浅谈南水北调渠道衬砌混凝土机械化施工技术

张磊闫浩丁晓飞赵伦

张磊闫浩丁晓飞赵伦

（南水北调中线干线涞涿管理处河北涿州072750）

摘要按照传统混凝土浇筑方法，渠底混凝土浇筑需分成条带再分块浇筑，渠道边坡要分块采用模板浇筑，无论从资源投入、工效还是质量达到设计要求都有相当大的难度，渠道机械化衬砌施工技术的应用，正好解决了这个难题，采用机械化作业，不仅提高了工作效率，而且更好的保证了施工质量，值得在相关大型渠道施工中推广和应用。

关键词渠道衬砌混凝土机械化施工

Discusssouth-to-northwaterpersionchannelliningconcretemechanizationconstructiontechnology

Zhanglei,YanhaoDingXiaoFeiZhaoLun

(south-tonorthwaterpersionmiddlerouteLaizhuadministrationhebeizhustate072750)

Pickaccordingtothetraditionalconcretepouringmethod,canalbottomconcreteplacingshouldbepidedintostripandblockcasting,channelslopetoblockthetemplatepouring,nomatterfromresourcesinvestment,efficiencyandqualitytomeetthedesignrequirementshadgreatdifficulty,channelsmechanizedliningconstructiontechnologyapplication,justsolvedthisdifficultproblem,themechanizedoperation,notonlyimprovetheworkefficiency,andbetterensuretheconstructionquality,beworthintherelatedlargechannelconstructionofpopularizationandapplication.

Keywordschannelliningconcretemechanicalconstruction

1、工程概况

南水北调中线一期穿黄工程Ⅲ标北岸连接明渠主要由北岸河滩明渠、北岸连接明渠组成，全长约9.97km。按照设计图纸所示，本标段衬砌断面为9.03m、9.19m两种高度，内侧衬砌边坡长度为22.23m、22.63m两种。本标段渠道衬砌施工主要由保温板、土工膜、纤维混凝土组成。设计要求的混凝土表面平整度不大于8mm。

2、施工方案、设备比较

南水北调沿线工程绝大部分区段为明渠，渠道的衬砌结构、坡长，坡比的差异性，决定了渠道施工方法的多样性。对于采取混凝土衬砌的渠道，可采用翻模逐层浇筑，也可采用分段分块拉模的方法浇筑，但就目前的施工条件和有限的施工工期，很难在期限内完成现有的施工量。如何解决这些问题，是进行此项技术探索的出发点。

由于南水北调沿线渠道的坡长和坡比各不相同，为了满足不同渠道坡长、坡比的要求，可采用框架结构加变角度框架，通过更换部分变化段模板来实现长度和坡比变化的要求，使得设备满足不同渠道坡面长度和坡比混凝土施工需要。

设备的动力优先采用电动机。南水北调沿线设有工程施工专用的供电路线，可解决设备供电需求，且电动机造价成本低，结构简单，操作和维护等方面都方便，因此穿黄工程段渠道衬砌机选用了定型框架结构、变角度框架配合电动机的衬砌设备作为大面积施工的衬砌设备。

3、施工参数

3.1、渠道衬砌混凝土技术要求

南水北调中线一期穿黄工程渠道衬砌混凝土同沿线其他区段混凝土衬砌略有不同，主要区别在于使用了纤维混凝土，而非常规混凝土，主要在于渠道混凝土厚度较薄，在取消钢筋的同时，又要保证混凝土有一定的抗裂能力，通过设计方对国内外同类具有代表性的工程比较，最终选用了聚丙烯合成纤维替代钢筋。

水泥选用河南焦作坚固水泥有限公司生产的Po42.5普通硅酸盐水泥，粉煤灰选用河南焦作华能沁北电厂生产的一级粉煤灰，聚丙烯合成纤维选用美国希尔兄弟有限公司生产的纤维，骨料则为业主提供的合格料。其他如聚苯乙烯保温板及聚硫密封胶为河南焦作鹏升化工有限公司生产的，复合土工膜为山东金禹王防水材料有限公司生产的。混凝土拌和用水采用施工区域能够满足引用要求的地下水。

为保证选用的混凝土衬砌机能够更好的完成渠道坡面衬砌施工，保证设计要求的混凝土板面厚度，项目部进行了大量的现场试验，主要从混凝土坍落度、衬砌机工作速度、振捣时间、抹面及切缝时间进行了试验，最终取得了最佳的施工参数。

4、机械设备组成

整个机械设备由行走系统，升降系统，布料系统、振捣，摊铺系统，安全系统五大系统组成。

5、施工程序

5.1、设备安装调试

通过设备安装，整车联动试车，解决发现的问题，进入施工作业面，精确调整准备施工。

5.2、现场施工

5.2.1、施工顺序

根据选用的衬砌机形式、渠道断面结构尺寸，只能先进行渠道两侧边坡衬砌，最后进行渠道底板衬砌，这样有利于保证渠底衬砌混凝土不遭受施工破坏，且辩护混凝土衬砌后，可为底板施工提供操作平台。

开挖完成后的渠道断面，经机械修整后，在渠道底部和顶部平行于渠道中心线各铺设一条轨道，要求平直，且有一定的承载力，并用柳丁固定牢靠。轨道的精度将直接关系到混凝土面的衬砌平整度。

5.2.2、基础面处理

基础面处理选用削坡机为主要施工工具，但对于局部削坡机无法到达的部位，可选用反铲加人工相配合的办法进行基础面处理施工。施工前根据设计断面放线，并每隔5m设置一道控制桩（坡肩、坡肩各一个，坡面2~3个），随后开启削坡机进行大面削平施工，施工过程中应边削边测量；最后由人工进行精细整平处理，对局部坑洞或低洼部位，按照设计技术指标要求，进行重新开挖回填夯实。

5.2.3、保温板铺设

挤塑聚苯乙烯泡沫板到场后，应先检查保温板的外观表面是否色泽均匀、平整，无明显收缩变形和膨胀变形，无明显油渍和杂物。

按照南水北调相关标段在进行保温板固定时所用的竹签固定，易于在浇筑混凝土时造成土工膜刺破等现象，经我部多次试验和各方讨论后，确定了采用8#铁丝制作的“U”卡扣（为5cm×5cm×5cm）固定。在固定过程中相邻两块板固定各数不少于10个。两板连接处的高差不大大于2mm，板面应平整，对于局部有漏洞或缝隙的部位，采用裁剪的保温板边角料进行补充，确保大面无明显的缝隙。

5.2.4、复合土工膜铺设

复合土工膜在铺设前，应根据不同坡面长度所采购的定尺寸。铺设时自渠顶整卷拆开后缓慢展开铺设至渠底，铺设时按先下游后上游的顺序铺设，上游幅面压下游幅面，搭接缝面方向垂直于水流方向，即复合土工膜幅宽与水流方向平行。

5.2.5、纤维混凝土浇筑

开始混凝土浇筑工作前，首先按照设计图纸所示的结构缝位置，确定浇筑仓号位置。开始浇筑先，先将衬砌机移动至仓号外调整至设计高程，校验坡比。经监理工程师验收合格后开盘浇筑。

开始混凝土衬砌工作，衬砌机每次移动宽度控制在不大于50cm即可（根据受料仓剩余混凝土料多少可适当调整）。在混凝土衬砌过程中，时刻关注混凝土的拌和质量。

根据春、夏、秋季不同气温，混凝土抹面压光时间合并考虑，夏季高温施工单独控制。具体为：春、秋季节抹面压光在浇筑完成2.8h~3.5h后进行第一遍提浆抹面，当第一遍提浆进行后3.5h~4h进行第二遍提浆抹面。

人工精细抹面压光时，可在第二遍提浆抹面机完成后30min进行。人工整平压光面时均配置2m水平靠尺一把，以便在收面过程中随时掌握大面平整度，在使用抹灰刀抹面过程中抹灰刀每遍搭接不能小于1/3抹灰刀长度，以便层层压实，减少灰线。

根据设计图纸伸缩缝分块布置形式，对浇筑完成的整块混凝土切缝分块。切缝在浇筑18h（夏季可提前至15h）后混凝土强度达到1.5MPa时开始。整个混凝土施工完成后，检查混凝土的浇筑外观质量和内在质量，是否满足设计要求。

5.2.6、伸缩缝处理

伸缩缝表面的清洁程度对聚硫密封胶的黏合性有很大的影响，处理不好会造成黏结失败，将直接影响防渗效果。因此，在填充聚硫密封胶前需对伸缩缝面进行处理，除去伸缩缝面的灰尘、油污，表面保持干燥。对不规则缝面使用手持式切割机进行处理，使用高压风枪将伸缩缝内的尘土、混凝土余渣、沙土等杂物清理干净。

5.2.7、聚硫密封胶施工

伸缩缝处理完毕后，涂抹界面剂，涂胶前先在伸缩缝表面两侧粘贴胶带，使其与涂胶区分隔，以免污染，预贴的胶带纸在涂胶完毕后去除。

6、评估总结

该设备自2009年11月中旬投入施工以来，对于渠道开挖成型后的坡面衬砌，不管从布料摊铺、混凝土整平、振捣、压实等各方面均做了大量的试验施工，最终取得了不同季节的施工参数，有效的指导了现场大面积施工作业，从所有数据分析来看，均达到了设计要求，衬砌机的整机运行良好。各项指标均大于设计要求。在多次质量检查中得到中线局、国调办及其他质检单位的首肯，还作为样板工程推广。

参考文献

[1]水利水电工程施工手册[K].北京:中国电力出版社，2002：287-387.

[2]混凝土疾结构工程施工质量验收规范[S].GB50204-2002.28-35.