削坡機(jī)在引水明渠邊坡精削坡施工中的應(yīng)用

鄧小飛

（中國電建集團(tuán)中國水利水電第十二工程局有限公司，杭州 310000）

1 工程概述

廣西馱英東水庫灌區(qū)干渠工程總長64.21 km，共有引水明渠29 段，長46.29 km，占比達(dá)到73.0%，建筑物的設(shè)計級別4 級，設(shè)計的合理使用年限30年，渠首設(shè)計流量14.21 m3/s，加大流量17.76 m3/s。引水明渠渠身主要為梯形斷面，隨著引水明渠沿線的分水閘分流，斷面尺寸逐漸變小，底寬由2.5～1.2 m，渠深2.5～1.5 m，共有5種斷面型式變化，邊坡為1∶1.5，設(shè)計底坡為1/3000，明渠開挖的斷面平整度尺寸允許偏差值±3 cm。

2 削坡機(jī)使用目的

由于該工程的總工期較短，任務(wù)重，對渠坡開挖的平整度質(zhì)量要求高，且引水明渠是影響該工程發(fā)揮效益的關(guān)鍵目標(biāo)施工點(diǎn)，因此開工初期通過調(diào)研其他引水渠道工程，若采用傳統(tǒng)的人工削坡則不能滿足施工進(jìn)度需求，而且還存在施工投入大，施工質(zhì)量難以保證等缺點(diǎn)。所以在馱英東干渠引水明渠工程中選用削坡機(jī)進(jìn)行施工是必然的趨勢，在一定程度上能夠縮短工期，提前發(fā)揮本工程的社會效益，達(dá)到施工效率高，施工質(zhì)量滿足設(shè)計要求，節(jié)省成本的目標(biāo)。

3 削坡機(jī)結(jié)構(gòu)組成及使用特點(diǎn)

3.1 削坡機(jī)結(jié)構(gòu)組成

引水明渠削坡機(jī)結(jié)構(gòu)主要由桁架系統(tǒng)、削坡刀片系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)、傳送帶系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)等部分組成

桁架系統(tǒng)是削坡機(jī)的基本構(gòu)架，能夠保證削坡機(jī)在削坡過程中的削坡斷面滿足設(shè)計要求。削坡刀片系統(tǒng)的削坡刀片采用的鉻鉬硅錳鋼加工而成[1]，在使用過程中不容易發(fā)生磨損，而且使用壽命長。在施工過程中循環(huán)式刮坡刀片配合在頂端安裝的電動機(jī)聯(lián)合使用，由下往上的進(jìn)行削坡施工，從而能夠做到削除保護(hù)層、松土、整平的連續(xù)性作業(yè)，削坡機(jī)削出的土直接通過傳送皮帶運(yùn)送至引水明渠的渠頂?shù)缆飞希瑥亩_保了削坡的表面平整度滿足設(shè)計要求，坡面也沒有浮土。軌道系統(tǒng)主要是在引水明渠混凝土底板面上鋪設(shè)兩條工字鋼，鋪設(shè)軌道能夠使削坡機(jī)勻速前進(jìn)，在保證施工質(zhì)量的前提下，提高了施工速度和整體性。

3.2 削坡機(jī)使用的特點(diǎn)

削坡機(jī)主要適用于渠坡坡比固定且長距離的引水明渠中，渠道兩側(cè)坡面土方開挖保護(hù)層厚度宜在15 cm 左右[2]，能夠一次性削坡成功，削坡的精準(zhǔn)度高，平整度誤差范圍滿足設(shè)計±3 cm的要求，而且削坡機(jī)在電器控制系統(tǒng)下能夠平穩(wěn)的勻速前進(jìn)具有連續(xù)性施工的特點(diǎn)有效的縮短施工工期和提高施工效率，很好地適應(yīng)長距離引水明渠削坡施工。

4 削坡機(jī)的施工應(yīng)用

4.1 削坡機(jī)施工工藝流程

引水明渠初步開挖成型100 m后既可進(jìn)行削坡施工，開挖的渠坡面預(yù)留保護(hù)層10～15 cm的厚度，渠底基礎(chǔ)直接開挖至設(shè)計基礎(chǔ)面，經(jīng)過監(jiān)理工程師驗收合格后澆筑渠底混凝土，作為削坡機(jī)鋪設(shè)軌道系統(tǒng)的行走工作面。則可以一邊開挖一邊削坡施工，形成流水作業(yè)施工，削坡完成后的渠坡面可以馬上進(jìn)行混凝土澆筑施工。具體的削坡機(jī)施工工藝流程如圖1[3]所示。

圖1 削坡機(jī)施工工藝流程圖

4.2 渠道初步開挖

本工程渠道開挖主要采用機(jī)械施工，在渠道開挖施工前按設(shè)計圖紙對渠道進(jìn)行清表，對存在的雜草、樹根、腐殖土、垃圾清理干凈，清表厚度為30 cm，遇到淤泥層的直接清除干凈。渠道表土清理完成后，由測量人員根據(jù)設(shè)計圖紙的渠道開挖邊線和渠道中心線的位置放樣出來，并撒上石灰線。然后采用挖掘機(jī)進(jìn)行渠道的土方前期開挖，在前期開挖過程中測量人員應(yīng)對渠道輪廓邊線和渠道中心線進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)渠道的中心線偏離軸線或渠道輪廓邊線超出設(shè)計要求時，及時要求進(jìn)行修整或返工處理。待渠道斷面尺寸初步成型后再由測量員將預(yù)留保護(hù)層厚度10～15 cm的邊線位置和渠底基礎(chǔ)高程位置放樣出來，并在渠坡保護(hù)層厚度的邊線撒上石灰粉。然后再將挖掘機(jī)的斗齒改造成平板狀先對渠底進(jìn)行刮平施工，在對渠底基礎(chǔ)進(jìn)行刮平施工過程中由測量人員每隔5～10 m段對渠底高程進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象，確保渠底基礎(chǔ)的高程位置和平整度滿足設(shè)計要求，刮平施工完成后若渠底存在浮土、草皮、樹葉應(yīng)由人工進(jìn)行清除施工，經(jīng)“三檢制”和監(jiān)理工程師驗收后方可進(jìn)行下一道工序的施工。

4.3 渠道底板混凝土澆筑

由于每一段渠道底寬、渠深和渠坡坡比是固定不變的，所以每100 m一個單元開挖驗收通過后，由測量人員將渠底邊線寬度放樣出來，然后工人根據(jù)放樣的邊線架設(shè)渠底兩側(cè)的輪廓模板并加固，在進(jìn)行渠底基礎(chǔ)底板混凝土澆筑施工時采用混凝土罐車配合溜槽直接溜入倉面，澆筑厚度10 cm，人工扒平后采用平板振搗器振搗施工，待混凝土表面出現(xiàn)一層薄而均勻的氣泡后停止振搗，在初凝之前再由人工對其表面進(jìn)行收面壓光處理，壓光處理不少于4 次。初凝后及時覆蓋養(yǎng)護(hù)毯并灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)過程中確保養(yǎng)護(hù)毯保持濕潤，養(yǎng)護(hù)時間不得少于28 d。同條件養(yǎng)護(hù)的混凝土試塊強(qiáng)度滿足要求后方可進(jìn)行下一道工序施工。

4.4 鋪設(shè)軌道系統(tǒng)

鋪設(shè)軌道系統(tǒng)。渠底基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度C20 后，方可進(jìn)行鋪設(shè)軌道系統(tǒng)施工。鋪設(shè)軌道系統(tǒng)主要是在底板面上沿著水流方向鋪設(shè)兩條相互平行的工字鋼。根據(jù)測量人員標(biāo)記的行走路線鋪設(shè)軌道，始發(fā)段宜選擇在渠首的直線段作為削坡機(jī)出發(fā)位置。由于每一段明渠渠底寬度是固定不變的，在渠道直線段的位置鋪設(shè)兩條平行工字鋼的寬度距離也是保持一致，每一條工字鋼由2 m一小節(jié)拼接組成，拼接部位采用卡環(huán)固定，最先搭設(shè)20 m 左右。然后采用定制的骨架對軌道進(jìn)行固定，固定后測量人員再次校核調(diào)整鋪設(shè)軌道的誤差控制在允許范圍之內(nèi)，后續(xù)在削坡機(jī)前進(jìn)過程中循環(huán)鋪設(shè)軌道。遇到渠道轉(zhuǎn)彎段時，由測量人員將行走軌跡放樣出來，然后再采用提前加工成0.5～1 m一小節(jié)的工字鋼沿著放樣的軌跡路線拼接，對于存在拼接縫的位置則根據(jù)縫的大小制作木頭銷子嵌入縫內(nèi)，以便削坡機(jī)能夠順暢的通過轉(zhuǎn)彎段。

4.5 削坡機(jī)就位

削坡機(jī)的就位采用25 t汽車吊將削坡機(jī)整體起吊后先放置在固定好的軌道系統(tǒng)上。削坡機(jī)底部兩側(cè)均安裝了滑輪，放置過程中應(yīng)注意觀察滑輪是否平穩(wěn)放置在兩條工字鋼軌上，削坡機(jī)就位完成后再檢查削坡機(jī)的各部位零件是否完整或松動的現(xiàn)象，并及時做好維護(hù)和加固處理。經(jīng)檢查沒問題后方可啟動電器控制系統(tǒng)進(jìn)行削坡機(jī)的整車聯(lián)動初調(diào)試工作，在調(diào)試過程中應(yīng)注意觀察滑輪轉(zhuǎn)動是否靈活，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

4.6 削坡機(jī)調(diào)試

削坡機(jī)就位完成后開始調(diào)試，先對削坡機(jī)刀片系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，削坡機(jī)刀片系統(tǒng)主要是靠桁架結(jié)構(gòu)上的對拉螺絲桿件的伸長或縮放來調(diào)整刮坡的坡比、高度和刀片下放刮坡厚度符合設(shè)計要求，刮坡刀片下放厚度由測量人員跟蹤檢查，這樣才能確保削坡厚度是否滿足設(shè)計要求。削坡機(jī)刀片系統(tǒng)調(diào)節(jié)完成后可以開始對削坡機(jī)的整體進(jìn)行調(diào)試，啟動發(fā)電機(jī)系統(tǒng)給電器系統(tǒng)提供電源，然后操作電器控制系統(tǒng)上的相應(yīng)按鈕，觀察削坡機(jī)的傳送帶系統(tǒng)、削坡機(jī)刀片系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)及各部位的電動機(jī)是否能正常工作，調(diào)試工作完成后方可開始削坡施工。

削坡機(jī)就位及調(diào)試操作見圖2。

圖2 削坡機(jī)的就位及調(diào)試操作

4.7 削坡機(jī)施工

削坡機(jī)的調(diào)試工作完成后，由測量人員將渠坡保護(hù)層厚度的邊線放樣出來，然后通過電器控制系統(tǒng)操作削坡刀片系統(tǒng)開始對渠坡削坡施工，然后按電器控制系統(tǒng)上的前進(jìn)按鈕，削坡機(jī)就能在軌道系統(tǒng)上向前行駛，削坡機(jī)始終保持在削坡的沿線點(diǎn)上。削坡出來的浮土、浮渣直接由傳送帶系統(tǒng)傳送到施工道路路面上，削坡完成后由裝載機(jī)配合自卸車完成路面的浮土、浮渣清理工作。削坡施工過程中由測量員及時復(fù)核是否滿足設(shè)計要求，若不合格則操作電器控制系統(tǒng)上的退后按鈕重新進(jìn)行削坡處理，確保削坡的平整度達(dá)到設(shè)計要求。可按上述要求連續(xù)進(jìn)行削坡處理施工，為了各工序之間能夠很好的銜接形成流水作業(yè)施工，削坡完成的工作面與渠坡混凝土作業(yè)面的距離不少于200 m，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。削坡完成后的面貌見圖3。

圖3 削坡完成后的面貌

4.8 削坡面質(zhì)量檢查

（1）設(shè)計要求。渠道開挖設(shè)計質(zhì)量要求，首先應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行測量放線，在進(jìn)行開挖和修整過程中嚴(yán)格控制渠道基槽斷面的高程、尺寸和平整度，且偏差應(yīng)符合表1要求。

表1 渠槽開挖的允許偏差值cm

渠道在開挖過程中應(yīng)按設(shè)計定好渠線中心線樁，測量好高程，確定兩側(cè)開挖線。采用機(jī)械開挖，先粗略開挖至接近渠底，將中心樁移至渠底，進(jìn)行測量后挖完剩余的土方。然后每隔5～10 m挖出標(biāo)準(zhǔn)斷面作為控制的基礎(chǔ)表面，然后自上而下開挖，最后再根據(jù)斷面樣板逐段檢查，反復(fù)修整，達(dá)到設(shè)計要求。

（2）現(xiàn)場削坡質(zhì)量檢查。根據(jù)設(shè)計要求，削坡機(jī)每完成一個單元工程（100 m）后對渠坡的質(zhì)量進(jìn)行檢查，每10 m 抽查一個斷面，采用2 m 的直尺進(jìn)行檢查，隨機(jī)抽檢10 個單元工程，主要抽檢渠頂高程、渠底及內(nèi)邊坡平整的質(zhì)量。每個單元的檢查情況見表2。

表2 渠坡面檢查情況匯總表cm

4.9 渠坡混凝土澆筑

先由測量人員將渠坡混凝土澆筑的邊線和襯砌厚度放樣出來，再由施工人員打入定位插筋和拉線固定牢固，確定好渠坡開始澆筑起始段的位置，并立好10 cm高模板，采用跳倉澆筑方法，然后根據(jù)設(shè)計圖紙的要求每5 m 一段設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，便于后期結(jié)構(gòu)縫止水的施工。渠坡混凝土由混凝土罐車運(yùn)至施工現(xiàn)場，采用20 t 汽車吊配合吊罐將混凝土吊入倉面，然后再由施工人員對渠坡的混凝土進(jìn)行找平處理，找平處理完成后用平板振搗器對渠坡混凝土進(jìn)行振搗，振搗時間約15 s，若渠坡混凝土面出現(xiàn)凹凸起伏現(xiàn)象時由施工人員進(jìn)行磨平或補(bǔ)料處理。混凝土面出現(xiàn)泛漿后再進(jìn)行壓光收面，壓光收面不得少于4 次。混凝土初凝后覆蓋養(yǎng)護(hù)毯并灑水養(yǎng)護(hù)，表面保持濕潤，養(yǎng)護(hù)時間不少于28 d。

4.10 延續(xù)削坡施工下一個工作面

根據(jù)開挖單元工程的劃分，每施工完一個單元后，可按上述削坡機(jī)工藝的流程連續(xù)進(jìn)行削坡處理施工，為了各工序能夠很好地銜接起來形成流水作業(yè)施工，削坡完成的工作面與混凝土作業(yè)面之間的距離可根據(jù)實(shí)際情況做出調(diào)整。

5 削坡機(jī)的應(yīng)用效果及推廣應(yīng)用

5.1 削坡機(jī)的應(yīng)用效果

在斷面尺寸不大的長距離引水明渠中，渠坡坡比固定不變的情況下可以運(yùn)用削坡機(jī)同時對兩側(cè)的渠坡進(jìn)行削坡處理施工。削坡的平整度精度高，誤差總體控制在1 cm之內(nèi)，表面無浮土、浮渣，施工速度快，表面美觀光滑等優(yōu)點(diǎn)。也為后續(xù)渠坡混凝土澆筑施工提供了良好的基礎(chǔ)面，保證了渠坡混凝土厚度一致，防止混凝土使用量超多和成本增加。

削坡機(jī)在削坡過程中只需要1 人操作機(jī)械即可，不需要投入更多的人員，而且每天可以削坡100 m，是傳統(tǒng)的人工削坡施工速度的4倍以上，因此采用削坡機(jī)技術(shù)具有較好的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，在一定程度上也節(jié)省了工時臺班[4]。

5.2 削坡機(jī)的推廣應(yīng)用

通過馱英東干渠工程引水明渠削坡機(jī)施工技術(shù)的成功應(yīng)用，得到的直接效益是工期縮短、管理費(fèi)用降低、早投產(chǎn)早受益、灌溉片區(qū)也能獲得實(shí)實(shí)在在的利益，效益十分顯著。

6 結(jié)語

綜上所述，在長距離引水明渠中采用削坡機(jī)進(jìn)行削坡施工，有效地解決了施工質(zhì)量要求高，工期緊，費(fèi)用高、任務(wù)重等施工難點(diǎn)。而且本削坡機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，操作安全，維修方便，工作可靠，一次成型，實(shí)現(xiàn)了削坡工作的機(jī)械化、程序化、標(biāo)準(zhǔn)化、連續(xù)化作業(yè)工作的目的，能夠得到顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，可大力的推廣本工程的削坡機(jī)施工技術(shù)。