屈學(xué)平

（作者單位：中水淮河規(guī)劃設(shè)計研究有限公司 230000）

南水北調(diào)工程為特大型輸水建筑物工程，在實施過程中工程量最大、投資最多、戰(zhàn)線最長的是渠道工程，全長1432km，設(shè)計流量在渠首為350m3/s。渠道基本為梯形斷面型式，坡比為2～2.5，設(shè)計水深為5.0～8.0m，渠道底寬為10.0～25.0m。為確保過水?dāng)嗝姹砻嫫秸燃安诼室?，設(shè)計渠道襯砌為現(xiàn)澆混凝土襯砌，襯砌邊坡厚10cm、渠底厚8cm，混凝土等級為C20W6F150。渠坡從底層至面層依次為排水板、576g/m2的復(fù)合土工膜及10cm 厚混凝土板。渠底設(shè)10cm 厚粗砂墊層、576g/m2的復(fù)合土工膜和8cm 厚混凝土板。渠道標(biāo)準(zhǔn)斷面見圖1。

為確保渠道襯砌施工質(zhì)量，工程中采用了渠道混凝土機械化襯砌施工工藝，現(xiàn)就其施工過程中的技術(shù)要點進行探討。目前常用的混凝土襯砌機有兩種機型：滾筒式適用于渠道底板襯砌；滑模式適用于渠道邊坡襯砌。由于渠道邊坡襯砌技術(shù)相對復(fù)雜，質(zhì)量控制難度較大，因此邊坡襯砌是渠道襯砌的難點與重點。

一、滑模襯砌機概述

滑模襯砌機包括機架、動力源、控制裝置，機架上設(shè)置有布料裝置，在機架的頂端設(shè)置有上料裝置，在機架的至少一端設(shè)置有整機行走裝置，在機架的底部設(shè)置有能夠沿著機架長度方向上下運動的振搗滑模成型裝置。在襯砌作業(yè)時，混凝土熟料由混凝土攪拌車運輸至現(xiàn)場，從滑模襯砌機兩側(cè)的小集料斗同時供料，經(jīng)皮帶輸送至大集料斗后，沿順坡自上而下布料。布料完成后，沿順坡方向設(shè)置的一排振搗簧片將混凝土料物均勻振搗并機械進行找平?；Ｒr砌機的優(yōu)點是機架為整體鋼架，具有良好的整體剛性，確保了渠坡中間部分的襯砌厚度；同時布料與襯砌同步，生產(chǎn)效率高，混凝土密實度和表面平整度高。缺點是設(shè)備自重大，對施工場地要求高，拆裝周期長，一次性投資大。

二、襯砌設(shè)備的安裝及調(diào)試

襯砌機軌道選用10cm×10cm 的方管鋼軌道板和16 錳鋼基板制作。導(dǎo)軌鋪設(shè)前人工掛線清理，并夯實找平導(dǎo)軌基礎(chǔ)，控制導(dǎo)軌底高程，保證導(dǎo)軌穩(wěn)定。在施工過程中若出現(xiàn)較大沉陷，要及時調(diào)整導(dǎo)軌。在混凝土澆筑前應(yīng)及時校正軌道的平面位置及高程，并將襯砌機來回在在軌道上走1～2 次，確保將基礎(chǔ)壓實、墊平后校核軌道板高程和基準(zhǔn)線位置。

在襯砌面上順坡面預(yù)設(shè)基準(zhǔn)高程樁，將襯砌機開至基準(zhǔn)高程樁上，調(diào)整液壓升降機保證襯砌機下板厚，坡比由上下各兩個專用變角模塊控制，并記錄此時上下油缸高度作為校核定值。由于襯砌機為滑模式，因其特性，襯砌后板厚度即為坡面混凝土厚度。布料鋪筑厚度即為設(shè)計板厚。將機械自倉外調(diào)整至混凝土澆筑高程，調(diào)整、校驗坡比，設(shè)定襯砌機上下液壓升降機構(gòu)調(diào)節(jié)襯砌板厚度的設(shè)置，板厚與設(shè)計值的偏差為-5%～+10%，空載試運行正常。桁架式抹面機和振搗棒、平板振搗器等其他工器具準(zhǔn)備情況及運行狀態(tài)正常。

三、混凝土布料攤鋪、振搗提漿

1.布料

布料前現(xiàn)場對混凝土拌和物進行坍落度和含氣量的檢測。這樣既能保證正常布料，又能保證混凝土能穩(wěn)定在坡面上，不出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。

安排專人指揮布料。布料時，先向皮帶上灑水使其濕潤（但無水流）。混凝土罐車將混凝土卸在小皮帶機上，由小皮帶機將混凝土輸送至大皮帶機上，再從大皮帶機由斜坡上端向下端送料。大皮帶機上部移動刮板小車，自下而上將混凝土擋落在設(shè)備前方落料倉內(nèi)，使料均勻布在斜面上。落料倉專人看料，齒槽處落料倉要布滿混凝土，其余上部落料倉以布滿落料倉2/3 為宜。襯砌機在料斗布滿料后先開動振搗器，后行走，在行至接頭位置或者停機待料時先停行走后停止振動，以保證混凝土料的振搗均勻。

2.混凝土襯砌

根據(jù)襯砌機特性，齒槽處和渠肩平臺處需人工振搗配合襯砌機坡面施工，故分三部位進行施工控制：齒槽部位、斜坡面上、渠肩平臺處。

（1）齒槽部位：預(yù)設(shè)豎向擋頭板30cm×50cm，緊貼擋頭板內(nèi)側(cè)放置閉孔泡沫板，布料時，最下面落料倉布料時開啟50 型振搗棒振搗該齒槽部位，至表面返漿不出現(xiàn)氣泡，并齒槽處混凝土不再向前自流形成自由坡為止。當(dāng)襯砌機行走時，該部位人工拖動振搗棒徐徐前進振搗。

（2）斜坡面：滑模式襯砌機在落料倉布滿料后先開動高頻低幅振搗棒15～20s 后，開動行走大車進行坡面混凝土襯砌工作，當(dāng)落料倉內(nèi)混凝土出現(xiàn)振搗棒時先停止行走再停止振搗棒，以保證振搗均勻。襯砌機行走速度由車輪組電機（變頻調(diào)速電機）調(diào)節(jié)，上下兩組車輪組的行走速度一致。

因襯砌機振搗提漿與攤鋪壓實為同時進行，振搗與行走速度應(yīng)相適才能保障坡面混凝土均勻、密實。行走速度以混凝土表面漿液豐富、無漏石且能滿足收面為準(zhǔn)，襯砌機布料自下向上行走，根據(jù)施工經(jīng)驗一般速度控制在1～2m/min。

（3）渠肩平臺處：該部位落料倉布料以1/2 為宜，襯砌機行走過后，專人將該部位多余混凝土清除運走，沿基準(zhǔn)線整平后用平板振搗器振實。齒槽處和渠肩平臺處安排專人施工，需保證混凝土密實、上下內(nèi)側(cè)棱線順直。

襯砌板厚度檢測方法包括：1）襯砌機行走時，現(xiàn)場隨時在襯砌機前檢測襯砌機滑板下凈空厚度，如發(fā)現(xiàn)異常情況要及時報告，查找原因后方可實施下一部位襯砌施工。2）因襯砌機為滑模式，根據(jù)其特性襯砌后板厚度即為坡面混凝土厚度。襯砌機完成襯砌后及時檢測已襯砌面板厚度，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。3）隨機在坡面設(shè)置至少3 點預(yù)埋鋼板（厚2mm，20cm×20cm）鉆取芯樣作為對比，觀察厚度、密實性、混凝土級配。鋼板的預(yù)埋位置用全站儀進行放樣，并記錄好數(shù)據(jù)。鋼板預(yù)埋位置基本為坡面中間、坡面靠上和坡面靠下三個位置，三個預(yù)埋位置不可布置在同一橫斷面上。

圖1 渠道標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

四、混凝土抹面壓光

（1）渠道襯砌混凝土寬度約有2～3m 以上時，便可用桁架式自行抹面機進行首次抹面、收平，進一步提漿。此時混凝土表面尚未初凝，抹面方向先由下至上進行，并統(tǒng)一向混凝土澆筑方向收面。抹面機的適宜高度以剛好接觸到混凝土表面為好，在向坡面放抹面機時，邊轉(zhuǎn)動磨盤邊向下降落，不可放到位后再開動轉(zhuǎn)盤，否則電機不易轉(zhuǎn)動，會導(dǎo)致電機燒毀。

（2）首次抹面時，根據(jù)現(xiàn)場混凝土坍落度的大小調(diào)整桁架凈距，坍落度較小時可調(diào)小桁架與工作面之間的凈距，利于提漿；混凝土坍落度較大時可調(diào)大凈距，利于工作面找平。當(dāng)混凝土開始初凝時，再用圓盤面連續(xù)抹面一遍，以表面平整、提出的漿面均勻為宜。

（3）抹光機順坡往返一次為一遍，每次移動間距為2/3 圓盤直徑，在連續(xù)作業(yè)時以保證不發(fā)生漏抹、表面均勻一致為宜。對于局部提漿效果不理想的部位，由收面工人站在移動式人工桁架上補原漿、配合收面，混凝土初凝前用2m 靠尺隨時檢測平整度。隨后操作抹面機運行至修補部位修整，這樣可以保證混凝土表面平整度。注意坡肩、坡腳模板的保護，確保坡肩、坡腳的順直。

（4）用抹面磨盤對混凝土表面進行抹面收平后，接近終凝時用手輕壓，當(dāng)表面有些硬化，但稍有印痕時用后面一臺桁架式抹面機配專用收光刀片進行壓光處理，以消除表面抹光機的印痕、抹紋、氣泡，進一步使混凝土面層密實平整、光滑無抹痕。

（5）嚴(yán)格控制收光時間，最終力求混凝土表面平整光潔。過早不易壓光，會有劃痕；過遲會因局部的不平，出現(xiàn)有抹不到的地方，并且表面發(fā)白，整體顯示為花斑面。夏季施工抹面、收光適宜時間：第一遍（磨盤提漿）20～40 min 后；第二遍（磨盤繼續(xù)抹面）120～180min，第三遍（專用收光刀收光）180～250min。

五、質(zhì)量控制與效果

1.混凝土厚度

防止混凝土澆筑過程中沿坡面整體下滑：首先從坡頂將復(fù)合土工膜固定好, 在渠堤（一級馬道）渠肩處用普通腳手架鋼管將土工膜卷起，后用鋼釬將鋼管固定，且每隔5m 用一砂袋壓住卷在鋼管上的土工膜；然后遵循先澆齒槽、后澆坡面的自下而上澆筑順序；并有意識地適當(dāng)控制布料節(jié)奏。

襯砌機初入倉面時因襯砌板厚已定，故初入倉面時，應(yīng)將邊膜放倒，其內(nèi)邊緣為沿襯砌面基準(zhǔn)線上游側(cè)3cm位置處，待襯砌機行走過后人工將多余料切除沿基準(zhǔn)線重新立膜整直。

襯砌機出倉面時宜拖傷前方已襯砌成品面，出倉面前應(yīng)留取10cm 人工修整振壓整平，此時落料倉內(nèi)應(yīng)適當(dāng)留有微量的富余混凝土。調(diào)整襯砌機油缸高度上升1.5cm，不開振動將剩余混凝土料拖平，最后用人工沿坡面自下而上用平板振搗器振實整平。

混凝土厚度主要取決于坡面開挖時是否存在欠挖現(xiàn)象和襯砌機工作時的工況。為把損耗減低到最小程度，在混凝土施工過程中安排專人在混凝土襯砌時對混凝土的厚度進行量測，使用一個標(biāo)上刻度的鋼筋進行量測，發(fā)現(xiàn)超澆部分及時進行襯砌機高度的調(diào)整。

通過上述施工工藝的控制，混凝土厚度控制標(biāo)準(zhǔn)能滿足南水北調(diào)工程建設(shè)專用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《渠道混凝土襯砌機械化施工單元工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）規(guī)定的厚度允許偏差值在-5mm～+10mm 之間。

2.混凝土的平整度

平整度一般先從人工修坡工藝進行控制，最難控制、最容易出現(xiàn)問題的就是混凝土襯砌時的平整度控制，混凝土襯砌完成20min 后抹面機進行工作，抹面機在坡面上的行走主要是靠渠頂絞車慢速絞動行走，絞動速度控制在3.5～4.5m/min 為宜，抹光機完成抹面后抹面工人在工作臺車上進行人工收面。

通過上述施工控制，混凝土邊坡的坡面平整度能小于5mm/2m，達(dá)到《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的優(yōu)良等級。

3.混凝土養(yǎng)護

由于混凝土襯砌面積大，養(yǎng)護工作非常重要，稍有疏忽混凝土就會產(chǎn)生裂縫。襯砌混凝土澆筑完成后及時用土工布覆蓋表面，使混凝土不在強光下曝曬。同時還需要進行噴灑水養(yǎng)護，包括板兩側(cè)也要噴灑，保證混凝土面經(jīng)常濕潤防止出現(xiàn)裂縫。襯砌混凝土需養(yǎng)護28d。

在干熱、多風(fēng)天氣時，采用噴霧器不間斷噴霧改善混凝土施工部位環(huán)境濕度；在低溫或負(fù)溫天氣時，采取保溫措施養(yǎng)護。

4.混凝土切縫

切縫工作同養(yǎng)護工作一樣，應(yīng)及時跟進。混凝土切縫工作在澆筑完成后根據(jù)氣溫情況進行，在混凝土強度達(dá)到1～5MPa 之間時進行，以不超過24h 為宜。用專用切縫機配行走軌道、卷揚機進行橫縫、縱縫的施工，切縫人員根據(jù)放樣墨線確定切縫位置，橫縫、縱縫的縫寬、縫深嚴(yán)格按設(shè)計要求進行，在切縫過程中不斷抽查縫深、縫寬，以便進行切縫機的調(diào)整。

5.停機處理

停機的同時須解除自動控制裝置，升起機架，將襯砌機駛離工作面，清理粘附的混凝土，整修停機襯砌端面，同時對襯砌機進行保養(yǎng)。當(dāng)襯砌機出現(xiàn)故障停機時，須立即判斷可否在混凝土尚未初凝前排除故障，否則應(yīng)將襯砌機駛離工作面并及時清理倉內(nèi)的混凝土，并對出現(xiàn)故障時的澆筑面進行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查，清除分縫外的混凝土，為恢復(fù)施工做好準(zhǔn)備。

六、結(jié)論

通過采用機械化的襯砌施工方式并不斷完善施工工藝，提高了南水北調(diào)工程渠道襯砌的施工質(zhì)量，加快了工程的施工進度，確保了工程總體目標(biāo)的順利實現(xiàn)，也為類似工程提供了一定的借鑒■