陡坡薄壁混凝土機械化襯砌施工技術研究

任 冰高秋艷

（中國葛洲壩集團第一工程有限公司 湖北 宜昌 443002）

陡坡薄壁混凝土機械化襯砌施工技術研究

任 冰1高秋艷2

（中國葛洲壩集團第一工程有限公司 湖北 宜昌 443002）

南水北調中線干線京石段應急供水工程第四施工標石渠段襯砌屬于陡坡薄壁混凝土襯砌，工程初期采用大模板臺車襯砌和常規滑模方法結合進行施工，效果不佳；通過技術創新采用自行滑模臺車施工技術進行施工，解決了陡坡混凝土成型難和施工效率低的問題。

陡坡薄壁；混凝土；機械化；襯砌施工

1 概述

南水北調中線干線京石段應急供水工程代建或直管第四施工標工程位于河北省保定市淶水縣境內，工程區為傾斜平原地貌形態。本工程明渠段總長 6398m，包括土渠段和石渠段兩部分，石渠樁號范圍為 438+500～439+300；440+400～441+800；渠段設計流量60m3／s，加大設計流量70m3／s，渠內設計水深4.3m。石渠渠底寬 11m～13m，內邊坡 1:0.75～1:0.5，縱坡 1/20000～l/18000。渠道兩側開口線以外均設置防洪堤或防護埝。石渠渠道過水斷面型式為梯形；采用混凝土襯砌，襯砌厚度邊坡、渠底均為15cm，襯砌高程至一級馬道。

2 國內外現狀分析

在國外，大型渠道機械化襯砌技術已有幾十年的發展歷史，其中以美國高馬克、意大利瑪森薩以及德國維特根等公司的產品最具有代表性。由于機械化襯砌具有混凝土均勻、密實性和表面質量好，而且施工速度快、工程壽命長、經濟效益好等特點，故國外的長距離、大斷面輸水渠道工程，大多采用機械化襯砌設備進行施工。

我國為了填補在大型渠道襯砌施工技術及設計標準等方面的空白，從2003年6月完成大型渠道襯砌成型機方案論證工作開始，大型渠道混凝土機械化襯砌設備研發和技術走上了“引進—消化—吸收—創新”的自主創新之路。2006年8月，“SCFM”“CCFM”“CDM”渠道襯砌成型設備通過了水利部綜合事業局組織專家進行的產品鑒定，填補了國內空白，使我國大型渠道機械化襯砌技術得到了跨越式發展。

現有國內外大型渠道機械化襯砌設備及技術所涉及的混凝土襯砌坡度較小，針對1:0.5或1:0.75的坡度，類似的陡坡機械化襯砌設備與技術難以適用。在南水北調工程中出現了較多類似陡坡薄壁襯砌邊坡的石方渠段，對于現有成熟的大型渠道機械化襯砌設備與技術而言，大型渠道陡坡薄壁機械化襯砌設備與技術還存在大量空白需要填充。

3 施工技術難點分析

3.1 襯砌面坡度大，混凝土成型困難

該工程石方渠道襯砌邊坡坡比為1:0.5和1:0.75，這種坡度已經遠遠超過普通混凝土襯砌設計坡度，若采用常規混凝土襯砌澆筑的方法進行施工，常態混凝土混凝土不能自然成型，混凝土自重狀態下的塌落引起的混凝土裂縫容易產生。要想解決成型困難的問題，須對混凝土配合比設計、成型方法進行優化。首先通過優化配合比，最大限度的減少塌落度，保證和易性，使混凝土在工程坡比情況下既不塌落，又能順暢入倉；南水北調干渠作為輸水構造物其混凝土面平整度及光潔度要求很高，通過對成型設備進行多次改進和創新，最終確定了滑模成型的方案。

3.2 壁薄素混凝土，裂縫防治成為質量控制的重點

該工程混凝土襯砌厚度薄、板面面積大、無鋼筋網設置，為混凝土裂縫防治增加了難度。15cm厚薄壁素混凝土板面結構本身抗拉應力能力較低，加之板面面積較大（約42㎡），其溫度應力和混凝土干縮應力累加效果更加明顯，63.4度的坡度養護保水難度進一步增加，養護及保溫工作稍有疏忽即容易形成裂縫。裂縫防治工作成為該項目的質量控制重點。

3.3 線性布置，長距離單位里程工程量小、施工效率低

渠道工程屬于線性工程，在長距離范圍內其單位里程工程量小，按6m一個板塊計算，每一個倉位循環僅有6.3m3混凝土，若采用常規施工方法施工，正常立模、澆筑、拆模的循環時間較長，每套設備每日完成混凝土澆筑量難以保證工期需要。

4 技術方案研究

4.1 施工總體布置

大型渠道陡坡薄壁混凝土機械化襯砌施工技術采用的新型設備自行滑模襯砌臺車有三個系統組成：滑模系統、行走系統、配套系統。如圖4.1所示（以1:0.75坡度為例）。滑模系統由滑模面板、滑輪及鋼大梁組成；行走系統由軌道、枕木、行走輪、調節螺桿及連接鋼架組成；配套系統由提升設備、溜筒、振搗平臺、抹面平臺及配電箱組成。軌道架立于一級馬道與渠底的軌道上，軌道平行于渠道軸線方向布設。混凝土在拌合樓集中拌合，混凝土攪拌車通過一級馬道直接運輸至臺車頂部，利用溜筒下料至滑模內，人工軟軸振動棒振搗，電動葫蘆或手動葫蘆提升滑模，人工收面壓光成型襯砌面。混凝土澆筑完畢后采用土工布覆蓋灑水養護。

圖4.1 自行滑模臺車側視示意圖

4.2 施工技術方案

4.2.1 滑模臺車施工工藝流程

基面驗收、校核基準線→滑模臺車安裝→施工準備→倉位驗收→混凝土澆筑→混凝土抹面、壓光→混凝土養護。

4.2.2 滑模臺車安裝

滑模臺車安裝前需精確測放出滑模臺車安裝的正確高度、位置及安裝中心線，并利用上、下兩條平行于渠道中心線的軌道作為基準線，以確保滑模臺車安裝的準確性。按照測放的滑模臺車位置點、中心線進行滑模臺車的安裝。滑模臺車上部和底部采用枕木固定輕軌，可在滑模臺車上增設防雨和防曬雨布。

4.2.3 滑模臺車運行

混凝土運至施工現場進行陡坡薄壁襯砌混凝土澆筑，澆筑機械采用滑模臺車。混凝土由攪拌車卸料至溜槽，再由溜槽卸料到溜筒入倉，混凝土卸入溜槽和由溜筒卸入倉內的自由高度控制在1.5m以下，入倉混凝土坍落度控制在10mm～20mm之間，入倉混凝土層厚控制在30cm～35cm，入倉后采用Φ30插入式軟軸振動棒進行振搗，待混凝土振搗密實后采用手動葫進行滑模臺車的提升；當滑模臺車提升至距渠底1.5m時，在滑模臺車下部搭設臨時施工平臺進行跟進抹面。

每層混凝土澆筑完畢后，及時進行抹面壓光工作，收面后混凝土表面應密實、平整、光滑、且無石子外露。采用人工抹面，抹面壓光次數為3遍，使混凝土在初凝前消除氣泡，混凝土表面平整、光滑、無抹痕，以保證混凝土表面平整度控制在8mm/2m以內。

待整倉混凝土全部澆筑完畢后，及時進行養護，采用土工布覆蓋灑水養護，以保持混凝土表面的濕潤性。根據實際情況應在6～18h之間開始養護，但在炎熱、干燥的氣候情況下應提前養護，養護期內始終保持混凝土表面經常濕潤性，防止混凝土的干縮裂縫。養護時間為28d。

5 結語

本工程施工中采用的陡坡薄壁混凝土機械化襯砌技術方案既是對施工設備的創新也是施工技術的新應用，并在工程施工過程中進行了成功應用，該工程經過了多次由國務院南水北調辦公室組織的各級質量監督和檢查，工程質量優良，滿足設計要求。該技術的成功應用，彌補了我國大型渠道機械化襯砌技術的欠缺，為今后類似工程提供了很好的借鑒和參考，具有較好的應用前景和推廣價值。

[1]大面積陡坡鋼筋混凝土屋面防滲漏施工.黑龍江水專學報-2005.32（1）

[2]渠坡混凝土機械化襯砌施工方法.山西水利科技-2009（4）

[3]淺談開孔聯鎖混凝土砌塊護坡施工技術.水電能源科學-2009（6）

[4]模袋混凝土施工的質量控制.山西建筑-2009.35（34）

TU75

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1007-6344（2016）07-0237-01