南水北调中线工程渠道混凝土衬砌施工技术

赖国强

摘要:南水北调中线工程渠道混凝土衬砌采用机械化衬砌机施工,提高了工作效率,缩短了渠道衬砌施工工期,降低了施工成本,保证了工程质量。

关键字:南水北调中线工程;渠道;机械化衬砌;施工技术

南水北调中线工程是一项跨流域、跨省市的特大型水利工程,是优化我国水资源配置、实现全面建设小康社会宏伟目标的重大基础性战略工程,对国民经济全局和中华民族的长远发展具有重大而深远的意义。该工程的实施不仅可有效缓解京津和华北地区的缺水状况,而且可改善区域生态环境,支撑该地区国民经济和社会的可持续发展,惠及子孙后代。

1 衬砌渠道的结构型式

根据南水北调中线工程特点及沿线自然条件,渠道过水断面设计为梯形断面,采用C20W6F150混凝土衬砌,一般土渠段衬砌结构形式为:渠道边坡混凝土厚10cm,渠底厚8cm,下部为加糙聚苯乙烯泡沫塑料保温板防冻胀,左岸保温板厚3cm,右岸保温板厚6cm,底部保温板厚5cm。渠道过水断面衬砌板横缝(垂直于水流方向),每隔4m设一道半缝,每隔12m设一道通缝;纵缝(平行水流方向):渠底两坡角纵缝为通缝,其余纵缝全部为半缝。半缝宽1cm(为切半缝);通缝缝宽2cm,贯穿衬砌断面。由于渠道过水断面大,边坡现浇混凝土人工衬砌远远达不到工程质量及工期要求,因此渠道衬砌采用机械化混凝土衬砌机衬砌施工。

2 衬砌工程施工

2.1 施工准备

渠道施工前,应编制详细的施工组织设计及施工方案。充分作好料场、拌和场等施工场地的布置以及施工用电、用水、道路和机具设备的准备工作。应对试验和施工的设备进行检测和试运行,如不符合要求,应予更换或调整。作好必要的临时性排水设施,确保衬砌渠床符合施工要求。

2.2 衬砌基面处理

衬砌施工放样按设计渠道几何尺寸、各部标高采用全站仪进行放样,并加以控制。

渠道混凝土衬砌前,首先采用挖掘机对坡面粗刷,粗刷预留土厚度10～20cm,然后由人工配合挖掘机精确削坡。削坡时顺渠方向每3m布置控制桩,桩与桩之间用钢丝联接,钢丝之间挂滑动线绳,控制削坡厚度。对于小于1cm的不平处,采用细砂找平。削坡后的平整度用2m靠尺检测≤1cm。

2.3 渠道保温板的施工

基面精修整平合格后开始铺设保温板,保温板铺放整齐、拼缝严密、平整,并用竹签或木楔固定于坡面,两板连接处的高差不大于2mm;保温板铺设后须保持板面完整、洁净,严禁踩踏和放置重物。保温层完成但尚未进行渠道混凝土衬砌部分,及时对保温层进行保护,防止其破坏,施工过程中必须在保温板上作业时,保温板上铺设木板,人不得直接踩在保温板上。

2.4 模板安装

模板均采用槽钢定型模板作为上、下及起始边模板,分别安装在上口混凝土衬砌设计边线和下底齿墙分缝处。外侧用Ф16钢筋打入地下,后采用铅丝绑扎固定(钢筋拨出后孔眼灌M10砂桨)。模板安装必须牢固,密封性好,保证不漏浆,脱模剂采用机油加柴油混合剂。

2.5 混凝土衬砌施工

衬砌基准线。平行于渠道中心线设置基准线能够有效保证衬砌混凝土的平整度,衬砌机施工的基准线设置方式和位置与衬砌机的类型有关,对于轨道式衬砌机一般利用上、下两条平行于渠道中心线的轨道作为衬砌基准线,基准线纵向设置长度200m左右,定位桩间距一般为6m,弯道段定位桩间距一般为3m,其中上轨道位置宜在上模板以外0.5m处,下轨道位置宜在下模板以外1.0m处。

基准线的位置误差为:水平误差为±5mm,垂直误差为±2mm。

衬砌混凝土施工配合比。审批后的施工配合比参数不得随意调整,当气温和运输条件变化时,由专业试验员适当微调用水量,以保证入仓坍落度不变,确保衬砌机械化施工的工作性能。根据试验,拟定混凝土拌和物坍落度为4～8cm,含气量为4%～6%较为合适。

混凝土机械化衬砌生产性试验。衬砌机械化施工前进行生产性试验,通过生产试验获取主要的施工参数,不同型号的衬砌机施工参数各不相同。CHQJ-00型振动滑模衬砌机施工参数主要为:衬砌机大车行走速度:5m/min;衬砌机摊铺小车行走速度:3m/min;衬砌机布料小车行走速度:3m/min;组合振捣器振捣行走速度:3m/min;压光遍数6遍(机械4遍,人工2遍),布料振捣找平后1h电动抹面提浆,紧跟一遍人工,第二遍间隔0.5～1h;混凝土坍落度入仓控制在4～6cm;生产能力:10m3/h;切逢时间:温差?芨10℃时控制在2天内切割; 10℃?芨温差?芨15℃时控制在12h～24h;温差?芏15℃时能上人时就可切割。养护时间在12h～18h开始。

混凝土衬砌机工作程序。混凝土浇筑前先调整衬砌机机架的坡比,然后人工挂线控制机架高程从而控制振动滚筒的高程与混凝土的设计高程相符。混凝土熟料由罐车输送至布料机进料口,布料机将熟料均匀地摊铺在衬砌面,并进行振捣压实。

铺料厚度控制。衬砌机行走后,通过螺旋控制衬砌机的支撑腿高程,从而使混凝土衬砌厚度达到设计要求。

施工要点

布料前,所有设备进行空运检查,质检员及时对混凝土拌和物进行坍落度检测。

罐车卸料时,保证混凝土自由下落高度不大于1.5m;布料机布料要做到摊铺均匀、平整,衬砌机宜匀速、连续工作。

衬砌施工过程中要经常检查高频电动振捣棒的工作情况,一旦发现衬砌后的混凝土表面出现漏石、蜂窝、麻面或横向拉裂等现象,必须停机检查、修理,必要时更换振捣棒,并对已浇的混凝土表面进行处理。

严格控制混凝土振捣时间,使混凝土不过振、漏振或欠振,达到表面出浆时为宜;衬砌机料仓内须保持充足的混凝土料,仓内拌和物料位须高于振捣棒20cm。

进入弯道衬砌施工时,由于渐变段的上下轨道弧长不一,要进行上下轨道行进速度调整,保证衬砌机始终与渠道上口线保持垂直工作状态。

2.6 衬砌施工停机处理

①停机的同时须解除自动跟踪控制,升起机架,将衬砌机驶离工作面,清理掉粘附的混凝土,整修停机衬砌端面,同时对衬砌机进行保养。

②当衬砌机出现故障时,须立即通知拌和站停止生产,在故障排除时间内衬砌机内的混凝土尚未初凝,可以继续衬砌;但当停机时间超过2小时,须将衬砌机驶离工作面,并及时清理仓内的混凝土,故障出现后浇筑的混凝土要进行严格的质量的检查,并清除掉分缝位置以外的混凝土,为恢复衬砌作业作好准备。

2.7 抹面压光

衬砌成型后的混凝土利用工作台车在混凝土初凝前约2小时后,混凝土表面水分稍散失,采用圆盘抹光机进行粗抹面。以表面平整、出浆为宜,一般抹3遍。等混凝土初凝后终凝前,再由人工压实抹光3遍成活,混凝土表面平整度控制在5mm/2m以内。

2.8 混凝土养护和保护

混凝土衬砌完成后采用塑料薄膜、土工布、草帘或毛毡及时覆盖,并安排专人进行洒水保湿养护,洒水湿润养护时间不少于28天。

结束语:

南水北调中线工程渠道混凝土衬砌采用衬砌机施工,缩短了衬砌施工工期,降低了人员劳动强度,为保南水北调通水,汇京城碧海蓝天奠定了坚实的基础。