渠道工程中新型襯砌施工工藝研發(fā)與應(yīng)用

楊春旗，宮 旭

（遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110003）

1 研究背景

在渠道工程建設(shè)中，混凝土澆筑的過程需采用支模且要在襯砌間設(shè)置伸縮縫，從保證施工進度和經(jīng)濟效益等方面考慮，渠道支模的過程一般會采用木方、木模板、打木樁的固定方式；伸縮縫會采用木板或其它材料進行嵌縫填充。

1）木制模板現(xiàn)狀。經(jīng)常出現(xiàn)支護不牢固，需多次調(diào)整、加固，木方只能一次性使用，木樁難以固定、尺寸難以調(diào)整、接茬處易出現(xiàn)錯臺等問題。這種支模方法需要有經(jīng)驗的木工進行操作，支模會使用大量木方，很難周轉(zhuǎn)物料、重復(fù)利用，每次支模均需較長的時間。通常是支一段模板、澆筑一段混凝土，澆筑完畢初期養(yǎng)護后拆除該段支護結(jié)構(gòu)，以新澆筑完畢的混凝土為起點再繼續(xù)支模、澆筑、養(yǎng)護、拆模。這樣的作業(yè)方式效率低，需耗用大量的時間反復(fù)支拆，拆除后支護部分的木料有的可重復(fù)使用幾次，但模板無法重復(fù)使用。

2）伸縮縫現(xiàn)狀。通常在處理混凝土襯砌接縫的施工中，成槽工藝簡陋，接縫材料的固定，澆筑模塊、接縫部位外觀是否整齊，接縫質(zhì)量是否滿足止水和伸縮的作用一直是一個棘手的問題。

因此，找到快速支模澆筑和伸縮縫施工新方法很有必要。

2 新型工藝

為提高現(xiàn)有支護模板和伸縮縫施工工藝水平，模板應(yīng)當(dāng)使用較為輕質(zhì)、廉價、結(jié)實耐用的材料制作，各種調(diào)節(jié)機構(gòu)進行簡單組裝和操作即可實現(xiàn)快速支模；伸縮縫施工要保證嵌縫材料與混凝土結(jié)合緊密，接縫處理的部位外觀美觀。

1）要解決的技術(shù)問題。支模的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，可以保證澆筑混凝土具有平整均勻的外觀質(zhì)量；支護結(jié)構(gòu)的可靠性高，支撐牢固程度高于木結(jié)構(gòu)支護體系。因此，需要研發(fā)一種新型襯砌渠道薄壁結(jié)構(gòu)混凝土快速模筑裝置，主要解決薄壁結(jié)構(gòu)施工時襯砌混凝土架設(shè)木模板周期長，形狀不易控制等問題。可以在綁扎好的鋼筋外側(cè)直接裝配支護，能夠快速建立較長距離的澆筑倉，提供一種簡單易拆裝、周轉(zhuǎn)速度快、支模形狀即時可調(diào)的組合式襯砌渠道薄壁結(jié)構(gòu)混凝土快速模筑裝置。裝置示意圖見圖1-4。

圖1 快速模筑裝置

圖2 主次梁及竹模板側(cè)立面組裝圖

圖3 模板支撐裝置雙側(cè)直立面情形的正立面圖

圖4 雙側(cè)對立面矩形斷面圖

2）改進混凝土接縫處理方法。研發(fā)一種混凝土接縫成槽用膠條組件，可以形成規(guī)格統(tǒng)一的嵌縫溝槽，成槽工藝簡單，接縫施工質(zhì)量高。且成縫材料能很方便地從形成的混凝土接縫溝槽中取出，可以重復(fù)使用。成槽用的膠條截面為楔形，膠條縱向開設(shè)兩個孔，其中一個孔形狀為橢圓形，位于膠條中間部位，內(nèi)部可插入截面為橢圓形的內(nèi)嵌條；另一個孔形狀為圓形，位于膠條端部，形成截面為圓形插口的安裝條，內(nèi)嵌條為三元乙丙橡膠。安裝條的圓形插口內(nèi)可以整根插入等直徑的光圓鋼筋。具體裝置設(shè)計示意圖見圖5。

圖5 混凝土接縫成槽用膠條示意圖

3 應(yīng)用

3.1 裝置

渠道工程中混凝土快速模筑裝置主要應(yīng)包括以下幾部分。

1）竹模板。為表面涂刷有混凝土脫模劑的竹質(zhì)建筑模板，混凝土脫模劑主要采用有機硅類改性的混凝土脫模劑，養(yǎng)護乳液涂刷于模板表面后，只有少量水分局部散失，保持混凝土濕潤，可以使脫模更加容易，既可以保證竹模板的表面不受較大的損傷，又提高混凝土澆筑、脫模、養(yǎng)護效率。

2）模板支撐裝置。包括主梁、次梁、支撐桿、可調(diào)固定器、地面錨固器。主梁為圓鋼管制成，主梁的長度可以通過內(nèi)外套管組合的方式延伸，延伸組合部分依靠頂絲連接校緊。次梁由方鋼管一側(cè)固定鋼片構(gòu)成，次梁的長度可通過內(nèi)外套方鋼管組合的方式延伸，延伸組合部分依靠頂絲連接校緊。主梁呈水平布設(shè)，次梁呈豎向布置在主梁上，主梁與次梁采用主次梁卡扣連接，主次梁卡扣一端為方口裝進次梁，用其上布置的頂絲連接校緊，另一端為兩個半圓環(huán)組成的圓環(huán)形裝進主梁，使用螺絲固定兩個半圓環(huán)來固定主梁。支撐桿為一組圓鋼管，由內(nèi)外不同直徑的圓管套裝組成，外套鋼管設(shè)置有頂絲，可以將內(nèi)套鋼管頂緊，可通過不同的組合方式調(diào)整支撐桿的長度，支撐桿可以橫向布置，也可斜向布置。支撐桿兩端均設(shè)有由支撐桿卡扣、螺桿、旋調(diào)桿組成的可調(diào)固定器，可調(diào)固定器通過旋調(diào)桿與支撐桿套接，用旋調(diào)桿上的頂絲頂緊固定，旋調(diào)桿內(nèi)旋螺桿，螺桿外端連接支撐桿卡扣，構(gòu)成模板支撐裝置。竹模板通過次梁一側(cè)鋼片的鋼螺絲與模板支撐裝置的次梁連接，用橫向布置的支撐桿兩端可調(diào)固定器上的支撐桿卡扣連接兩側(cè)主梁，通過兩側(cè)主梁將兩側(cè)竹模板撐起。地面錨固器由膨脹螺栓、固定盤組成。固定盤為焊接有圓環(huán)的圓形鋼板，采用一組膨脹螺栓將固定盤錨固于地面混凝土表面，采用斜向布置的支撐桿兩端可調(diào)固定器上的支撐桿卡扣分別連接固定盤上的圓環(huán)和主梁，斜向支護單側(cè)竹模板。

3）模板形狀控制調(diào)整裝置。包括卡扣、外延鋼管、限位環(huán)、旋轉(zhuǎn)環(huán)、固定底座、穿桿轉(zhuǎn)盤、手柄、方頭螺桿、手柄鎖定軸。外延鋼管一端通過轉(zhuǎn)軸連接卡扣，另一端為兩側(cè)還裝有限位環(huán)的旋轉(zhuǎn)環(huán)，旋轉(zhuǎn)環(huán)連接有固定底座，固定底座設(shè)裝有穿桿轉(zhuǎn)盤的手柄鎖定軸，穿桿轉(zhuǎn)盤上設(shè)有穿裝的方頭螺桿，手柄鎖定軸外端裝有手柄，并用卡扣校緊螺栓鎖定卡扣與主梁。當(dāng)方頭螺桿穿過竹模板連接兩個主梁，轉(zhuǎn)動方頭螺桿即可調(diào)整兩個對稱主梁的相對位置，進而可以控制模板的間距及邊墻混凝土的澆筑厚度；在模板的適當(dāng)位置開設(shè)與螺桿同直徑的圓孔，螺桿穿過圓孔連接兩個主梁，既可以達到控制間距的目的，又起到拉結(jié)固定的作用?？鄣脑O(shè)計使可調(diào)固定盤產(chǎn)生一定的自由變化，因此，轉(zhuǎn)動方頭螺桿時，螺母及可調(diào)固定盤帶動主梁產(chǎn)生精準(zhǔn)的位置變化，方便校準(zhǔn)所有模板的形狀尺寸，提升澆筑外觀質(zhì)量。當(dāng)由于振搗等原因?qū)е履０逡莆粫r，可以通過調(diào)節(jié)方頭螺桿恢復(fù)支模規(guī)格。

3.2 成型

采用噴射砂漿預(yù)先成型，首先安裝嵌縫閉孔泡沫板，然后使用噴射砂漿在閉孔泡沫板的兩側(cè)成型，成型后閉孔泡沫板和嵌縫溝槽位于砂漿體中間，大量成型養(yǎng)護好接縫處結(jié)構(gòu)體后，再實施其他部位的整體性澆筑施工。養(yǎng)護混凝土，拆除楔形橡膠條后使用嵌縫材料做接縫處理，具體施工工藝如下。

1）將楔形膠條緊貼閉孔泡沫板安裝在迎水側(cè)。當(dāng)噴射砂漿或者澆筑混凝土?xí)r，內(nèi)嵌條起到內(nèi)部支撐的作用，保持楔形橡膠條的外部形狀不變形，以便形成楔形溝槽；當(dāng)噴射砂漿或者混凝土硬化后，先向上抽出表面涂有潤滑油的內(nèi)嵌條，再整體向外拉出安裝條，失去內(nèi)部支撐的整個楔形橡膠條可以輕易從燕尾形槽口中取出。安裝條內(nèi)插入的光圓鋼筋底端固定于地面，上端固定于模板之上，可以牢固地定位楔形橡膠條的位置；拆模時，鋼筋不需拔出安裝條，上端與底端同時向外拉出光圓鋼筋即可整體把楔形橡膠條拉出，清理干凈后可重復(fù)使用。

2）將另一側(cè)安裝規(guī)定尺寸的模板，模板使用穿過固定架的鋼筋進行固定，模板對閉孔泡沫板、楔形膠條起到固定的作用。對膠條外露部分涂刷脫模劑后，使用砂漿噴涂機向露出閉孔泡沫板一側(cè)噴射砂漿，達到要求的厚度。

3）待砂漿達到預(yù)定強度后，拆除另一側(cè)的模板，將橡膠條表面涂刷脫模劑后，再向該側(cè)噴射砂漿，養(yǎng)護砂漿達到預(yù)定強度。

4）將支好模板的接縫部位都按照同樣辦法噴射砂漿進行處理，養(yǎng)護好所有砂漿后，在模板中集中一次性澆筑混凝土，養(yǎng)護達到預(yù)定強度；拆模后，將楔形橡膠條取出，清洗干凈后反復(fù)使用。

5）清理接縫部位后，將嵌縫止水材料施涂于接縫當(dāng)中即完成接縫處理。

4 結(jié)語

結(jié)合上述新型施工工藝，配合適宜的脫模劑后，襯砌模板部件全部可以重復(fù)使用，在滿足混凝土初期強度后輕松拆下支撐結(jié)構(gòu)，留有少量的斜支撐結(jié)構(gòu)即可，大部分支撐結(jié)構(gòu)拆除后，可以整體吊裝、移位、清理雜物、涂刷脫模養(yǎng)護涂層后立即重新大量使用。由于模板與支撐裝置標(biāo)準(zhǔn)化，澆筑成型后混凝土外觀質(zhì)量較好，渠道整體性良好，澆筑體尺寸統(tǒng)一，接縫整齊嚴(yán)密，增強了美觀程度。在混凝土襯砌伸縮縫的處理上，形成嵌縫溝槽規(guī)格統(tǒng)一，成槽工藝簡單方便。可以使嵌縫板材在澆筑的過程中不發(fā)生偏離、移位，澆筑完畢后容易簡單形成整齊的接縫溝槽，并且成縫材料可以方便、容易地從混凝土接縫溝槽中取出，可以重復(fù)使用，所形成的接縫整齊均一，外觀美觀。

通過后續(xù)在渠道工程建設(shè)過程中，對新裝置和新型工藝的使用，驗證了該工藝具有可靠性，施工方便、快捷，適用于多種復(fù)雜地形的施工，發(fā)揮了顯著的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。