灌區渠道混凝土襯砌機械的選用分析

□李 勇（河南省河川工程監理有限公司）

□段笑暉（河南省陸渾水庫灌溉工程管理局）

1.概述

渠道是由開挖或填筑或砌筑的輸水設施，是灌區工程灌溉排水系統的重要組成部分，灌區內渠道的安全運行直接影響到灌區工程效益和社會效益的發揮。渠道在灌區的各類工程中占據著比較重要的作用。作為輸水設施，它承擔著輸送水量、合理調配水資源的功能，因此，我們必須把對渠道認識提高到一個新的高度。

目前渠道全斷面混凝土襯砌作為渠道防滲、防沖的主要措施，在各類渠道中廣泛采用，它與渠道其它的防滲措施相比，具有防滲、防沖效果好，耐久性好，強度高，適應性強，防滲面糙率低等特點。

2.機械的選用

渠道混凝土襯砌施工機械方案主要有以下幾種：

2.1 渠道襯砌機

渠道襯砌機主要應用在國家大型水利工程施工中，如南水北調工程，它適應于大斷面、長距離渠道襯砌施工，對于混凝土襯砌過程中的送料、攤鋪、提漿、振實、整平等施工過程能夠實現全機械化。它具有自動化程度高，作業面規范，效率高等特點。渠道襯砌機適應于平原灌區，要求渠線平直，彎道少且曲率小，渠道沿線地形平坦，不適應于山區和丘陵灌區；同時工程造價高，機械設備一次性投資大，運行、維修、養護費用高，對人員素質要求高，在中小型工程施工中較難推廣使用。

2.2 混凝土滑動模板施工

混凝土滑動模板首先根據渠道混凝土襯砌形狀，制作模板形狀，然后采取滑動裝置，牽引或提升模板隨混凝土襯砌速度同步進行。在提升過程中完成提漿、振實等過程。它具有適應范圍廣，針對性強，作業面較為規范，效率較高，工程造價適中，機械設備投資小的特點。維修養護費用較低，比較適合中小型渠道混凝土襯砌工程。

2.3 平板振搗器施工

平板振搗器混凝土襯砌施工，它具有投資少，操作簡單，方便靈活，對人員素質要求低，維修養護費用少等特點，曾長期作為渠道混凝土襯砌中振搗的主要機械設備。但它在混凝土施工過程中存在有較大的問題，致使混凝土外觀及內部質量容易產生問題，因為渠道斷面多為梯形斷面，平板振搗器對渠道底部混凝土襯砌進行振搗可以達到和滿足設計要求；但渠道邊坡具有一定的坡度，一般渠道混凝土襯砌沒有外模板進行支護，混凝土在初凝前具有較好的和易性，在外力的振搗作用下會向下滑動，容易堆積在底部致使襯砌板面變形、鼓脹，影響渠道平整度和外觀，其混凝土的平整度主要靠砂漿抹面調整，對混凝土的耐久性和強度具有一定影響。

根據陸渾灌區處于河南省豫西淺山丘陵地區，屬丘陵灌區，地形復雜，選用渠道襯砌機造價高，相對于中小型工程難于承受；平板振搗器由于其施工后邊坡混凝土密實度和平整度不易滿足規范要求，具有一定的局限性，所以在最近的灌區續建與節水改造項目中選用滑動模板作為本次渠道混凝土襯砌施工中的主要施工工具。

3.滑動模板的設計及應用

滑動模板是現澆混凝土工程中機械化程度較高的活動連續成型施工工具，它主要是由模板系統、振搗系統、支架系統、提升系統等組成。模板系統應保持渠道混凝土表面平整，滿足渠道外觀平整度要求；振搗系統應保證混凝土振搗密實、均勻，使混凝土強度和密實度達到設計要求，滿足渠道防滲、防沖的要求；支架系統是滑動模板支撐部分，同時還起側向模板的作用，具有多次重復利用；提升系統是模板提升的主要裝置。根據滑動模板的特點，結合灌區渠道混凝土襯砌特點，共設計出3套滑動模板裝置，具體形式概述如下。

3.1 平板滑動式模板

該系統的模板是采用500～600mm寬平板鋼梁，要求具有較大剛度，平整度主要由鋼梁下部鋼板平整度控制，上部附加沙袋進行配重，防止振搗過程中混凝土產生的浮托力頂起鋼梁，造成混凝土表面坑洼不平，使混凝土平整度超標。支架系統采用兩根相距500mm的槽鋼（100mm×50mm×5mm）焊接而成鋼支架而成，它一方面具有較大的支撐面，保證支撐穩定，不會產生沉降變形，另一方面具有較大的剛度，保證側向混凝土面的平整，使混凝土伸縮縫外觀整齊、均勻、美觀；振搗系統采用80插入式振搗棒，用以保證混凝土振搗的密實度及強度要求。提升系統采用電動卷揚機結合滑輪組，用鋼絲繩牽引模板進行提升，邊提升邊振搗倉內混凝土進行混凝土襯砌。

3.2 平板振動梁滑動模板

平板振動梁滑動模板與平板滑動模板形式基本相似，由模板振搗系統、支架系統和提升系統組成。振搗模板系統是將平板滑動模板系統中模板和振搗裝置組合一體，在平板梁中間上部安裝一臺2.2kW偏心電機，使模板產生低幅高頻振動，通過模板傳遞震動力振動倉內混凝土，使之密實與平整。支撐系統和提升系統與平板滑動模板一樣。

3.3 滾動式振動模板

滾動式振動模板系統裝置與平板振動梁滑動模板相似，也是將振動系統與模板系統相結合。它的組合系統是3根Φ100的滾動鋼管組成品字形結構，下部兩根平行鋼管在提升裝置提升下可以沿支撐系統滾動行走，上部鋼管安裝一臺2.2kW偏心電機，產生低幅高頻振動，通過鋼支架傳遞給下部兩根平行滾動鋼梁，邊行走邊振搗倉內混凝土，使之平整和密實，滿足設計要求。

3.4 總結

以上3種滑動模板分別在灌區幾個標段渠道混凝土襯砌中進行了試驗，效果較好，各自存在有相應的優缺點。

平板滑動式模板是借鑒于南水北調工程上的施工經驗，具有操作簡單，容易掌握，混凝土強度和密實度保證率較高，但后續整平、抹面、壓光工藝對人員素質要求較高，混凝土外觀平整度保證率較低。

平板振動梁滑動模板是借鑒于公路施工經驗，操作簡單，混凝土強度和密實度保證率沒有平板滑動式模板高，振搗后混凝土平整度比平板滑動式要好，后期工藝對人員素質要求比平板滑動式稍低，混凝土外觀平整度稍高于平板滑動式模板。

滾動式振動模板是借鑒于公路上滾杠振搗器的經驗，操作簡單，便于施工，混凝土平整度率高，混凝土強度和密實度較高，后期工藝對人員素質要求稍低。

依據實驗效果，在工程實施過程中，我們建議選擇滾動式振動模板進行施工。而且根據其特點，結合渠道混凝土襯砌的設計要求，編寫了渠道混凝土襯砌施工工藝要求，用于指導渠道混凝土襯砌施工，效果較好，經過檢測，混凝土密實度、強度、外觀平整度均滿足設計及規范要求，而且施工速度快，并節省了施工成本。

4.結語

我們就是想通過自己的試驗，總結出一套適合在我們灌區內使用的渠道混凝土襯砌機械，力求采用較好的機械設備，確保工程施工質量，提高灌區渠道混凝土施工水平，達到較好的工程效果，更好地服務于灌區續建配套與節水改造工程，在工作實踐中貢獻我們自己的力量。