自行式渠道襯砌機在小型渠道施工中的應用探討

劉 江，李文強

(資陽市水務投資有限責任公司，四川 資陽，641300)

隨著水利行業的發展，水利工程在渠道襯砌方面的施工技術也逐漸成熟，渠道襯砌技術也逐漸向機械化、信息化、科學化轉變。目前國內水利工程小型渠道襯砌主要采用翻模逐層澆筑、分塊分段拉模傳統的施工工法，其特點是功效較低、施工成本高和施工質量難控制；采用自行式渠道襯砌機進行渠道襯砌作業時，其特點是工效高、成本低、質量可控和機械化程度高。本文主要通過毗河供水一期工程總干渠成都段地方灌溉渠恢復項目為例，分析、闡述自行式渠道襯砌機在小型渠道施工中的推廣和應用。

1 工程概況

四川省都江堰灌區毗河供水一期工程，是川中旱區重大民生工程，是國務院172項重大水利工程項目之一，也是四川省“再造一個都江堰灌區”工程的重點民生項目。工程由取水樞紐、輸水總干渠、充水渠及灌區骨干渠系配套工程等組成。其中總干渠第一流量段上段(設計流量為60m3/s)，位于成都市新都區、青白江區境內，該片區屬于成都平原，水系發達，農田灌溉渠眾多，本工程與農田灌溉渠存在有40多處交叉。施工完成后需對農田灌溉渠進行恢復，農田灌溉渠恢復項目為工程附屬設施，其特點是線路長，點位多，施工條件差。采用傳統的翻模逐層澆筑、分塊分段的拉模工法時，在同等產值下則存在人力投入較大、工效較低、施工成本較高、工程質量難控制等問題；采用自行式渠道襯砌機時，在施工成本、施工效率、施工質量和機械化程度上則更有優勢。自行式渠道襯砌機在渠道施工時具有一定局限性，其適用范圍為場地較平整，地形起伏不大，一般為土質或強風化巖石基礎。毗河供水一期工程總干渠第一流量段上段所經過的區域為成都平原區，較適合自行式渠道襯砌機使用。

2 傳統施工工法

傳統施工工藝：場地平整→測量放樣→溝槽開挖→底板澆筑→養護→安裝側模→側墻澆筑→養護→溝槽兩側回填。

場地平整，根據現場施工機械投入情況和分塊分段情況確定場地平整位置和面積。場地平整后再根據施工圖進行測量放樣，確定渠道軸線和結構尺寸。溝槽開挖一般采用小型挖掘機開挖與人工開挖相結合的方法，先采用小型挖掘機開挖成槽，并根據土質情況預留相應厚度的保護層，再采用人工對保護層進行開挖及基礎找平。渠道混凝土澆筑采用底板和邊墻分期分段澆筑成型，底板混凝土一般采用預留趾槽架立模板進行現澆混凝土，待底板混凝土齡期滿足要求后，再進行側墻的模板安裝，一般采用木模拼裝。側墻混凝土澆筑一般采用斗車與人工鏟運相結合方式入倉、小型振搗器振搗密實、人工抹面收光。渠道兩側由于空間小，一般采用人工回填夯實方式。這種傳統的渠系施工工藝的不足之處在于人力投入較大、工效較低、質量難控制。

3 自行式渠道襯砌機施工工法

3.1 工法特點

(1)采用挖掘機定型鏟斗一次性對渠槽開挖成型，開挖形成的斷面非常標準、不需預留保護層，線型美觀且工效較高。

(2)采用自行式襯砌機對底板及邊墻一次混凝土澆筑成型，整體性好，質量有保障，流水作業提高了作業效率。

(3)自行式襯砌機可采用柴油發電機作為行走及振搗的動力，整個施工過程不需架設施工用電線路，適用性強，降低了施工用電的安全風險。

(4)采用自行式襯砌機的施工現場無需安裝模板，減少了材料堆放場地，同時開挖過程中的棄土可直接運至指定的棄渣場，無需轉運。真正做到人走料清，減少了對周圍環境的影響，更環保節能。

3.2 適用范圍

(1)適用于大半徑曲線，現有渠道的平面曲線半徑均適用；

(2)適用于地形較平坦，縱向坡度小于30°；

(3)適用于土質或強風化巖石的地質條件，對于地質條件為巖石基礎的，需先進行巖石破碎，開槽滿足要求后也同樣適用；

(4)適用于施工段落連續長度在100m及以上渠道，自行式渠道襯砌機更能連續流水作業，施工效率更高。

3.3 工藝原理

開挖采用定型挖斗，可根據設計尺寸進行調整。溝渠開挖一次成型，施工前通過測量放線確定水渠平面位置，并確定挖機行走路線，開挖過程中再通過過程控制測量確定渠系縱坡。

自行式渠道襯砌機混凝土澆筑是整個施工工法的核心，混凝土澆筑原理是將混凝土通過機械進料斗裝入推進器后，由推進器再將混凝土推進至渠道定型模外壁所形成空腔內擠壓成形，渠道壓頂也同步擠壓成形。振搗密實則是通過附著式振動器對混凝土連續振動作業，來滿足渠道混凝土的密實度。自行式渠道襯砌機是通過渠道兩側安裝行走軌道和利用液壓油缸推料產生擠壓的反作用力達到自行行走和自動連續混凝土澆筑作業。

3.4 施工工藝流程及操作要點

3.4.1 施工工藝流程

場地平整→測量放樣→溝槽開挖→混凝土澆筑→人工抹面收光→設置沉降縫→養護。

3.4.2 操作要點

(1)場地平整：施工前對施工段落渠道的地面進行初步平整，根據渠道水流方向確定渠道縱向坡度。

(2)測量放樣：根據施工圖紙，對施工段落渠道中心及邊樁進行放樣，為控制渠道線型，直線段每隔20m進行一次測量放樣(曲線段測量放樣根據曲線半徑確定放樣間距)并及時做引樁和標出標高，再根據控制樁用白灰撒出渠道開挖輪廓線。

(3)渠槽開挖：根據渠道尺寸確定挖機定型挖斗尺寸，渠槽開挖采用挖機定型鏟斗一次成槽開挖方式。開挖前根據測量放樣定位樁和白灰確定開挖輪廓線，再根據開挖輪廓線和挖機寬度確定挖機作業行駛路線。挖機開挖作業時由專業技術人員指揮挖機沿確定的行駛路線倒退行駛作業，確保渠槽線型美觀。開挖過程中根據引樁標注高程和采用水準儀對渠槽開挖進行過程控制測量(過程控制測量以3m～5m為一個測段為宜)來確定渠系縱坡即可。

(4)混凝土澆筑：混凝土拌制采用集中拌制，專用混凝土運輸車運輸到施工現場，混凝土到達現場后其坍落度應控制在40mm～50mm之間。施工現場配備專門操作員操作自行式襯砌機作業，自行式襯砌機工作之前首先啟動附著式振動器為落料做準備，用混凝土輸送泵將混凝土輸送至進料斗內，當混凝土通過進料斗進入推進器后，啟動液壓泵、油缸開始做伸縮運動，由推進器將混凝土推進到渠道定型模外壁所形成的空腔內，定型模起作外模作用，將混凝土固定在渠槽壁上，通過液壓油缸的推力作用和振動器對混凝土連續地振動，將混凝土擠壓成型。

(5)人工抹面收光：自行式襯砌機澆筑成型后，由人工隨后進行二次抹面收光，收光的同時將線型進行修飾，保證渠道直線線型順直，曲線線型圓順。

(6)養護：混凝土澆筑完成并收面后6h內覆蓋塑料薄膜全封閉進行養護，當氣溫低于5℃時，不得對混凝土灑水養生，灑水次數以混凝土表面濕潤為宜。

(7)沉降縫設置：水渠每10m設置一處沉降縫，縫寬2cm，在渠道混凝土收完面強度達到設計要求后，由專業技術人員經丈量確定沉降縫設置位置，由人工利用專用的切刀切出沉降縫。將沉降縫內多余混凝土鑿除并用水沖洗干凈，填塞瀝青麻絮。

4 應用實例

自行式渠道襯砌機有全新的機械化系統，由行走系統、升降系統、布料系統、振搗系統、攤鋪整平系統、安全系統組成。襯砌機運輸至施工現場，在渠道設計開挖范圍兩側鋪設兩條10m～20m的軌道；按順序進行行走系統、攤鋪系統、振搗系統、安全設施及限位系統安裝，安裝調整后開始試運行。利用毗河供水一期工程總干渠一14+656.66～一16+259.77明渠段周邊截排水溝和灌溉農渠(截排水溝參數：渠身采用C15混凝土澆筑，厚0.24m，底寬0.5m，頂寬0.9m，溝深0.8m，每10m設置一道伸縮縫，縫寬0.02m)作為試驗點。以一天施工時間作為單位進行系統記錄，主要記錄內容為：①記錄一套自行式渠道襯砌機系統每天襯砌長度；②記錄一套自行式渠道襯砌機襯砌后的渠道成型、坡面修整，以及混凝土料的攤鋪、整平、壓實情況；③記錄一套自行式渠道襯砌機系統投入的人力情況。

經過兩個月的試驗及對記錄數據分析，通過自行式渠道襯砌機工藝與國內傳統的翻模逐層澆筑、分塊分段的拉模渠道襯砌方法對比和分析。在質量方面，傳統工法分兩次澆筑，先澆筑底板再澆筑邊墻，整體性較差，而且振搗時容易漏振形成蜂窩麻面和爛根的現象。自行式渠道襯砌機工法為整體澆筑，內有附著式振搗器不間斷振搗，通過振搗及反復擠壓后混凝土密實、整體性好，質量更可控；在工效方面，采用國內傳統工法，平均每人每天可完成1.4m，采用自行式渠道襯砌機工法可以達到平均每人每天8.0m，速度是傳統工藝的5倍多，工效更高；在經濟方面，傳統工法在保護層開挖和模板安裝方面都需要大量人工，人力投入較大，每完成100m渠道約需要70個工天，而采用自行式渠道襯砌機工法，機械化程度更高，每套系統只需布置2～3人配合即可，每完成100m渠道只需要17個工天，更節約成本。因此，無論從質量、工效還是經濟方面均是自行式渠道襯砌機工法要更勝一籌。自行式渠道襯砌機在毗河供水一期工程總干渠一流量段上段的截排水溝和灌溉農渠上得到了成功應用。同時自行式渠道襯砌機在保障工程質量，加快施工進度，節約施工成本上也得到了各參建單位的一致好評。

5 結語

通過以上的對比分析，自行式渠道襯砌機工法在控制施工質量、降低工程成本、提高施工工效等方面具有顯著的優勢，在今后的工程配套項目和小農灌溉項目施工中，應大力推廣。同時通過對自行式渠道襯砌機的運用和推廣，為水利工程渠道施工提供經驗和借鑒。