小型灌溉渠道快速襯砌施工技術(shù)

王宏偉 中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司

1 前言

渠道在水利建設(shè)中應(yīng)用越來(lái)越廣，在國(guó)內(nèi)較為典型的代表為南水北調(diào)工程。目前渠道主要有兩種作業(yè)方法：人工襯砌和機(jī)械襯砌，二者各有優(yōu)劣。人工襯砌是最為傳統(tǒng)的施工方法，整個(gè)環(huán)節(jié)主要靠人工完成，人工完成支模、混凝土入倉(cāng)、振搗、收面、拆模等環(huán)節(jié)，存在施工速度慢，材料浪費(fèi)和質(zhì)量難以把控的問(wèn)題。但是施工靈活，施工準(zhǔn)備簡(jiǎn)單，使用小型工程施工。但是隨著工程建設(shè)發(fā)展，渠道襯砌設(shè)備也越來(lái)越多樣化，為適應(yīng)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)施工條件，進(jìn)行了大量的改裝優(yōu)化，機(jī)械襯砌越來(lái)越符合施工需要，大大提高了施工效率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 工法特點(diǎn)

自動(dòng)一體成型機(jī)采用滑模技術(shù)，將模板安裝、人工整平、振搗、收面多個(gè)工序通過(guò)該設(shè)備一次完成。從材料使用考慮，取消了模板的使用，節(jié)約了木材，襯砌機(jī)在施工中的連續(xù)性非常強(qiáng)，能夠最大實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土的高效應(yīng)用；同時(shí)模板都是采用統(tǒng)一定制，斷面尺寸都相同，而且混凝土振搗連續(xù)不會(huì)出現(xiàn)漏振等問(wèn)題。工藝簡(jiǎn)單、速度快：施工環(huán)節(jié)主要由機(jī)械控制，設(shè)備操作簡(jiǎn)單，易于維護(hù)[1]。

3 適用范圍

本工法適用于小型排水渠道襯砌施工。

4 工藝原理

自進(jìn)式梯形渠道襯砌機(jī)安裝有行走車，同時(shí)在車輛框架上安裝了送料、切縫裝置、梯形模以及配套的擠壓裝置。在具體施工時(shí)，襯砌機(jī)可以直接在溝渠內(nèi)進(jìn)行施工，送料裝置會(huì)將外界送入的混凝土均勻的分布在溝渠內(nèi)地，而擠壓裝置則可以通過(guò)梯形模在溝渠內(nèi)擠壓成梯形內(nèi)壁，然后再通過(guò)切放裝置進(jìn)行伸縮縫的設(shè)置。

5 工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 施工工藝流程

測(cè)量放樣→溝渠開挖（填筑）→墊層施工→混凝土襯砌→養(yǎng)護(hù)→填縫。

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1 測(cè)量放樣

根據(jù)既定設(shè)計(jì)圖，來(lái)做好整個(gè)排水溝平面的測(cè)量放樣，用全站儀或經(jīng)緯儀界定中心定位樁和底坡交界樁，并在每間隔50m 的位置打上中心樁（彎道處間隔5m 釘樁）并編號(hào)，通過(guò)水準(zhǔn)儀來(lái)對(duì)終點(diǎn)高程進(jìn)行確定，然后再以中心線為準(zhǔn)來(lái)確定邊線，用石灰劃線標(biāo)示。

5.2.2 渠道填筑

渠道填筑利用就近田格整理開挖土方，按水平層鋪填，和具體現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)對(duì)分層厚度和壓實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行確定。填料需要利用裝載機(jī)和反鏟倒運(yùn)，然后再在人工的協(xié)助下開展攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，因?yàn)檎麄€(gè)斷面較小，壓實(shí)作業(yè)一般選擇反鏟或者手扶振動(dòng)平板夯來(lái)作為壓實(shí)工具，夯壓方向平行于渠溝軸線。渠堤填筑不得順坡填筑，相鄰作業(yè)面相接采用斜面相接。

5.2.3 渠道開挖

渠道開挖采用CAT220反鏟一次開挖成型，為了快速高質(zhì)量的進(jìn)行溝、渠梯形斷面的開挖，定制與溝渠體型一致的鋼板與反鏟斗焊接實(shí)現(xiàn)一次開挖成型。局部土壤條件較差部位，人工配合進(jìn)行溝、渠邊坡修整。

5.2.4 墊層施工

渠道底部設(shè)有5cm 砂卵石墊層。砂卵石通過(guò)三輪車運(yùn)至施工位置，人工運(yùn)至渠底，攤鋪平整拍實(shí)。

5.2.5 渠道襯砌

渠道襯砌采用一體成型機(jī)進(jìn)行混凝土澆筑，不具備機(jī)械襯砌部位，采用人工襯砌，混凝土采用集中拌制，三輪車（履帶式運(yùn)輸車或四驅(qū)混凝土運(yùn)輸車）運(yùn)至作業(yè)面附近。襯砌機(jī)工作時(shí)，60反鏟配合人工連續(xù)向進(jìn)料口裝入拌和好的混凝土，振動(dòng)設(shè)備同時(shí)工作，渠道襯砌斷面一次成型。襯砌機(jī)保持勻速連續(xù)工作，行走速度控制在1m/min左右，根據(jù)具體施工情況來(lái)合理調(diào)整，切實(shí)保障振搗質(zhì)量的合格達(dá)標(biāo)。同時(shí)在襯砌施工中必須不定期對(duì)襯砌小車振搗情況進(jìn)行檢查，檢查有無(wú)蜂窩、麻面等不良問(wèn)題，如果出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，需重澆筑振搗，以防止漏振，當(dāng)出現(xiàn)壅料時(shí)，需人工整平，襯砌機(jī)振搗箱前應(yīng)保持充足的混凝土拌和物，料位應(yīng)高于振搗箱底面2cm～3cm。施工時(shí)在渠旁邊準(zhǔn)備好鐵皮若干張，堆放混凝土以保證混凝土純度，也可避免混凝土的流失浪費(fèi)。襯砌前如果渠床干燥起土，應(yīng)先灑水濕潤(rùn)，以避免澆筑好的混凝土板因水分過(guò)度流失表面出現(xiàn)細(xì)裂紋[2]。

5.2.6 收面養(yǎng)護(hù)

襯砌機(jī)過(guò)后，對(duì)部分渠道表面進(jìn)行人工壓光收面，收面工作要求做到表面平整光滑，無(wú)石子外漏，無(wú)蜂窩麻面，達(dá)到密實(shí)、平整、光滑的要求。如果局部出現(xiàn)少漿，蜂窩，麻面，可以拌和高標(biāo)號(hào)砂漿局部裹漿，用鋼抹子壓光?；炷翝仓?8h～24h即應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)采用地膜覆蓋的方法，制作U型骨架，固定在渠道兩側(cè)，上面覆蓋塑料膜，形成封閉空間。根據(jù)實(shí)際氣溫，表面適當(dāng)灑水。

6 質(zhì)量控制

6.1 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

施工質(zhì)量控制執(zhí)行SL 677—2014《水工混凝土施工規(guī)范》和SL 703—2015《灌溉與排水工程施工質(zhì)量評(píng)定規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，混凝土襯砌渠道檢查項(xiàng)目和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 混凝土襯砌渠道檢查項(xiàng)目和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

6.2 質(zhì)量控制措施

（1）施工前必須依方案或作業(yè)指導(dǎo)書對(duì)參與施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，沒(méi)有交底不準(zhǔn)施工。（2）嚴(yán)格執(zhí)行項(xiàng)目部制定的各項(xiàng)管理制度以及下發(fā)的各項(xiàng)有關(guān)規(guī)定，按程序施工。（3）嚴(yán)格按照配合比拌合混凝土，禁止私自調(diào)整?；炷吝\(yùn)輸過(guò)程中嚴(yán)禁私自加水。（4）混凝土拆模后，要加強(qiáng)表面養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d，始終保持混凝土表面濕潤(rùn)。冬季還應(yīng)特別加強(qiáng)對(duì)混凝土表面保溫措施的落實(shí)。

7 安全措施

（1）對(duì)施工人員進(jìn)行安全防護(hù)教育，提高安全防范意識(shí)。（2）施工操作人員必須遵照規(guī)定施工操作，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須戴安全帽。（3）各種機(jī)械要有專人掛牌運(yùn)行操作，專人負(fù)責(zé)維修保養(yǎng)，經(jīng)常對(duì)機(jī)械的關(guān)鍵部位進(jìn)行檢查，預(yù)防機(jī)械故障及機(jī)械傷害事故的發(fā)生。（4）現(xiàn)場(chǎng)施工必須符合“安全操作規(guī)程”的有關(guān)規(guī)定。

8 環(huán)保措施

（1）認(rèn)真貫徹落實(shí)國(guó)家有關(guān)環(huán)境保護(hù)法律、法規(guī)，做好施工區(qū)域的環(huán)境保護(hù)工作。工程開工前編制環(huán)境保護(hù)措施計(jì)劃，在施工中嚴(yán)格執(zhí)行。（2）嚴(yán)格遵守“工完、料盡、場(chǎng)地清”的原則，完成一處，清理一處，不留垃圾。（3）對(duì)施工道路及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，減少道路揚(yáng)塵。（4）機(jī)械車輛使用過(guò)程中加強(qiáng)保養(yǎng)，防止油料泄漏污染環(huán)境。（5）施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)清理，現(xiàn)場(chǎng)配置垃圾箱，場(chǎng)地干凈平整，無(wú)積水，無(wú)雜物，無(wú)垃圾。

9 效益分析

傳統(tǒng)的襯砌機(jī)體積較大，存在對(duì)施工場(chǎng)地要求高、拆裝轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)試復(fù)雜。自動(dòng)一體成型機(jī)體量小，整體倒運(yùn)方便，操作簡(jiǎn)單。最重要的是該設(shè)備提高了渠道襯砌施工的機(jī)械化程度，簡(jiǎn)化了施工工藝，實(shí)現(xiàn)了混凝土襯砌的連續(xù)作業(yè)。該設(shè)備體現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化的概念，有效提高了渠道襯砌施工的質(zhì)量和速度。對(duì)于類似項(xiàng)目的施工有很大的借鑒意義。

10 應(yīng)用實(shí)例

鄱陽(yáng)縣2017 年度高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目EPC（設(shè)計(jì)采購(gòu)施工）Ⅱ標(biāo)。

10.1 工程概況

鄱陽(yáng)縣2017 年度高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目EPC（設(shè)計(jì)采購(gòu)施工）Ⅱ標(biāo)總承包項(xiàng)目部位于江西省上饒市鄱陽(yáng)縣饒豐鎮(zhèn)和三廟前鄉(xiāng)。建設(shè)總規(guī)模9.33萬(wàn)畝，施工時(shí)段為2017年11月15日到2018 年3 月21 日。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本項(xiàng)目需新建渠道210km，其中混凝土襯砌渠道60km，渠道均勻分布在當(dāng)?shù)馗裉飪?nèi)部。斗渠渠道底寬600mm，開口1300mm，深度700mm，坡比為1∶0.5。農(nóng)渠渠道底寬400mm，開口1000mm，深度600mm，坡比為1∶0.5，混凝土厚度12cm。

10.2 施工情況

跟現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果和當(dāng)?shù)馗裉锔叱?，大部分渠道高程大于格田，高于原有地形，需先進(jìn)行土方回填，然后在回填面上開挖渠道。項(xiàng)目于2017 年12 月份開工，作業(yè)區(qū)剛完成水稻收割，由于當(dāng)?shù)剞r(nóng)田為水田，作業(yè)區(qū)表面覆蓋50cm左右腐殖土，且存有積水，因此混凝土運(yùn)輸和施工困難較大。當(dāng)?shù)匚挥趯賮啛釒У貐^(qū)，具有大陸性季風(fēng)氣候特征，雨量充沛，受降雨和新年影響，合同要求2018 年3 月底完工，工期短暫，施工強(qiáng)度大。同時(shí)江西省地區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田普遍開始建設(shè)，勞務(wù)人員數(shù)量緊缺，按照傳統(tǒng)人工施工，已經(jīng)難以按時(shí)履約。

我方通過(guò)實(shí)地考察，同時(shí)征求業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和現(xiàn)場(chǎng)施工人員意見，確定了采用襯砌機(jī)施工的方案。由于市場(chǎng)上設(shè)備不滿足本項(xiàng)目施工要求，項(xiàng)目聯(lián)系廠家，針對(duì)本項(xiàng)目，共同制定襯砌機(jī)設(shè)計(jì)方案，以及后續(xù)輔助工作。

項(xiàng)目開工前，項(xiàng)目部聯(lián)合廠家根據(jù)渠道斷面重新設(shè)計(jì)襯砌機(jī)尺寸，在廠家進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，保證襯砌機(jī)正常工作。然后再進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)，前期做好的配合比與設(shè)備不匹配，渠道襯砌表面不光滑，麻面露，設(shè)計(jì)、監(jiān)理、廠家和項(xiàng)目部共同研究討論，認(rèn)為碎石粒徑較大，設(shè)備在振搗過(guò)程中難以使混凝土密實(shí)均勻。實(shí)驗(yàn)室調(diào)整配合比，將碎石粒徑由5mm～20mm 調(diào)整為5mm～10mm，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要。

混凝土由拌合站嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比施工，混凝土為干硬性混凝土，使用平板車運(yùn)至中轉(zhuǎn)區(qū)域，由于作業(yè)面為水田，選擇履帶式運(yùn)輸車運(yùn)至作業(yè)面，再使用反鏟將混凝土倒至襯砌機(jī)。

每臺(tái)混凝土襯砌機(jī)班組由5 人組成，設(shè)備操作人員1 人，軌道安裝人員1 人，缺陷修補(bǔ)人員1 人，切縫人員1 人，混凝土入倉(cāng)1人。施工過(guò)程嚴(yán)格按照操作過(guò)程進(jìn)行施工，設(shè)備運(yùn)行參數(shù)控制在40m/h～60m/h。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，班組人員緊跟設(shè)備，各司其職。完成的渠道襯砌及時(shí)使用地膜覆蓋養(yǎng)護(hù)。

10.3 工程質(zhì)量評(píng)價(jià)

自動(dòng)一體成型機(jī)應(yīng)用過(guò)程中，業(yè)主、設(shè)計(jì)和監(jiān)理多次到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，成型的渠道斷面尺寸標(biāo)準(zhǔn)，誤差較小，混凝土表面光滑密實(shí)，混凝土渠道質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，受到業(yè)主、設(shè)計(jì)和監(jiān)理表?yè)P(yáng)。

11 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了進(jìn)一步促進(jìn)渠道襯砌施工質(zhì)量及施工效率的提高，在當(dāng)下應(yīng)該重視對(duì)機(jī)械襯砌施工技術(shù)的研究和應(yīng)用，有效把握整個(gè)工藝流程和施工技術(shù)重點(diǎn)，并做好施工中的質(zhì)量安全控制，為水利工程建設(shè)行業(yè)做出有效貢獻(xiàn)。