大型渠道混凝土襯砌關鍵技術

□陳敦剛（中國水利水電第十一工程局有限公司）

1 工程概況

南水北調中線一期工程焦作1段第2標段位于河南省焦作市,總干渠渠道采用梯形斷面，設計渠底寬度為21m，渠底高程98.57～98.11m，渠底內外邊坡1:2，一級馬道（堤頂）寬5m，渠道縱比降為1/29000。全區段采用混凝土襯砌，渠坡厚度12 cm，渠底厚度10 cm，混凝土襯砌強度等級為C20,抗凍標號F150,抗滲標號W6,在渠底及渠坡防滲復合土工膜下均鋪設保溫板。

2 渠道混凝土襯砌施工關鍵技術

2.1 復合土工膜施工

防滲層采用的復合土工膜幅寬為6m，上層、下層土工布接頭均采用自動縫合機縫合，中間的土工膜采用自動焊接機雙縫焊接，焊縫密封性采取充氣法檢測。

2.1.1 鋪設

土工膜鋪設時注意張馳適度，要求土工膜與保溫板面層務必吻合平整，避免土工膜的損傷。土工膜鋪設時要考慮焊機行走方向，縱、橫向土工膜搭接位置。

2.1.2 拼接

復合土工膜的連接分兩個程序進行，即下、上層土工布的縫接，中層膜的焊接。土工布的縫接用手提縫紉機、尼龍線進行雙道縫接，搭接寬度10 cm，縫寬1 cm；膜采用焊接工藝連接。為了施工方便，復合土工膜的焊接在施工現場進行。

2.1.3 縫合

復合土工膜上下層土工布縫合按照對搭→折疊底布→縫合→檢查→拉平→折邊→驗收程序進行。縫合使用手提式工業縫包機，縫線用3×3尼龍線，兩人配合，邊折疊邊縫合，折疊縫合寬度約5 cm；縫合結束后應仔細觀察所縫土工布，看有無空縫、漏縫、跳線，如若有不合格，應重新縫合。

2.1.4 焊接

土工膜焊接按照鋪設、剪裁→對正、搭齊→壓膜定型→擦拭塵土→焊接試驗→焊接→焊接質量檢查→對破損部位修復→復檢修復部分→驗收程序進行。焊接前，應先進行工藝試驗，確定焊機行走速度與焊接溫度。土工膜焊接工具以自動調溫（調速）電熱楔式雙道塑料熱合機、擠壓焊接機為主，塑料熱風焊槍作為局部修補用輔助工具，采用雙焊縫搭焊。焊接時，先用干凈紗布擦拭焊縫搭接處，做到無水、無塵、無垢，土工膜應平行對正，適量搭接；根據當時當地氣候條件，調節焊接設備至最佳工作狀態；在調節好的工作狀態下，做小樣焊接試驗；試焊接1m長的復合土工膜樣品；現場焊接試驗合格后，用已調節好工作狀態的熱合機逐幅進行正式焊接。

土工膜搭接時施工時，相鄰土工膜搭接應平行對正，搭接寬度適量，縫合要求松緊適度、自然平順，確保膜、布同受力；操作人員嚴格按照復合土工膜施工工藝試驗所確定的施工參數進行焊接，并隨時觀察焊接質量，根據環境溫度的變化調整焊接溫度和行走速度；不得出現虛焊、漏焊或超量焊；連接處兩層復合土工膜必須搭接平展、舒緩；焊接前，保證膜面干凈；底板土工膜焊接采用先焊橫縫后焊縱縫的方法，并合理規劃焊機行走方向，使土工膜采用焊接方式連成一體；定期檢查焊機熱熔烙鐵，皮帶壓輥，發現異物及時清理，保證土工膜焊接質量。

2.2 襯砌混凝土施工

面板混凝土澆筑由于澆筑面積大，且渠道襯砌邊坡為1：2斜坡，混凝土施工難度較大，要求在混凝工作度控制方面采取相應措施，滿足施工現場的要求。

2.2.1 混凝土配比優化

混凝土襯砌面板水分蒸發面積大，同時受到基礎及四周模板的約束，易產生早期裂縫，添加纖維可有效降低開裂風險，同時按照最優砂率法和最小單位用水量對混凝土進行試拌，并結合拌合物性能找出最優砂率，最小單位用水量及減水劑和引氣劑摻量，使混凝土配合比達到了較優效果。

2.2.2 混凝土拌和與運輸

混凝土拌合前，對本班次擬使用混凝土混合物材料，按照混凝土配合比進行室內試拌，對混凝土的和易性及工作度進行檢查，保證拌合物膠凝材料不變的情況下，根據粗細骨料超遜徑情況及含水率情況，對各種材料的配比進行計算或微調，由試驗室主任簽發配料單交拌合站進行控制。

采用拌合樓拌合混凝土時，按配料單嚴格控制配料，檢驗混凝土出機口坍落度是否符合規范要求，并經試驗人員核對后，決定是否調整配料單。澆筑前由試驗人員測定坍落度，并跟隨第一輛混凝土罐車至澆筑部位，測定塌坍落度損失，及時調整混凝土坍落度，保證混凝土運至現場就能入倉，減少等待時間。拌和物從拌和樓出料到入倉的時間一般控制為30-45min。

2.3 襯砌布料振搗機進行改進

襯砌機混凝土布料過程中下料口易出現堵料現象，在下料口側面增加兩臺附著式振搗器，布料過程中開啟附著式振搗器，保證襯砌機布料均勻。

襯砌機刮板與布料皮帶間隙調整，襯砌機刮板與布料皮帶過緊，會導致布料皮帶不能轉動，間隙過大，布料過程中漏漿現象嚴重，經調試，在布料口設置兩道刮板（一道為鋼制刮板，與布料皮帶間隙稍大，一道為橡膠刮板，緊貼布料皮帶），有效減少漏漿量。

混凝土澆筑面積大，厚度僅10～12 cm，布料平整、振搗、提漿較困難，增加一臺混凝土找平振搗提漿設備（采用方鋼焊接骨架，2根20槽鋼對焊作為刮尺，刮尺上安裝2臺平板振搗器作為振搗提漿設備，隨襯砌機上下左右行進。）混凝土襯砌機布料完成4m后，使用坡面混凝土找平振搗設備進行找平、振搗提漿。

2.4 抹光機行走桁架進行預拱設置及調試

襯砌抹面機桁架行走過程中易出現下垂撓度，在抹面機調試完成后，進行空載運行，測量確定桁架撓度，根據測量成果，對抹面機桁架預拱設置，有效避免因桁架撓度造成混凝土面表面平整度超標的現象。抹面機縱向行走過程中，調整好行走軌道高程，使抹面機能連續作業。

2.5 選擇合理時機采用機械對襯砌混凝土進行一次抹面

混凝土初凝時間為3h，混凝土襯砌機澆筑完成一幅1.20m寬度混凝土條帶布料時間需20min，混凝土找平提漿機在首段布料完成后1h后進行振搗提漿，混凝土找平振搗設備行進2～3m以上時，便采用抹面機進行抹面、收平、進一步提漿，首次抹面時，混凝土表面還比較軟，從下而上進行，抹面機的適易高度以剛好接觸到混凝土表面為好。在向下放抹面盤時，應先轉動磨盤、后下降落，抹光機每次移動間距為2/3圓盤直徑，在連續作業時能保證不發生漏抹、表面均勻一致為宜。

抹面機在第一次抹面過程中安排專人持2m靠尺進行檢測，不平位置及時找平。當混凝土開始初凝時，再用圓盤面重復抹面一次，以表面平整、水泥漿飽滿，表面無氣孔為宜。襯砌面的邊角、坡頂及坡底部位，抹面機不能達到時，由人工進行抹面和收光，兩側有邊模的位置，采用人工及時進行修理。

2.6 襯砌混凝土表面二次壓光摸面

用抹面磨盤對混凝土表面進行磨平以后，用手指輕壓混凝土表面，當表面發硬、但稍有痕印時，及時人工進行壓光處理，消除表面氣泡，使混凝土表面平整、光滑無抺痕。

過早不易壓光，會有劃痕；過遲會因局部的不平，抹不到的位置，表面發白，不美觀。壓光時間主要集中在混凝土襯砌后的3-5 h內進行，保證混凝土表面平整、光潔。

人工壓面摸光時，工人每人配一桿2m靠尺，在摸光過程中，時刻檢查混凝土表面平整度，控制混凝土表面平整度滿足8mm/2m的要求。

3 渠道混凝土襯砌關鍵技術控制效果分析

通過對渠道混凝土襯砌關鍵工序土工膜施工質量的控制和質量問題追朔，提高了施工技術人員對渠道襯砌工作各工序質量管控的認識，使土工膜鋪設時，與保溫板密貼，表面平順、無折皺，確保了襯砌面板混凝土厚度的均勻，避免了局部襯砌混凝土因土工膜折皺引起的厚度不達標現象，通過了南水北調建管單位多方面的檢查，同時，也減少了混凝土干縮引起的不均干縮裂縫現象的產生；對混凝土工作性能的優化，提高了襯砌速度，減少了混凝土表面出現氣孔和麻面的頻次；改進后的襯砌機，克服了因振搗、提漿時間過短而引起的混凝土表面含漿過少現象，保證了襯砌面板表面的密實、平順和光滑，采用二次抹面施工，減少了混凝土產生干縮和龜裂裂縫的產生，確保了混凝土外觀質量。改進后的工藝措施，使混凝土面板外觀質量滿足了設計及規范要求。

4 結語

南水北調中線一期工程焦作1段2標大型渠道混凝土襯砌通過關鍵技術控制，提高了施工工效、避免了窩工、返工現象的出現，對大型渠道混凝土襯砌施工有較好的借鑒作用。