南水北調機械化渠道襯砌施工技術

汪小雷,李燕軍,杜耀斌

(中國水利水電第五工程局有限公司第五分局,成都,610225)

1 工程概況

南水北調中線一期總干渠漳河北～古運河南段中線建管局直管工程元氏Ⅱ段,位于元氏縣境內,起點在龍正村西,總干渠樁號196+997.1m,終點位于元氏縣與鹿泉市交界處,總干渠樁號212+180m。總干渠設計流量為220m3/s,加大流量為240m3/s,起點設計水位78.864m,終點設計水位78.174m,總水頭差為0.69m。渠道采用明渠自流輸水方案,梯形過水斷面,渠底高程72.864m～72.174m,設計底寬20.5m～25.5m。渠道過水斷面邊坡系數2.0～2.5,外坡為1.75～2.0,渠道縱坡為1/30000,設計水深6.0m,一級馬道(堤頂)寬5.0m,渠道過水斷面采用全斷面混凝土襯砌。現澆混凝土襯砌邊坡厚10cm,渠底厚8cm,混凝土等級為C20W6F150。

2 機械化襯砌施工

2.1 機械化襯砌機選型

渠道襯砌機是一種實施高效布料、平倉振搗、襯砌一體化的專用施工機械設備,適用于長距離、大斷面渠道襯砌施工。

根據本工程混凝土襯砌較薄、坡度較大等特點,為更好地控制混凝土施工質量,提高混凝土澆筑效率,降低施工成本,保證施工進度,采用機械化襯砌施工。施工機械為山東蒙陰(PHB-23000C)、山東水總(SCMF07)混凝土邊坡襯砌機各1臺。在實際施工過程中,這兩種型號的襯砌機存在較大的區別,對比分析見表1。邊坡襯砌機的布置見圖1所示。

表1 兩種型號的機械結構對比

圖1 渠道邊坡襯砌機布置

2.2 襯砌混凝土施工流程

采用襯砌機進行混凝土襯砌的施工流程見圖2。

圖2 機械化襯砌施工流程

2.3 渠坡混凝土襯砌操作要點

2.3.1 軌道鋪設前,對基礎進行夯實,保證基礎具備足夠的承載力,防止襯砌機運行時,軌道發生不均勻沉降,導致混凝土薄厚不均。

2.3.2 襯砌機對混凝土塌落度穩定性要求較高,供料連續。

2.3.3 襯砌施工過程中應經常檢查振搗棒的工作情況,如發現襯砌后的板面上出現露石、蜂窩、麻面或橫向拉裂等現象,必須停機檢查、修理或更換振搗棒,對已澆筑的混凝土進行處理。

2.3.4 應控制振搗時間,使混凝土不過振、漏振或欠振,達到表面出漿,不出現露石、蜂窩、麻面等。

2.3.5 襯砌機倉內應保持充足的混凝土拌和物,倉內拌和物料位應高于振搗棒20cm。

2.3.6 當襯砌機出現故障時,應立即通知拌和站停止生產,在故障排除時間內,如襯砌機內混凝土尚未初凝,可允許繼續襯砌。停機時間超過2h,應將襯砌機駛離工作面,及時清理倉內混凝土。故障出現后襯砌的混凝土,需進行嚴格的質量檢查,并清除分縫位置以外的澆筑物,為恢復襯砌作業作好準備。

2.3.7 坡肩、坡腳和周邊的施工要專人負責,采用人工輔助布料,插入式振搗棒或手提式平板振動器進行振搗。坡腳處要分兩次布料、振搗。插入式振搗棒振搗模板周邊時,行走不宜過快。對坡肩及坡腳的折線部分,應以靠尺定型,以使折角整齊、外觀美觀。對已經拆模的混凝土,要注意成品保護,防止邊角破壞。

2.3.8 渠道襯砌混凝土澆筑寬度約3m～4m時開始抹面壓光。第一次抹面時要安裝抹盤,對襯砌混凝土面進行平整和提漿,將裸露于表面的小石壓入混凝土中。首次抹面時,混凝土表面較軟,宜自坡腳至坡肩進行,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。初凝前,卸掉抹盤、用收光刀片進行收光。

根據澆筑時間、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。第二次抹面仍需使用抹盤,主要用于找平。抹面中,隨時用2m靠尺檢查混凝土表面的平整度,調整抹面機高度及斜度,保證抹盤底面與襯砌設計頂面重合,漿液厚度不得超過1.5mm。

第三次采用抹片抹面,提高襯砌混凝土表面的光潔度。

2.4 混凝土襯砌質量控制

2.4.1 厚度控制。襯砌厚度由襯砌機的液壓升降支腿和內置的模板進行調節控制,軌道鋪設的縱坡比率與渠道的縱坡比率一致。定期檢測襯砌機主機架繞度,保證坡面混凝土均勻。

在襯砌過程中,經常檢查襯砌厚度,如有誤差及時調整。具體方法:在襯砌機在待襯砌段定位后,鋪料前沿布料機每隔2m用直尺檢查一點,確保厚度誤差在±5%以內。

2.4.2 平整度控制。混凝土抹面壓光時,采用2m靠尺沿坡面總橫向檢測平整度,質量控制在8mm/2m以內;襯砌結束后再用2m靠尺檢查平整度,如發現超限時應及時采用人工抹面處理。

3 結語

影響襯砌混凝土質量的因素主要有原材料、設備、施工工藝等方面。從工程實踐情況來看,混凝土坍落度和設備性能的原因更為關鍵,二者相互制約,共同影響襯砌混凝土的強度、密實度、平整度和抗滲、抗凍性能等重要質量指標。振搗碾壓時的行走速度、行走遍數、振搗頻率以及人員配置、混凝土生產運輸、進料等環節對襯砌混凝土澆筑質量的影響也較大。由于大型渠道機械化襯砌在國內處于起步階段,尚未形成一套普遍適用的標準施工工法,因此在施工前要求針對不同的設備類型、渠坡地質條件等實際情況進行現場工藝試驗,以便確定更為合理的設備運行方案。