南水北調中線溫博段工程渠道襯砌機械化施工技術

□王志剛（南水北調中線建管局河南直管建管局）

□曹艷丹（河南省河川工程監(jiān)理有限公司）

1.工程概況

南水北調中線溫博段工程南起溫縣南張羌鄉(xiāng)馬莊村，與總干渠穿黃工程末端相連，北段止于博愛縣大沙河左岸約700m處，與焦作1段相連，全長27.12km，溫博段3標全長6.5km，設計樁號Ⅳ22+000～Ⅳ28+500，渠道過水斷面為梯形，渠底寬度21～22m，設計水深7m，堤頂寬5m，內坡1∶2.0，填方渠道外坡1∶1.5～1∶2.0渠道，渠底高程EL99.438～EL98.892m，渠底縱坡1∶29000，渠道為全斷面襯砌，渠坡襯砌厚度為10cm，渠底為8cm。全渠段采用復合土工膜防滲，在渠底及渠坡復合土工膜下均鋪設保溫板防凍。

2.施工材料及配比

南水北調中線溫博段工程渠道混凝土襯砌采用C20W6F150混凝土，強度保證率指標為95%，總堿含量≤2.5kg/m3。

根據相關技術要求及規(guī)定，所采用的施工材料均需從有生產資質的廠家中選擇確定最優(yōu)者供應材料。主要材料有水泥、粉煤灰、碎石骨料、外加劑、聚苯乙烯泡沫板、復合土工膜、聚硫密封膠、聚乙烯閉孔泡沫塑料板、軟式排水暗管等。渠道襯砌混凝土配比采用監(jiān)理工程師批準的混凝土配合比，見表1。

表1 混凝土配合比表

3.襯砌機械設備配置

根據渠道襯砌施工的需求，主要配置的機械為：混凝土布料機、混凝土抹光機、混凝土成型機、切縫機、土工膜焊接機等機械設備。

根據本標段渠道的坡長、坡度、墊層形式、施工部位等特點，選用的主要襯砌設備為山東興水水利科技產業(yè)有限公司生產的SM8000型渠道滑模襯砌機，PM1.2型渠道抹光機。

4.生產性襯砌試驗

在正式施工前先進行生產性襯砌試驗，對試驗室確定的混凝土配合比進行試驗性拌和，以便驗證混凝土的和易性、含氣量和坍落度等指標。

通過生產性襯砌試驗確定襯砌機行走速度、混凝土最佳塌落度、振搗時間、抹面壓光的適宜時間和遍數、混凝土切縫時間，確定輔助機械、機具的種類和數量，確定施工組織形式和人員配置，制定可操作性的施工組織方案。

5.混凝土機械化襯砌施工方法

5.1 基礎面處理

根據測量放線確定坡面坡腳、坡頂線，先由反鏟挖掘機削坡并預留10～20cm保護層，再用削坡機進行精細削坡，對于局部削坡機無法到達的部位，可用小型機械輔助人工施工。施工過程中應及時檢查、調整削坡機行走軌道，嚴格控制渠頂高程、渠底開挖高程及坡面平整度。防止超欠挖現象，使用2m靠尺檢查，將平整度控制在±10mm范圍內。

5.2 砂粒料墊層施工

渠坡砂礫料墊層采用粗砂，厚度為5cm，壓實后相對密度≮0.75。砂礫料用自卸車運至坡頂，用反鏟挖掘機配合人工，自下而上均勻攤鋪在坡面上，分別在坡腳、坡肩及坡面布設控制樁，順水流方向每5m布置一排，樁與樁間掛線連接將渠坡分成若干小塊，進行人工修坡，控制削坡厚度與平整度。坡面修整完成后，采用平板振動夯對坡面進行夯實，夯實時夯跡搭接寬度≮1/3板寬。夯實過程中人工對出現的坑洼及時找平，確保平整度合格。

5.3 保溫板鋪設

保溫板為聚苯乙烯板材，鋪設前應認真檢查，選用無破損、無凹陷，尺寸完整的板材。對于渠道坡腳齒槽部位，保溫板局部需要裁切的，采用裁紙刀切割，保證切割面順直。保溫板鋪設應平整，順直，保證板與板間緊密結合，不出現縫隙、空鼓等現象，保溫板采用8#鐵絲或冷拔絲制作的“U”卡扣從板面釘入坡面。鋪設復合土工膜之前再次對保溫板進行檢查，保證平整度在±10mm，板面高差在2mm以內。

5.4 復合土工膜鋪設

渠道采用二布一膜復合土工膜加強防滲，復合土工膜鋪設應在氣溫在5℃以上，風力4級以下，無雨天氣施工，按照流水作業(yè)順序分區(qū)進行，采用人工鋪設，鋪設時應力求平順，松緊適度，上游邊壓下游邊。幅間橫縫間距≮50cm,避免形成十字縫。

復合土工膜拼接采用熱熔焊法雙縫焊接，焊接前對焊接面進行清掃，做到無塵、無水，土工膜平行對正，兩幅之間搭接≮10cm,焊接機械采用TH-501型自動爬行焊接機，根據試驗結果，施工中一般溫度控制在180～260°之間，速度控制在2～3擋之間，焊縫處應無漏焊、虛焊和超焊。

土工膜鋪設完成后應及時進行混凝土襯砌施工。

5.5 混凝土襯砌施工

5.5.1 施工準備

渠道混凝土澆筑前，根據設計圖紙中襯砌板縱橫通縫位置確定分倉長度，倉號四周采用所示的結構縫位置，確定澆筑倉號長度，并在倉號四周架立槽鋼模板并加固牢靠，檢查和校對原材料規(guī)格和混凝土配料單各項指標，將襯砌機移動至倉號外調整至設計高程，校驗坡比。

5.5.2 混凝土運輸

渠道混凝土在拌和站集中拌制，用8m3混凝土罐車運至澆筑倉渠頂，由布料機入倉。

5.5.3 混凝土機械襯砌

混凝土澆筑前先調整襯砌機機架的坡比和高程，校核無誤后進行澆筑。混凝土運至現場后進行坍落度抽檢，坍落度控制在4～6cm范圍內。

澆筑過程中專人進行指揮，觀察鋪料情況，掌握好進料量和機械行走速度。布料小車移動速度控制在5m/min（確保各料倉均勻受料），并且各料倉積料厚度≥60cm。各受料倉積料完成后，開啟襯砌機行走系統進行攤鋪布料，每次移動布料寬度控制在50～60cm（根據受料倉積料情況確定），同時開啟振動棒振動，根據每次布料寬度控制振搗時間為0.5m/min。為確保邊角混凝土的密實性，在靠近模板邊緣及坡腳齒槽處要采用插入式振搗器進行振搗。

5.5.4 混凝土提漿及抹光

襯砌混凝土澆筑完畢后用抹光機配合人工及時進行抹面壓光，前后進行兩遍。一般抹面控制在1-2h（夏季）、2-3.5h（春、秋季節(jié)），人工抹面壓光可在第二遍機械抹面完成后30min內進行。抹面壓光過程用2m靠尺隨時檢測平整度，保證平整度偏差在5mm～2m以內。

混凝土抹光后立即采用塑料薄膜和保溫氈布進行覆蓋并灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于28d。

5.5.5 切縫及伸縮縫處理

根據設計圖紙中伸縮縫的分布位置，對澆筑完成的混凝土進行切縫，切縫時間一般在澆筑后20h左右（具體根據施工季節(jié)掌握），混凝土抗壓強度達到2MPa時進行，先用墨斗在需要切縫的位置打上線，用切縫機沿線切縫，控制好切縫深度以不損傷防滲土工膜為準，通縫深度控制在9cm，半縫控制在5～7cm，切縫速度不宜過快。

伸縮縫用聚硫密封膠填充，填充前先清除切縫內的雜物、灰塵，保持表面干燥。處理完畢后將攪拌均勻的聚硫密封膠膠體用注膠槍填充到伸縮縫內，最后用膩子刀將表面刮平。

6.結論

機械化施工大大提高了施工效率，顯著提升了襯砌混凝土的密實度、平整度。總之，渠道機械化施工質量好、效率高、施工可控性強、值得在類似大型水利工程中推廣。