小型灌溉渠道快速襯砌施工技術

王宏偉 中國水利水電第十一工程局有限公司

1 前言

渠道在水利建設中應用越來越廣，在國內較為典型的代表為南水北調工程。目前渠道主要有兩種作業方法：人工襯砌和機械襯砌，二者各有優劣。人工襯砌是最為傳統的施工方法，整個環節主要靠人工完成，人工完成支模、混凝土入倉、振搗、收面、拆模等環節，存在施工速度慢，材料浪費和質量難以把控的問題。但是施工靈活，施工準備簡單，使用小型工程施工。但是隨著工程建設發展，渠道襯砌設備也越來越多樣化，為適應設計要求和現場施工條件，進行了大量的改裝優化，機械襯砌越來越符合施工需要，大大提高了施工效率，取得了較好的經濟效益。

2 工法特點

自動一體成型機采用滑模技術，將模板安裝、人工整平、振搗、收面多個工序通過該設備一次完成。從材料使用考慮，取消了模板的使用，節約了木材，襯砌機在施工中的連續性非常強，能夠最大實現對混凝土的高效應用；同時模板都是采用統一定制，斷面尺寸都相同，而且混凝土振搗連續不會出現漏振等問題。工藝簡單、速度快：施工環節主要由機械控制，設備操作簡單，易于維護[1]。

3 適用范圍

本工法適用于小型排水渠道襯砌施工。

4 工藝原理

自進式梯形渠道襯砌機安裝有行走車，同時在車輛框架上安裝了送料、切縫裝置、梯形模以及配套的擠壓裝置。在具體施工時，襯砌機可以直接在溝渠內進行施工，送料裝置會將外界送入的混凝土均勻的分布在溝渠內地，而擠壓裝置則可以通過梯形模在溝渠內擠壓成梯形內壁，然后再通過切放裝置進行伸縮縫的設置。

5 工藝流程及操作要點

5.1 施工工藝流程

測量放樣→溝渠開挖（填筑）→墊層施工→混凝土襯砌→養護→填縫。

5.2 操作要點

5.2.1 測量放樣

根據既定設計圖，來做好整個排水溝平面的測量放樣，用全站儀或經緯儀界定中心定位樁和底坡交界樁，并在每間隔50m 的位置打上中心樁（彎道處間隔5m 釘樁）并編號，通過水準儀來對終點高程進行確定，然后再以中心線為準來確定邊線，用石灰劃線標示。

5.2.2 渠道填筑

渠道填筑利用就近田格整理開挖土方，按水平層鋪填，和具體現場試驗來對分層厚度和壓實數據進行確定。填料需要利用裝載機和反鏟倒運，然后再在人工的協助下開展攤鋪作業，因為整個斷面較小，壓實作業一般選擇反鏟或者手扶振動平板夯來作為壓實工具，夯壓方向平行于渠溝軸線。渠堤填筑不得順坡填筑，相鄰作業面相接采用斜面相接。

5.2.3 渠道開挖

渠道開挖采用CAT220反鏟一次開挖成型，為了快速高質量的進行溝、渠梯形斷面的開挖，定制與溝渠體型一致的鋼板與反鏟斗焊接實現一次開挖成型。局部土壤條件較差部位，人工配合進行溝、渠邊坡修整。

5.2.4 墊層施工

渠道底部設有5cm 砂卵石墊層。砂卵石通過三輪車運至施工位置，人工運至渠底，攤鋪平整拍實。

5.2.5 渠道襯砌

渠道襯砌采用一體成型機進行混凝土澆筑，不具備機械襯砌部位，采用人工襯砌，混凝土采用集中拌制，三輪車（履帶式運輸車或四驅混凝土運輸車）運至作業面附近。襯砌機工作時，60反鏟配合人工連續向進料口裝入拌和好的混凝土，振動設備同時工作，渠道襯砌斷面一次成型。襯砌機保持勻速連續工作，行走速度控制在1m/min左右，根據具體施工情況來合理調整，切實保障振搗質量的合格達標。同時在襯砌施工中必須不定期對襯砌小車振搗情況進行檢查，檢查有無蜂窩、麻面等不良問題，如果出現質量問題，需重澆筑振搗，以防止漏振，當出現壅料時，需人工整平，襯砌機振搗箱前應保持充足的混凝土拌和物，料位應高于振搗箱底面2cm～3cm。施工時在渠旁邊準備好鐵皮若干張，堆放混凝土以保證混凝土純度，也可避免混凝土的流失浪費。襯砌前如果渠床干燥起土，應先灑水濕潤，以避免澆筑好的混凝土板因水分過度流失表面出現細裂紋[2]。

5.2.6 收面養護

襯砌機過后，對部分渠道表面進行人工壓光收面，收面工作要求做到表面平整光滑，無石子外漏，無蜂窩麻面，達到密實、平整、光滑的要求。如果局部出現少漿，蜂窩，麻面，可以拌和高標號砂漿局部裹漿，用鋼抹子壓光。混凝土澆筑后18h～24h即應進行養護。養護采用地膜覆蓋的方法，制作U型骨架，固定在渠道兩側，上面覆蓋塑料膜，形成封閉空間。根據實際氣溫，表面適當灑水。

6 質量控制

6.1 質量控制標準

施工質量控制執行SL 677—2014《水工混凝土施工規范》和SL 703—2015《灌溉與排水工程施工質量評定規程》相關規定，混凝土襯砌渠道檢查項目和質量標準見表1。

表1 混凝土襯砌渠道檢查項目和質量標準

6.2 質量控制措施

（1）施工前必須依方案或作業指導書對參與施工人員進行技術交底，沒有交底不準施工。（2）嚴格執行項目部制定的各項管理制度以及下發的各項有關規定，按程序施工。（3）嚴格按照配合比拌合混凝土，禁止私自調整。混凝土運輸過程中嚴禁私自加水。（4）混凝土拆模后，要加強表面養護，養護時間不少于7d，始終保持混凝土表面濕潤。冬季還應特別加強對混凝土表面保溫措施的落實。

7 安全措施

（1）對施工人員進行安全防護教育，提高安全防范意識。（2）施工操作人員必須遵照規定施工操作，進入現場施工人員必須戴安全帽。（3）各種機械要有專人掛牌運行操作，專人負責維修保養，經常對機械的關鍵部位進行檢查，預防機械故障及機械傷害事故的發生。（4）現場施工必須符合“安全操作規程”的有關規定。

8 環保措施

（1）認真貫徹落實國家有關環境保護法律、法規，做好施工區域的環境保護工作。工程開工前編制環境保護措施計劃，在施工中嚴格執行。（2）嚴格遵守“工完、料盡、場地清”的原則，完成一處，清理一處，不留垃圾。（3）對施工道路及時進行維護，減少道路揚塵。（4）機械車輛使用過程中加強保養，防止油料泄漏污染環境。（5）施工作業現場隨時清理，現場配置垃圾箱，場地干凈平整，無積水，無雜物，無垃圾。

9 效益分析

傳統的襯砌機體積較大，存在對施工場地要求高、拆裝轉運調試復雜。自動一體成型機體量小，整體倒運方便，操作簡單。最重要的是該設備提高了渠道襯砌施工的機械化程度，簡化了施工工藝，實現了混凝土襯砌的連續作業。該設備體現了機械化和自動化的概念，有效提高了渠道襯砌施工的質量和速度。對于類似項目的施工有很大的借鑒意義。

10 應用實例

鄱陽縣2017 年度高標準農田建設項目EPC（設計采購施工）Ⅱ標。

10.1 工程概況

鄱陽縣2017 年度高標準農田建設項目EPC（設計采購施工）Ⅱ標總承包項目部位于江西省上饒市鄱陽縣饒豐鎮和三廟前鄉。建設總規模9.33萬畝，施工時段為2017年11月15日到2018 年3 月21 日。根據設計要求，本項目需新建渠道210km，其中混凝土襯砌渠道60km，渠道均勻分布在當地格田內部。斗渠渠道底寬600mm，開口1300mm，深度700mm，坡比為1∶0.5。農渠渠道底寬400mm，開口1000mm，深度600mm，坡比為1∶0.5，混凝土厚度12cm。

10.2 施工情況

跟現場測量結果和當地格田高程，大部分渠道高程大于格田，高于原有地形，需先進行土方回填，然后在回填面上開挖渠道。項目于2017 年12 月份開工，作業區剛完成水稻收割，由于當地農田為水田，作業區表面覆蓋50cm左右腐殖土，且存有積水，因此混凝土運輸和施工困難較大。當地位于屬亞熱帶地區，具有大陸性季風氣候特征，雨量充沛，受降雨和新年影響，合同要求2018 年3 月底完工，工期短暫，施工強度大。同時江西省地區高標準農田普遍開始建設，勞務人員數量緊缺，按照傳統人工施工，已經難以按時履約。

我方通過實地考察，同時征求業主、設計、監理和現場施工人員意見，確定了采用襯砌機施工的方案。由于市場上設備不滿足本項目施工要求，項目聯系廠家，針對本項目，共同制定襯砌機設計方案，以及后續輔助工作。

項目開工前，項目部聯合廠家根據渠道斷面重新設計襯砌機尺寸，在廠家進行運行調試，保證襯砌機正常工作。然后再進行生產性試驗，前期做好的配合比與設備不匹配，渠道襯砌表面不光滑，麻面露，設計、監理、廠家和項目部共同研究討論，認為碎石粒徑較大，設備在振搗過程中難以使混凝土密實均勻。實驗室調整配合比，將碎石粒徑由5mm～20mm 調整為5mm～10mm，經過現場試驗，滿足現場生產需要。

混凝土由拌合站嚴格按照設計配合比施工，混凝土為干硬性混凝土，使用平板車運至中轉區域，由于作業面為水田，選擇履帶式運輸車運至作業面，再使用反鏟將混凝土倒至襯砌機。

每臺混凝土襯砌機班組由5 人組成，設備操作人員1 人，軌道安裝人員1 人，缺陷修補人員1 人，切縫人員1 人，混凝土入倉1人。施工過程嚴格按照操作過程進行施工，設備運行參數控制在40m/h～60m/h。在設備運行過程中，班組人員緊跟設備，各司其職。完成的渠道襯砌及時使用地膜覆蓋養護。

10.3 工程質量評價

自動一體成型機應用過程中，業主、設計和監理多次到現場進行檢查，成型的渠道斷面尺寸標準，誤差較小，混凝土表面光滑密實，混凝土渠道質量達到設計要求，受到業主、設計和監理表揚。

11 結束語

綜上所述，為了進一步促進渠道襯砌施工質量及施工效率的提高，在當下應該重視對機械襯砌施工技術的研究和應用，有效把握整個工藝流程和施工技術重點，并做好施工中的質量安全控制，為水利工程建設行業做出有效貢獻。