯砌方案。根據(jù)渠道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)，考慮襯砌機施工的連續(xù)性，采用切縫機切縫，上部2cm采用聚硫密封膠填縫，下部用閉孔泡沫板填充。

4 渠道混凝土施工

4.1 施工工藝流程

渠道混凝土襯砌生產(chǎn)性試驗→施工測量→渠基排水→基礎(chǔ)處理→保溫板鋪設(shè)→土工膜鋪設(shè)→模板施工→混凝土拌制、運輸→混凝土布料、振搗→混凝土壓光→混凝土收面→混凝土養(yǎng)護→混凝土切縫→伸縮縫施工→質(zhì)量檢測。

4.2 施工方法

4.2.1 渠道混凝土襯砌生產(chǎn)性試驗

為了確保工程質(zhì)量和工程進度，在渠道襯砌正式開工前，先進行渠道混凝土襯砌生產(chǎn)性試驗，通過該試驗的成果來指導(dǎo)襯砌機襯砌渠道混凝土施工，為渠道混凝土襯砌施工提供指導(dǎo)性方案和理論依據(jù)，并從中得出較為合理的施工參數(shù)。

4.2.2 施工測量

渠道混凝土襯砌全程采用TCR-802型全站儀進行施工測量，包括渠道削坡、渠底整平碾壓、保溫板鋪設(shè)、土工膜鋪設(shè)、模板施工、混凝土澆筑、混凝土切縫等施工過程?？刂茰y量包括渠道中心線、坡腳線、坡頂線、伸縮縫、下渠臺階混凝土中心線等，高程測量包括渠底縱向坡比和橫斷面、渠道邊坡坡比、混凝土厚度等。按照4m×4m方格網(wǎng)進行，其測量結(jié)果采用打樁標(biāo)識，做好記錄和復(fù)核等工作。

4.2.3 渠基排水

盲溝開挖按設(shè)計要求走向順直，底部平整，挖深達到設(shè)計要求，開挖好的盲溝經(jīng)自檢和現(xiàn)場監(jiān)理檢查合格后進行下一步施工。施工時先在盲溝排水管下部鋪設(shè)砂料，然后安設(shè)集水暗管，最后采用C15無砂混凝土管保護后進行粗砂填筑，并分層壓實。

4.2.4 基礎(chǔ)處理

渠道土石方開挖時按照30cm進行預(yù)留，待混凝土襯砌時進行基礎(chǔ)處理工作。

坡面的基礎(chǔ)處理主要是削坡，采用1.0m3帶刮板的液壓反鏟進行粗削坡，機械粗削坡后預(yù)留5cm左右，由人工嚴格按照設(shè)計高程進行掛線、人工精修整平。削坡后的平整度不大于1cm/2m。削坡土采用液壓反鏟在渠底裝車，10t自卸汽車運輸至棄土場。

渠底整平，采用220HP推土機推土，3.0m3裝載機裝土，10t自卸汽車運輸至棄土場。細整平采用平地機，測量后采用18t自行式振動碾碾壓。

4.2.5 基準(zhǔn)線設(shè)置

軌道式襯砌機一般利用上、下兩條平行于渠道中心線的軌道作為襯砌基準(zhǔn)線，基準(zhǔn)線縱向設(shè)置長度120m左右，定位樁間距一般為6m，其中彎道段定位樁間距一般為3m?；鶞?zhǔn)線的位置誤差為:水平誤差為±5mm，垂直誤差為±2mm。

4.2.6 模板安設(shè)

渠底和邊坡均采用槽鋼作為上、下邊模板，分別安裝在渠頂設(shè)計邊線、坡腳設(shè)計線、通縫分縫處。槽鋼采用φ10鋼釘固定，并按混凝土設(shè)計高程安裝，模板安裝高程誤差控制在3mm以內(nèi)。

4.2.7 復(fù)合土工膜的鋪設(shè)

復(fù)合土工膜沿垂直于水流方向鋪設(shè)，兩側(cè)預(yù)留光面膜進行接縫，做到上游邊壓下游邊。復(fù)合土工膜采用TH-501型土工膜焊接機熱熔性焊接法拼接，個別部位采用熱風(fēng)焊槍修補。渠坡和渠底土工膜縱向搭接則主要采用高強KS膠“膠粘法”搭接方案。

4.2.8 襯砌混凝土施工配合比

根據(jù)生產(chǎn)性試驗最終確定施工配合比進行施工。

4.2.9 混凝土拌和、運輸及入倉

混凝土拌和在HZS-60型強制式混凝土拌和站集中進行，采用8m3混凝土罐車水平運輸至工作面，通過布料機的上料皮帶輸送混凝土入倉。

4.2.10 渠道襯砌混凝土分塊、分縫

采用先渠道邊坡、后渠底的順序進行襯砌施工。在邊坡或渠底每8m進行一次分縫，而每隔4m的半縫在混凝土澆筑后采用切縫機進行切縫。

4.2.11 混凝土布料和振搗

渠道邊坡混凝土襯砌機選用2臺套PH23000C型坡面襯砌機。該機型由混凝土布料機、混凝土振動成型機和人工抹面臺車三部分組成。

渠底混凝土襯砌機選用1臺套QDCQ650型渠底襯砌機，該機型由皮帶輸送機和渠底襯砌機組成。

a.襯砌機軌道安裝:根據(jù)襯砌機機頭和機尾的滾輪間距渠道軌道安裝位置，坡面襯砌機在渠底和一級馬道布置襯砌機軌道位置;渠底襯砌軌道在渠底安裝。軌道基礎(chǔ)采用18t自行式振動碾壓實，軌道采用人工抬運，人工鋪設(shè)，鋼鉚釘固定在地面上，其中心線和高程誤差控制在±2mm。

b.檢查襯砌機的高度和位置，空載試運行是否正常;檢查襯砌板凳厚度，板厚與設(shè)計值的允許偏差為－5% ～+20%。

c.混凝土布料和振搗:專人指揮布料。坡面襯砌機采用8m3混凝土攪拌車接混凝土布料機，通過皮帶機傳入螺旋布料器進行布料;渠底襯砌機采用8m3混凝土攪拌車接皮帶機，利用掛料器進行布料。

坡面襯砌機振搗采用安裝在布料機上的振動器進行。

渠底襯砌機采用安裝在襯砌機上的插入式振搗棒和人工操作平面振搗器聯(lián)合進行混凝土振搗:渠底混凝土施工時，在鋪設(shè)好的保溫板和復(fù)合土工膜的混凝土基面上先安裝好渠底兩側(cè)襯砌機行走軌道后，方可進行渠底混凝土襯砌施工。對襯砌機鋪設(shè)軌道部位人工布料后，采用插入式振搗器結(jié)合平板振搗器振搗密實。

d.襯砌機行走:根據(jù)布料、壓光或振搗、收面的速度人工控制行走速度。

施工過程中要特別注意:?齒墻、護肩、靠近模板和邊角處是機械鋪料和振搗的薄弱處，由人工輔助鋪料，并用插入式振搗器結(jié)合平面振搗器振搗密實，切實做到既不漏振，也不過振;?人工收面壓光時必須掌握好有利時機及時進行抹光處理，使混凝土表面平整光滑;?控制振動碾壓時間，使混凝土不過振、漏振或欠振，達到表面出漿，不出現(xiàn)露石、蜂窩、麻面等。

4.2.12 混凝土壓光、收面

混凝土收面采用人工抹面臺車水平行走，人工4遍收面;混凝土面壓光采用混凝土振動成型機在坡面上下行走進行壓光和人工操作磨光機壓光的聯(lián)合形式。

4.2.13 混凝土養(yǎng)護

養(yǎng)護水源主要采用儲水罐儲水，5t灑水車集中送水方式。

混凝土開倉澆筑前，必須對基面進行灑水濕潤，以避免入倉的混凝土中的水分被基面所吸收;人工收面壓光后，在混凝土初凝前，及時覆蓋塑料膜、工業(yè)毛氈并安排專人進行灑水濕潤，以防混凝土表面失水開裂;混凝土初凝后，及時采用噴霧器不間斷噴霧養(yǎng)護，養(yǎng)護天數(shù)不少于28d;高溫天氣澆筑的渠道混凝土采用噴涂養(yǎng)護劑結(jié)合覆蓋濕潤的土工毛氈保水養(yǎng)護方式;低溫時段澆筑的混凝土面宜采用一層塑料薄膜、雙層工業(yè)毛氈、一層草簾子及時覆蓋保溫養(yǎng)護;多風(fēng)季節(jié)宜在混凝土初凝前安排專人進行灑水車噴淋保濕養(yǎng)護。

4.2.14 混凝土切縫

采用切縫機進行切縫施工。在邊坡切縫時，采用活動式專用切縫機軌道，便于切縫機行走。

切縫機采用臺階形布置方式，切縫順序為:先橫縫，后縱縫。其中，橫縫切縫順序為:先切割通縫，再切割半縫;縱縫切割順序為:先切割坡面下部，后切割坡面上部縱縫，其中邊坡靠近渠底處的兩條縱縫須和橫縫同步進行切割，以免出現(xiàn)裂縫。

合適的切割時間應(yīng)控制混凝土達到設(shè)計強度的25% ～30%，即襯砌混凝土抗壓強度達到1～5MPa時進行，根據(jù)南水北調(diào)工程中的施工經(jīng)驗，總結(jié)出不同溫度條件下合適的切割時間，見下表。一般混凝土澆筑完成后最遲在48h內(nèi)應(yīng)完成混凝土橫縫切割，在72h內(nèi)完成混凝土縱縫切割。

南水北調(diào)工程渠道混凝土不同溫度切縫時間控制表

4.2.15 襯砌混凝土填縫處理

襯砌混凝土填縫處理包括:渠道襯砌混凝土聚硫密封膠填縫和閉孔泡沫板填縫兩項。聚硫密封膠由人工采用施膏槍進行壓力注膠方案，其施工要點為:

a.人工用清縫機或森林滅火器清理縫內(nèi)的浮塵和雜物，并保持縫內(nèi)干燥。

b.分別將雙組分聚硫密封膠按A∶B=10∶(1～1.2)倒入臺案上，充分攪拌均勻。

c.注膠前在清理干凈的基面上均勻涂刷一層界面劑(底涂液)，待界面劑完全固化后再進行注膠。

d.采用“T”字形嵌填的施工方法，用施膏槍將聚硫密封膠注入縫內(nèi)并用抹刀壓平。

e.施工時，配置好的聚硫密封膠必須在2h內(nèi)用完，否則會慢慢增稠而造成施工困難。

f.施工結(jié)束后在沒有完全硫化時，應(yīng)進行充分養(yǎng)護、覆蓋，并避免雨淋、曝曬，10d內(nèi)不允許發(fā)生直接踩踏、過車及其他破壞性行為。

5 結(jié)語

南水北調(diào)工程調(diào)水規(guī)模、輸水距離均為世界之最，該項工程建設(shè)克服了南水北調(diào)工程長距離輸水、地形地質(zhì)條件復(fù)雜等困難，實現(xiàn)了渠道系列成套設(shè)備及施工工藝和工程技術(shù)在大型輸水渠道工程中的應(yīng)用，為下一步的渠道工程建設(shè)提供了有力的技術(shù)支撐，這將對提高南水北調(diào)工程的整體建設(shè)水平發(fā)揮重要作用。■