□王 磊

在小斷面渠道襯砌施工中，現(xiàn)有的中小型襯砌機(jī)施工方法存在進(jìn)度緩慢、價(jià)格昂貴等不利因素，梯形渠道全斷面振搗連續(xù)滑模襯砌機(jī)的研發(fā),可通過(guò)對(duì)同一臺(tái)設(shè)備的調(diào)整和更換不同配置，來(lái)滿足多種斷面的施工，進(jìn)而縮短工期、提高效率，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和使用價(jià)值。

1.項(xiàng)目基本情況

1.1 研發(fā)背景

在水利建設(shè)施工中，小斷面渠道應(yīng)用廣泛。這種渠道襯砌特點(diǎn)是混凝土厚度薄，襯砌斷面邊緣變化多。如果采用傳統(tǒng)工藝，分渠坡、渠底分別跳倉(cāng)襯砌，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)工，還不容易保證質(zhì)量。

1.2 工程概況

在海南省紅嶺罐區(qū)工程?hào)|干支渠Ⅲ標(biāo)中，共有6 條支渠，總長(zhǎng)65km。該標(biāo)每條支渠都是小斷面渠道，各支渠雖然梯形斷面形狀相同，坡比一致，但底寬和高度存在多種規(guī)格，其中需襯砌的梯形渠道總計(jì)長(zhǎng)度達(dá)65km,底寬特征值0.5m～1.2m、渠高1.053m～1.979m，要求現(xiàn)澆混凝土為C30。該標(biāo)計(jì)劃工期720日歷天，地處海南省屬亞熱帶島嶼季風(fēng)氣候區(qū)，降雨豐富且強(qiáng)度大、臺(tái)風(fēng)暴雨多、每年5月—11月為雨季，若采用傳統(tǒng)工藝，分渠坡、渠底，跳倉(cāng)襯砌，施工工序多，施工控制與質(zhì)量控制點(diǎn)多，工期長(zhǎng)，費(fèi)用高，施工壓力非常大。

1.3 對(duì)策措施與收益

為保證工程施工工期和施工質(zhì)量，節(jié)省施工費(fèi)用，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)渠道特點(diǎn)和施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)襯砌方案進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)研發(fā)梯形渠道全斷面振搗連續(xù)滑模襯砌機(jī)，由分渠底、渠坡襯砌施工改為全斷面襯砌機(jī)一次成型的施工方案。此設(shè)備在海南省紅嶺罐區(qū)東干支渠Ⅲ標(biāo)工程施工中創(chuàng)造產(chǎn)值889.76 萬(wàn)元，節(jié)約造價(jià)49.51 萬(wàn)元，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.全斷面振搗連續(xù)滑模襯砌機(jī)的工作原理、設(shè)計(jì)及組成

此次研發(fā)的全斷面振搗連續(xù)滑模襯砌機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)澆筑，襯砌過(guò)程為滑模收面、壓頂,使渠道表面光滑密實(shí)、美觀，防滲效果好,斷面標(biāo)準(zhǔn)，一次成渠，功效高，解決了現(xiàn)有滑模襯砌存在的平整度差、施工接縫多、漏振、麻面缺陷等問(wèn)題，施工質(zhì)量、施工速度均有極大提高。

2.1 工作原理

采用擠壓成型工藝,全斷面一次成型;同時(shí)，將混凝土施工中的布料、振搗、抹平等工序集成在較短的縱向空間內(nèi)依次有序完成，實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)。

2.2 相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)確定

依據(jù)《水工建筑物滑動(dòng)模板施工技術(shù)規(guī)范》《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》及相關(guān)軟件，并使混凝土按設(shè)計(jì)的尺寸成型要求，分別進(jìn)行了新澆混凝土對(duì)模板側(cè)壓力、激振力產(chǎn)生的側(cè)壓力計(jì)算，面板強(qiáng)度驗(yàn)算、撓度驗(yàn)算及面板靜應(yīng)力分析，桁架梁（主橫梁）靜應(yīng)力分析，牽引機(jī)構(gòu)計(jì)算，通過(guò)計(jì)算分析確定了設(shè)備參數(shù)，見表1。

表1 設(shè)備參數(shù)表

2.3 設(shè)備組成

襯砌機(jī)主要分為：行走、混凝土入倉(cāng)、振搗、成型系統(tǒng)。

行走系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)帶動(dòng)直連臥式擺線針輪減速機(jī)、牙嵌式電磁離合器、鏈輪鏈條、卷筒、鋼絲繩、地錨、滾輪、兩側(cè)軌道從而實(shí)現(xiàn)牽引襯砌機(jī)在兩側(cè)軌道上連續(xù)行進(jìn)。

混凝土入倉(cāng)系統(tǒng)由分料斗和導(dǎo)向模塊組成，料斗中間隔板將料分離，導(dǎo)向模沿挖好的梯形槽行走，且導(dǎo)向模與成型模的尺寸差為混凝土厚度。

振搗系統(tǒng)由YZS 系列振動(dòng)電機(jī)和成型模組成，振動(dòng)電機(jī)的激振力為8KN，振動(dòng)頻率為1500r/min。當(dāng)漿料達(dá)到一定倉(cāng)位后，啟動(dòng)振搗系統(tǒng)，整機(jī)運(yùn)行能確保灰漿的密實(shí)度、混凝土混合料的均勻性和提漿效果，進(jìn)行混凝土襯砌工作。

成型系統(tǒng)是由成型模和其上部的牽引機(jī)構(gòu)組成，成型模和振搗系統(tǒng)的連接采用柔性連接。此成型系統(tǒng)整體襯砌成型好，混凝土表面光滑平整，無(wú)錯(cuò)臺(tái)。通過(guò)更換、調(diào)整收邊器上不同的配置適應(yīng)不同坡長(zhǎng)的需要。

全斷面振搗連續(xù)滑模襯砌機(jī)設(shè)備組成圖，見圖1。

圖1 全斷面振搗連續(xù)滑模襯砌機(jī)設(shè)備組成圖

3.施工工藝流程

施工工藝流程見圖2。

圖2 施工工藝流程圖

基面開挖、驗(yàn)收。渠道襯砌前，基面用專用成型挖斗進(jìn)行開挖、并驗(yàn)收合格；襯砌機(jī)就位。將襯砌機(jī)放置渠道中心，調(diào)整襯砌機(jī)，使襯砌機(jī)導(dǎo)向模、振動(dòng)模、成型模和渠道中心在同一直線上，然后再調(diào)整收邊器的高度，使收邊器底面與渠道設(shè)計(jì)深度相等。在襯砌機(jī)前方固定定滑輪牽引點(diǎn)，通過(guò)鋼絲繩與襯砌機(jī)牽引系統(tǒng)連接；混凝土入倉(cāng)。入倉(cāng)的混凝土要保證質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的配合比，檢查混凝土拌和的均勻性、坍落度；襯砌。襯砌時(shí)，填料到料倉(cāng)2/3 處后，先開啟振動(dòng)，再開啟卷?yè)P(yáng)機(jī)行走，邊行走邊填料保證倉(cāng)位，配合人工收面；養(yǎng)護(hù)。襯砌后，要按規(guī)范要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4.效益分析

4.1 工程施工效益分析

從表2 中可以看出，襯砌機(jī)節(jié)約人工成本約60%，同時(shí)大大節(jié)約了模板安裝、拆除等費(fèi)用，施工效率明顯提高。

表2 常規(guī)襯砌方案與襯砌機(jī)襯砌方案人工消耗對(duì)比分析表

4.2 社會(huì)效益分析

全斷面振搗連續(xù)滑模襯砌機(jī)的研發(fā)成功，不僅有利于企業(yè)成長(zhǎng)、進(jìn)步和競(jìng)爭(zhēng)力的提高，也可以廣泛用于農(nóng)田水利、土地整改、公路溝渠排水、鐵路溝渠排水、城市溝渠排水等各種梯形渠道混凝土的襯砌，為社會(huì)效益創(chuàng)造更大價(jià)值。

5.推廣及應(yīng)用前景

全斷面振搗連續(xù)滑模襯砌機(jī)研發(fā)成功后，即時(shí)應(yīng)用到海南省紅嶺罐區(qū)工程?hào)|干支渠渠道襯砌中，高功效，高質(zhì)量完成施工任務(wù)，受到業(yè)主及監(jiān)理一致好評(píng)，同時(shí)預(yù)售3 臺(tái)，社會(huì)效益明顯?？梢娦∏廊珨嗝嬲駬v連續(xù)滑模襯砌機(jī)的應(yīng)用,對(duì)于提升水利工程的建造效益和施工效率具有非常關(guān)鍵的作用,有著巨大的使用前景。