南水北調工程渠道混凝土襯砌機械化施工工藝

□ 辛春強（南水北調中線干線唐縣管理處）

南水北調渠道工程中，混凝土襯砌是最基礎、最重要的工作,其技術難度大、工序多、襯砌質量及進度在很大程度上決定著工程質量及進度。隨著技術發展，襯砌機械化施工工藝已趨成熟。下面以南水北調中線一期引江濟漢工程渠道2標段為例，詳述混凝土襯砌機械化施工工藝及其注意事項。

1 實例工程概述

南水北調中線一期引江濟漢工程渠道2標工程區位于江漢平原的腹地，樁號9+909～13+756段有長3.85 km的干渠，本段渠道渠頂高程為34.18m～34.15m，渠底高程為26.68m～26.57m，渠底寬為60.0m，渠道邊坡坡比為1∶2.0。渠道均采用C20現澆混凝土襯砌，抗滲等級為W6，襯砌范圍為過水斷面的渠底和邊坡，襯砌渠底厚8 cm，邊坡厚10 cm，其下均為15 cm厚砂石墊層。

考慮熱脹冷縮、混凝土本身收縮和不均勻沉陷等因素造成襯砌板的隆起或開裂，襯砌板設伸縮縫。采用通縫和半縫相結合的形式，橫縫（垂直水流方向）、縱縫（順水流方向）每隔4m設一道半縫，每隔12m設一道通縫；渠底兩坡腳縱向為通縫。通縫嵌閉孔泡沫板，頂部瀝青崁縫；半縫縫寬2 cm，縫深3 cm，采用經濟實用的瀝青作填縫料。

2 渠道襯砌混凝土施工

2.1 機械選型

渠坡混凝土襯砌采用“多功能振動碾壓式襯砌機”，該設備為滑模成型襯砌設備，主要包括：布料系統、攤鋪模板、振動壓實系統。該設備為軌道自行式，渠坡的角度靠軌道來調節，動力傳動方式為柴油發動機帶動液壓傳動。混凝土的攤鋪整平由布料系統完成，壓實采用襯砌機的振動壓實機進行，壓光由人工在壓光臺車上完成，養護作業在人工養護臺車。主要技術指標：攤鋪速度：8m2/min；最大攤鋪厚度：300mm。

2.2 削坡

先采用反鏟粗削，然后人工精削的施工方法。

削坡后的平整度應不大于1㎝／2m，當上覆砂礫料墊層時削坡后的平整度應不大于2㎝／2m。

2.3 墊層施工

根據設計和施工合同要求，規范施工，經監理驗收同意后，進入下一道工序。

2.4 混凝土攤鋪

混凝土在拌和站攪拌后，混凝土攪拌運輸車運至渠道襯砌工作面，由與襯砌機一體的布料系統布料，坍落度控制在3-5 cm。布置在襯砌機的前面，與工作主機一體。共有兩套布料系統，前部的布料系統，將混凝土基本均勻地灑布到襯砌工作面，由計量板控制下料量；兩套布料系統間的振搗棒將混凝土料振平，振平后部分斷面欠料；第二套布料系統第二次布料，填滿襯砌混凝土。

對襯砌攤鋪厚度的控制主要依靠攤鋪模板，在襯砌機組裝完成后，機器本身的高程通過電子控制室控制。在施工中，依據高程控制樁隨時測量攤鋪模板的位置及高程，不斷校核攤鋪模板的高程，精確攤鋪混凝土頂面高程。同時，工作人員在現場觀察攤鋪情況，對個別欠鋪的部位，操作布料系統重新補料，攤鋪模板二次整平襯砌表面，保證鋪料厚度在振搗后滿足設計斷面要求。

2.5 混凝土襯砌澆筑成型

根據襯砌機的襯砌速度結合設計圖紙渠道伸縮縫間距要求，分縫模板的位置應與通縫重合。渠道橫向通縫模板宜采用寬度與襯砌混凝土厚度相同、相互連接為整體的槽鋼作為側模；齒槽和坡肩模板優先采用定型鋼模板，并與渠道橫向通縫模板相連。采用壓設砂袋或預制塊等固定方法固定模板。混凝土襯砌施工過程中測量人員須隨時對模板進行校核，保證混凝土分縫順直。

①現場安排熟練的工人專人指揮布料；

②澆筑前要保證皮帶機的輸送帶干凈、濕潤，混凝土的垂直下落高度應小于1.5m；

③混凝土進入盛料箱后，開動螺旋輸料器均勻布置。開動振動器和縱向行走開關，邊輸料邊振動，邊行走。布料混凝土較多時，開動反轉功能，將混凝土料收回。布料寬度達到2～3m時，開動成型機，啟動工作部分開始二次振搗、提漿、整平。施工時料位的正常高度應在螺旋布料器葉片最高點以下，不應缺料；

④采用皮帶輸送機布料，襯砌機的側面設有分倉料斗，自行式滑動刮刀分料。施工中應設專人監視各分倉料斗內混凝土數量，及時補充，保持各料倉的料量均勻，防止欠料；

⑤坡肩、坡腳齒槽和周邊模板位置須人工輔助布料；

⑥應控制布料厚度，松鋪系數根據坍落度大小由試鋪確定。當坍落度為7～9 cm時松鋪系數宜為1.08～1.12之間；

⑦應控制振動碾壓時間，使混凝土不過振、漏振、欠振，達到表面出漿，不出現露石、蜂窩、麻面等；

⑧震動碾壓后板面上出現局部露石、蜂窩等現象時，應及時人工補料，當出現壅料時，應及時進行人工整平；

⑨當襯砌機行走前移時混凝土表面出現帶狀隆起，表明振動碾壓小車高度設置有誤或者出現軌道不平整，應及時調整，并重新碾壓；

⑩渠坡襯砌的頂部出現缺料、漏振時，應及時人工補料，并采用手提式平板振動器輔助振搗。

光整作業機構采用自動抹面機，為浮動式精修整器，連接在作業機構上。在振搗壓實機構的后面，數量為兩個，底面呈圓弧狀，有高度調整機構。振搗作業完成后，自動抹面機進行抹面作業。抹面時，對抹面機高程進行控制，保證下表面與襯砌頂面重合。抹面機同時有提漿的效果，使混凝土表面漿液均勻。

2.6 混凝土襯砌抹面壓光

抹面時，只要襯砌機完成碾壓后的工作面滿足磨光機的寬度即可進行機械抹面施工。抹面機與襯砌機的軌道是共用的，抹面機由抹盤和抹片兩部分完成抹面，抹盤有擠壓和提獎整平作用，抹片起壓光作用。抹面機通過支腿螺栓調節傾角，使其與坡面坡度保持一致，滿足坡面平整度要求。抹面順序應該從下至上進行，不能自上到下或者上下往返抹面。

當抹面機出現故障或抹光機收面后局部效果不理想時，及時進行人工抹面壓光。抹面壓光應由專人負責，并配備2m靠尺檢測平整度，混凝土表面平整度應控制在8mm/2m。人工采用鋼抹子抹面，一般為2～3遍。

初凝前應及時進行壓光處理，清除表面氣泡，使混凝土表面平整、光滑、無抹痕。襯砌抹面施工嚴禁灑水、撒水泥面、涂抹砂漿。

2.7 襯砌機施工中的注意事項

混凝土應連續、均衡、快速及時地從拌和樓運到澆筑地點，運輸過程中混凝土不允許有骨料分離、漏漿、嚴重泌水、干燥以及坍落度產生過大變化，夏季運輸設備應有遮陽設施，并盡量縮短運輸時間，減少轉運次數，減少溫度回升。因故停歇過久，已經初凝的混凝土應作廢料處理。在任何情況下嚴禁混凝土的運輸途中加水后運入倉內。

汽車運送混凝土必須遵循《水工混凝土施工規范》中的有關規定。運輸道路應保持平整。汽車行駛時嚴禁急剎、急轉彎及其它有損混凝土質量的操作。

邊坡襯砌混凝土攤鋪前，應對其底部土工膜進行濕潤，確保粘合性良好。振搗混凝土時，控制襯砌機行進速度，確保不過振，也不漏振。

待襯砌機移動后，及時在圖紙設計位置用振動的方法插入排水孔管，并清理干凈里面。然后再進行收面作業。

抹面壓光一般要進行三次，前兩次是粗抹面，受水分蒸發、混凝土收縮等因素，混凝土會有微小的裂縫現象，這就需要在初凝前抓住有利時機進行細收面。進行最后一次壓光，壓平表面凹凸處及微縫，保證在混凝土達到設計強度后，表面平整度誤差為±5mm以內。

2.8 伸縮縫

當混凝土達到25%～30%時，用鋸縫機鋸成，鋸縫深度按設計要求辦理。

混凝土板養生期滿后要及時填縫，填縫的灌注高度，夏天應與板面平齊，冬天宜稍低于板面。

①通縫可采取預留方法。按設計通縫位置支立模板，澆筑模板內混凝土，混凝土達到一定強度后，拆除模板，在混凝土立面上粘貼聚乙烯閉孔泡沫板和頂部2 cm的預留物（聚乙烯閉孔泡沫板、泡沫保溫板等材料），再澆筑聚乙烯閉孔泡沫塑料板另一側的混凝土，待伸縮縫兩側的襯砌混凝土達到一定強度后，取掉上部2 cm的預留物，填充聚硫密封膠。

②半縫及通縫均可采取混凝土切割機切割，宜先切割通縫，后切割半縫；先切割垂直渠道方向縫，后切割順渠道方向縫。

2.9 混凝土養護

由于渠道混凝土表面廣大，外觀質量尤為重要。所有混凝土應按經批準的方法或適用于當地條件的方法進行養護，連續養護時間不少于28 d，抗沖耐磨部位養護期應適當延長。薄膜養護：在混凝土表面涂刷一層養護劑，形成保水薄膜，涂料應不影響混凝土質量；再用草簾子或麻袋片覆蓋在上面，搭接部位應重疊10～20 cm，用磚石或方木將草簾子或麻袋片壓好。當日平均氣溫低于10℃時，要保溫、防凍。當日平均氣溫低于5℃時，不得灑水。在夏季或干燥氣候情況下提前養護，并延長養護時間。

3 結語

南水北調工程作為一個典型的線性世紀工程，渠道襯砌工程量占有比例很大，渠道的混凝土襯砌工程質量直接關系到工程的運行安全和外觀效果。通過在實踐中總結的渠道混凝土機械化襯砌工藝的標準化施工，滿足了設計標準和合同要求，并且在外觀效果和工程質量方面都取得了良好的經濟效益和社會效益，對全線及類似的線性渠道工程施工有很好的借鑒意義。