李 銀， 劉 楊

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概述

南水北調(diào)中線一期工程總干渠陶岔渠首～沙河南段魯山南1段工程位于河南省平頂山市，起點(diǎn)樁號215+811，終點(diǎn)樁號229+262，標(biāo)段全段總長13.451 km。渠道為梯形斷面，明渠全長為13.095 km，渠道底寬19.5～24.5 m，渠底高程為126.89～126.17 m，渠道內(nèi)邊坡坡比為1∶2～1∶3，渠道縱坡降為1/25 000，全渠段采用混凝土襯砌,混凝土下的防滲材料采用576 g/m2復(fù)合土工膜，土工膜下鋪設(shè)20 cm厚的砂礫料墊層，渠底中軸與坡腳砂礫料墊層中采用內(nèi)徑250 mm的軟式透水管組成的縱橫向管網(wǎng)排水。

混凝土總方量約9萬m3，邊坡襯砌板厚度一般為10 cm，底板厚8 cm，局部采取混凝土加厚措施；砂面平整度要求為1 cm/m2，混凝土平整度要求為8 mm/m2，且混凝土厚度不得低于板厚的95%。

2 影響成本投入原因的分析

混凝土量是襯砌成本的重要組成部分，混凝土澆筑量越大，成本投入越高。而襯砌面板厚度是影響混凝土量的關(guān)鍵，襯砌面板越厚，混凝土量越大；反之，越小。

筆者主要從混凝土量進(jìn)行成本分析，混凝土量為設(shè)計(jì)混凝土量與超方量及浪費(fèi)量的總和。

導(dǎo)致混凝土厚度發(fā)生變化有多種原因，主要分為以下三種：

(1)軌道變動(dòng)：軌道基礎(chǔ)面對襯砌板厚有很大影響，軌道基礎(chǔ)面如由砂鋪墊而成，則在襯砌機(jī)行走過程中，在襯砌機(jī)自重及其它力的作用下(考慮砂面為設(shè)計(jì)平面)，襯砌機(jī)會(huì)發(fā)生沉降或偏移，進(jìn)而影響襯砌板厚(圖1)。

收稿日期:2014-08-14 圖1 軌道變動(dòng)對混凝土厚度的影響示意圖

(2)襯砌機(jī)擾度：襯砌機(jī)本身在其設(shè)計(jì)制作時(shí)預(yù)加了一定的向上擾度來保證襯砌機(jī)布料底板在同一平面，但因長期使用機(jī)械設(shè)備而導(dǎo)致其老化以及外力對其的影響，襯砌機(jī)本身產(chǎn)生擾度且擾度不斷加大，特別是襯砌機(jī)的中間部位，對混凝土板厚造成的影響更大，詳見圖2。

(3)不同方式刮砂對混凝土板厚的影響。

圖2 襯砌機(jī)擾度變化對混凝土板厚的影響示意圖

將人工刮砂和襯砌機(jī)刮砂兩種方式進(jìn)行對比分析可知：人工刮砂后平面基本為設(shè)計(jì)平面，為保證混凝土襯砌板厚符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，混凝土板厚平均值大于設(shè)計(jì)值，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土超填量增加；而襯砌機(jī)刮砂和襯砌機(jī)澆筑均為同一機(jī)械施工，襯砌機(jī)擾度對混凝土的板厚基本無影響，超填量影響也不大，詳見圖3。

圖3 機(jī)械刮砂和人工刮砂對混凝土板厚的影響示意圖

(4)人為浪費(fèi)：在使用機(jī)械襯砌過程中，對襯砌機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，人為加大了襯砌板厚度，進(jìn)而增加了成本。

(5)混凝土的浪費(fèi)：澆筑混凝土?xí)r因各種原因造成浪費(fèi)，同時(shí)，由于其他原因造成混凝土剩余而無法用于澆筑施工中，導(dǎo)致成本投入增大。

3 成本分析

(1)襯砌機(jī)位置發(fā)生偏移或沉降，襯砌機(jī)產(chǎn)生擾度、采取的不同方式進(jìn)行砂面刮平對混凝土量產(chǎn)生了一定的影響，具體情況見表1。

表1 不同狀態(tài)下混凝土變化量表

說明：①軌道向渠道外偏移為正，向內(nèi)為負(fù)；②混凝土增加量為﹢，減少量為﹣；③水平位移和沉降位移可進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換，以1∶2邊坡為例，水平值偏移2 cm，相對沉降值為1cm。

(2)結(jié)合圖3進(jìn)行對比分析得知，襯砌機(jī)刮砂是一種有效的、保證混凝土板厚的措施，但其前提條件是保證混凝土的平整度，擾度值最大的位置一般處于襯砌機(jī)的中間或重心部位。通過對不同撓度條件下襯砌面板平整度進(jìn)行對比分析后得出的結(jié)論如下：

表2 擾度對平整度的影響表

在保證混凝土面板平整度的前提下對表1進(jìn)行分析得知，同種狀態(tài)下使用襯砌機(jī)刮砂可以節(jié)約混凝土量，節(jié)省成本。以魯山南1段為例，設(shè)計(jì)混凝土方量約為9萬m3，混凝土成本為260元/m3，增加20%的混凝土量時(shí)成本約為468萬元，即混凝土面板厚度每增加1 cm，成本將增加234萬元。

4 減小成本投入采取的措施

砂面控制和混凝土面控制在控制成本上尤為重要。施工過程中，可以通過以下方式減少混凝土超量。

(1)對軌道基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理，禁止使用砂或強(qiáng)度不高、易發(fā)生變形的土料作為基礎(chǔ)面，同時(shí)對軌道做側(cè)向位移加固處理，使用錨釘或其他方式阻止軌道側(cè)向位移且錨釘本身不能發(fā)生變形和位移；

(2)對擾度進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際需求及時(shí)對擾度進(jìn)行校正，通過在連接位置加鋼板片的方式消除擾度，進(jìn)而減少混凝土的用量；

(3)選擇適宜的施工方法較為有效。據(jù)對表1進(jìn)行分析得知：采用機(jī)械刮砂既可有效減小混凝土超量，又能有效地保證平整度。

(4)襯砌機(jī)在工作狀態(tài)下應(yīng)關(guān)閉液壓裝置，如需使用，需向管理人員請示；

(5)制作混凝土骨料分離器，對無法使用的混凝土料進(jìn)行骨料的篩分，用于其它臨建部位的施工，減少棄料；

(6)加強(qiáng)襯砌開倉前的空載運(yùn)行，不僅可以對機(jī)器的工作性能進(jìn)行檢查，而且可以隨時(shí)測量襯砌機(jī)與砂面的厚度，此厚度為混凝土板厚，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整液壓裝置，當(dāng)板厚大于設(shè)計(jì)值時(shí)降低液壓缸，反之則升高。

5 結(jié) 語

渠道襯砌機(jī)在南水北調(diào)工程渠道襯砌的使用中取得了良好的效果，對整體中線工程發(fā)揮了巨大的作用，但若將渠道襯砌機(jī)運(yùn)用于其他工程時(shí)，首先要對襯砌機(jī)的正確使用進(jìn)行深入的探討和剖析，加強(qiáng)面板厚度的過程控制，減小因機(jī)械原因造成的額外投資，提高襯砌施工技術(shù)水平，加強(qiáng)對操作人員的科學(xué)化管理，進(jìn)一步加強(qiáng)施工質(zhì)量和成本控制。