渠道機械化襯砌施工在南水北調(diào)工程中的應用

任繼申

（中鐵十三局集團有限公司，吉林 長春 130031)

1 概 述

南水北調(diào)中線漕河渡槽渠道工程位于河北省保定市滿城縣境內(nèi)，渠道設(shè)計樁號為（373+495.5）～375+357，上游與吳莊隧洞出口段連接，下游與漕河渡槽進口連接，全長2101.039m。設(shè)計渠底高程62.327～62.243m，渠道設(shè)計水深 4.5m，流量 125m3/s，加大流量 150m3/s，縱坡 1/25000，過水斷面為梯形，設(shè)計底寬19.5m，上寬52.25m，流水面內(nèi)邊坡坡比1∶2.5。過水斷面采用全斷面現(xiàn)澆混凝土襯砌，弧形坡腳，襯砌渠底厚8cm，渠坡厚10cm，襯砌混凝土每5m設(shè)置一沉降縫。典型襯砌結(jié)構(gòu)由上至下10cm厚混凝土面板、576g 復合土工膜（150g/m2～0.3mm～150g/m2兩布一膜）、5cm厚苯板。

渠道襯砌技術(shù)是南水北調(diào)工程建設(shè)所急需的重大技術(shù)[1～3]，本段渠道襯砌采用了國內(nèi)比較先進的PMCQ650坡面襯砌機，該襯砌機將混凝土的攤鋪、振搗、軋光、行走等功能集中于一體化。沿軌道行走，機架高度采用電動調(diào)節(jié)，更換機架鉸接處的聯(lián)結(jié)螺栓位置可以調(diào)整坡比，適用于大面積襯砌作業(yè)。由分離的布料系統(tǒng)和振搗整平系統(tǒng)組成，理論襯砌效率10m/d。

2 機械化現(xiàn)澆混凝土襯砌技術(shù)

2.1 施工工藝流程

施工流程：機械粗削坡→人工精削坡→保溫板鋪設(shè)→復合土工膜→支立模板→混凝土澆筑→覆蓋養(yǎng)護→切縫→塞縫。

2.2 機械粗削坡

采用CAT330B 1.6m3挖掘機進行粗削坡，削坡前進行精確測量放線，沿渠道每隔10m（曲線段5m）人工挖20cm寬基準槽，基準槽深度距離渠道坡面基礎(chǔ)5cm，預留保護層，嚴格避免超挖，基準槽作為挖掘機大面積開挖的標尺，將挖掘機斗齒前焊接一塊0.3m×1m平面鋼板，使粗刷坡面盡量平整。

2.3 人工精削坡

要求施工人員認真、細致，在渠道坡頂、渠底、渠坡中間每隔10m固定3個木樁，人工掛線找平，確保削出的邊坡平整、光滑、密實，削坡誤差不大于2cm，嚴禁超挖。

2.4 鋪設(shè)保溫板

保溫板鋪設(shè)是渠道防凍的重要措施，鋪設(shè)前在坡面上鋪設(shè)一層細砂，用掛杠刮平，以保坡面基礎(chǔ)平整。為確保保溫板與基礎(chǔ)面緊貼，采用木釘或竹釘固定保溫板，釘上端高度低于保溫板5mm左右。保溫板接縫嚴密，布置成“品”字型，施工過程中盡量避免施工人員踩踏，嚴禁在保溫板上放置重物，以免造成保溫板斷裂，影響質(zhì)量。

2.5 復合土工膜鋪設(shè)

鋪設(shè)前對復合土工膜進行詳細檢查是否破損，避免一切帶棱角的硬物掛碰。垂直水流鋪設(shè)，上游邊壓下游邊，平整無褶皺，松勁適度，土工膜拼接采用熱熔焊法雙縫焊接,焊接前對粘結(jié)面進行清掃，做到無塵、無水、無垢，土工膜平行對正，搭接寬度不小于10cm。焊接機械采用TH～501型自動爬行焊接機，溫度控制在260～300℃之間，速度控制在2～3擋之間，焊接后焊縫處應溶為一體并且沒有虛焊，漏焊和超量焊，土工布人工縫接。土工膜粘結(jié)后，妥善保護以防受損，鋪設(shè)后要及時進行混凝土襯砌施工。

2.6 混凝土澆注的技術(shù)要點

2.6.1 混凝土澆注前準備工作

為保證混凝土質(zhì)量，對砂石料、水泥、粉煤灰、外加劑、保溫板、土工膜、閉孔泡沫板、聚硫密封膠等材料必須按規(guī)定進行檢測，合格后方可使用。根據(jù)混凝土配合比試驗大綱要求，對渠道襯砌混凝土C20W6F150進行配合比試驗，配合比初選，C20混凝土28d強度95%保證率，配制強度26.6MPa，粗骨料選擇二級配，堆積密度1619kg/m3。外加劑選擇河北外加劑廠生產(chǎn)的DH3G高效減水劑摻量為0.7%，引氣劑為DH9，含氣量控制在4%～6%。砂率選擇33%～39%。水膠比是決定混凝土強度和耐久性能的主要因素，同時要節(jié)約水泥。采用鼎新普硅42.5水泥，粉煤灰摻量10%～30%，以等重量取代（膠凝材料）法摻入混凝土。根據(jù)上述混凝土配合比主要參數(shù)選擇，在滿足混凝土拌合物塌落度、含氣量條件下，配合比為水∶水泥∶粉煤灰∶砂∶小石∶中石=131∶236∶26∶677∶674∶674；攪拌站投入使用前，進行標定。嚴格執(zhí)行施工配合比簽發(fā)制度，每次混凝土開盤前，均由試驗室檢測碎石和砂的含水率，并根據(jù)檢測結(jié)果簽發(fā)施工配合比，并經(jīng)監(jiān)理批準，攪拌站根據(jù)施工配合比進行混凝土生產(chǎn)。做好坍落度控制，按照規(guī)范要求每4h檢測一次坍落度，混凝土拌和坍落度控制在4～6cm。對不合格的混凝土進行重新攪拌或廢棄處理。

2.6.2 混凝土拌和與運輸

混凝土采用一套HZS50E型強制式拌和站集中拌和，混凝土生產(chǎn)能力為50m3/h，并配一套JS500型攪拌站作為備用。運輸采用至少6m3混凝土攪拌運輸車，數(shù)量根據(jù)運輸距離配置，從混凝土拌和物從攪拌站出料到運輸、卸料完畢的充許最長時間控制在1h內(nèi)為宜，超過1h后要對混凝土和易性和塌落度進行檢測，不合標準的混凝土堅決不能使用。

2.6.3 混凝土入倉

混凝土運至工作倉面后，現(xiàn)場檢測混凝土坍落度，根據(jù)天氣、溫度等情況坍落度控制在4～6cm，觀察混凝土的和易性，對坍落度不符合要求的混凝土不允許使用，以保證入倉混凝土質(zhì)量滿足要求。

2.6.4 布 料

PMCQ650型襯砌機的布料系統(tǒng)工作過程：混凝土從運輸車卸料，通過輸送帶進入布料機入口，通過與斜坡平行的旋轉(zhuǎn)葉輪沿渠面均勻布料，布料完成后，固定在側(cè)面的附著式振搗器工作，達到要求后啟動行走開關(guān)向前移動。鋪料厚度控制在11～12cm，厚度不足處，及時人工補料。

2.6.5 振 搗

振搗整平系統(tǒng)上部為桁架部分，下部沿渠方向布置一個葉片輪和一個偏心輪，共同組成振搗小車，通過高頻振動達到碾壓振搗效果，振搗小車通過固定滑槽沿渠面上下移動。機械每次挪位30～40cm,混凝土重復振動碾壓在6～8遍效果最佳。模板周邊達不到6遍振動碾壓的位置采用振動棒加強振搗。坡腳齒墻和邊緣部位的混凝土采用人工用直徑50mm的振搗棒和平板振搗器振搗，確保混凝土振搗密實。

2.6.6 精平、抹光

振搗過后的混凝土表面基本平整，再由壓光輥進行平整壓光。在壓光輥平整壓光1～2h后，采用電動抹光機進行抹面，以表面平整、出漿為宜，終凝前再人工進行最后壓光，保證混凝土外觀平整、光潔。

2.7 混凝土養(yǎng)護、切縫、塞縫

待混凝土終凝后馬上用草簾覆蓋澆水養(yǎng)護，一般情況頭7d必須保證水分充足，7d后灑涂養(yǎng)護劑。混凝土伸縮縫切割在襯砌混凝土抗壓強度達到1～5MPa時進行。根據(jù)現(xiàn)場同條件養(yǎng)護測定，混凝土澆筑完后12h的抗壓強度為0.8MPa，24h 為 4MPa，36h 為 8MPa，48h 為 12MPa，因此鋸縫時間放在澆筑完后24h比較合適。塞縫沒有嚴格時間要求，但塞縫時必須對切縫進行徹底清理，清水清洗后，采用高壓風吹干。

3 施工技術(shù)資源配置

渠道混凝土澆筑施工必須配置足夠的人員和設(shè)備，渠坡單側(cè)每班需配置的資源如下：HZS50型強制式拌和站1座；6m3混凝土攪拌運輸車 3輛 （根據(jù)運輸距離適當增加）；PMCQ650型成套襯砌機1套；抹光機 3臺，圓盤式 2臺，葉片式1臺）；2.2kW平板振搗器3臺；1.3kW插入式振搗器3套；混凝土拌和運輸6人、抹面10人、人工振搗3人、襯砌機操作3人、輔助人員4人、管理技術(shù)人員3人，每班至少需29人。

4 注意事項

每次澆筑混凝土前均要對襯砌機進行測量校核,以保證混凝土襯砌厚度。每次工作完畢后，必須將機架上面的雜物清理干凈，輸送帶要用清水沖洗干凈，嚴禁殘留有物料。拌和站拌和混凝土過程中，嚴格控制坍落度。澆筑過程中隨時檢測混凝土坍落度，一般控制在4～6cm，視澆筑時的環(huán)境溫度、澆筑強度、渠坡變化等因素加強檢測，適時控制調(diào)整。電動抹光機施工時要掌握好使混凝土面表面泛漿，為人工抹面打好基礎(chǔ)。人工抹面要視氣溫和強度的變化而增加或減少人員以確保襯砌混凝土表面光滑平整，必要時人工壓面多壓1～2遍。渠道混凝土的質(zhì)量受人影響的因素較突出，各作業(yè)面人員固定，不得隨意調(diào)換，各作業(yè)人員必須有責任心。

5 結(jié) 語

機械化襯砌雖然大大提高了混凝土施工的效率，也能保證整體襯砌成形好，混凝土表面光滑平整，無錯臺以及水平施工縫，整體重量較輕。但此技術(shù)中的部分設(shè)備也存在也許不足，在自動化程度以及混凝土施工的整體配合方面、現(xiàn)場的質(zhì)量監(jiān)測方面有待于進一步的提高。其中，振搗設(shè)備不能全面實行機械化，須加強人工用平板振搗輔助才能達到密實度要求，抹面壓光機械化程度低，使用大量的勞動力，這也是渠道襯砌設(shè)備需要改進的地方。

[1]韓其華，祝鳳山，朱琳.南水北調(diào)工程渠道機械化襯砌技術(shù)研制概況[J].水利水電科技進展，2006，226(1):44～45.

[2]李樹康，楊海波，韓其華，等.大型渠道混凝土機械化襯砌成型設(shè)備研制[J].南水北調(diào)與水利科技，2008，26(1):22～24.

[3]田志剛，宋玉田，安學軍.淺談大型渠道現(xiàn)澆混凝土襯砌[J].南水北調(diào)與水利科技，2006，84(4):60～63.