南水北调中线干线温博段渠道混凝土机械化衬砌施工总结

马鹏杰 潘旭锋

摘要：南水北调中线输水干线总长1276.414km，渠道机械化衬砌为主体工程项目。本文重点介绍渠道混凝土机械化衬砌施工经验，为南水北调中线干线工程渠道机械化衬砌施工提供参考。

关键词：南水北调机械化衬砌质量控制总结

中图分类号：TV523文献标识码： A 文章编号：

南水北调中线干线工程温博段全长27.12 km，其中明渠段长25.833 km，采用全断面机械化衬砌施工，混凝土强度C20W6F150。坡长20.5m～23m，坡比1：2.0～1:2.75，渠底宽度21～22m。渠道衬砌边坡结构自下而上为：强渗水软式透水管及逆止式排水器等渠道自排水结构布置、100mm厚砂砾石垫层、20～25mm厚聚苯乙烯保温板、600g/m2的两布一膜复合土工膜、渠坡100mm厚混凝土面板（底板厚80mm）。在施工过程中，各参建单位共同不断的摸索、研究和探讨，总结出一套较为有效、可行的施工工艺方法，有效的减少了渠道衬砌薄壁混凝土质量缺陷的产生，保证了工程质量。

一、渠道机械化衬砌施工流程

渠道机械化衬砌主要施工程序：渠床整理→积水暗管施工→反滤层铺设→聚苯乙烯保温板铺设→复合土工膜铺设→衬砌混凝土浇筑→养护→切缝→闭孔泡沫板嵌缝→聚硫密封胶填缝。

二、渠床整理

渠床平整度和削坡精度是保证反滤层铺筑厚度和均匀性的基础。精削坡完成后，基面平整度应达到20mm/2m。如果平整度较差，削坡深度低于设计高程≥5cm，则铺筑反滤料时不宜振捣密实，在混凝土面板衬砌后一周内由于反滤层的不均匀沉降，易造成混凝土面板出现大面积裂缝。

三、积水暗管、坡脚齿槽施工

积水暗管施工程序为人工按设计尺寸（40×60cm）开挖沟槽→开挖成型后人工先铺设5cm厚粗砂→铺设集水暗管→人工铺筑粗砂→洒水→振捣棒振捣→振动板夯实→取样。集水暗管铺设完成后，回填粗砂至设计高度后开始洒水，到表面有积水为止， 2小时后采用φ30软轴式振捣棒捣实（捣实标准为砂料不再下沉），然后缓慢拔出。振捣布置形式为集水暗管两侧平行对称振捣，间距30cm振捣再将粗砂补充至设计高程，表面采用平板振捣器振捣2遍，振捣器行走速度为20m/min。此工序关键在于首先采用水坠法，然后采用软轴式振捣棒进行振捣，可有效的保证反滤料的密实度。

四、坡面反滤层铺筑

反滤料指标为：含泥量≤5%，最大粒径<20mm，不均匀系数Cu>5，曲率系数Cc=1～3。砂砾料垫层设计厚度10cm，要求压实后相对密度达到0.75，相对密度用灌砂法测定。

反滤料虚铺厚度应控制在11.0cm～12cm，用平板振动器振实，在碾压前应洒水湿润。平板振动器安装在桁架小车上，可上下移动。平板振动器采用3kw功率振动器，底板面积40cm×60cm。振实效果进行了工艺试验，夯实4遍、振动器行走速度在0.30～0.33m/s时，反滤料相对密度基本均能满足大于等于0.75。

五、保温板铺设

保温板沿渠道轴线方向有序错缝铺设，板与板之间应紧密结合。铺设自下而上进行，边铺设边固定。固定材料采用U形钢钎，梅花型布置(每m2保温板钢钎平均用量2.75个/m2)，钢钎嵌入保温板内，以防止破坏上层土工膜；其中砂土区钢钎长度28cm，粘土区钢钎长度18cm。经过试验确定，小于此长度，保温板不易固定牢固。固定材料不得使用竹签，因为竹签易在后续施工中凸起造成土工膜破损，影响防渗质量。保温板铺设完成后表面必须平整并与渠坡紧密接触，铺设完成后发现局部不平整或与反滤层面未紧密结合，可人工用粗砂找平，但必须将粗砂拍实。如果保温板未与反滤层面紧密结合或者保温板下部有空鼓，在衬砌混凝土浇筑后，由于保温板上部受下压力，保温板会弯折变形，造成衬砌混凝土浇筑完成后3天内会出现大量裂缝。

六、土工膜铺设

土工膜采用双焊缝焊接，双焊缝宽度采用2×10mm，搭接宽度不小于10cm，焊缝间留有约1cm空腔，必须采用热熔焊，不得采用冷粘结，焊机可使用热熔挤压焊机。首先将底部土工布缝合，采用手提缝包机，将土工布铺平、搭接对齐后进行缝合，针距控制在6mm左右。连接面应松紧适度、自然平顺。土工膜焊接前将土工膜焊接面上的尘土、泥土、油污等杂物清理干净，并用吹风机将土工膜表面吹干，保持焊接面清洁干燥。

通过长时间的试验，气温小于15℃，焊接温度在300～320℃时焊接质量最好；气温在15～20℃，焊接温度在280～300℃时焊接质量最好；气温在20℃以上，焊接温度在250～260℃时焊接质量可以满足要求。焊机的行走速度应控制在2～4m/min，可根据焊接温度适当调整。

七、混凝土衬砌

依据南水北调中线干线工程所使用的多种衬砌机施工质量和功效，推荐以下混凝土理论配合比：

由于南水北调中线干线工程所使用的衬砌机型号较多，在此以华洋HTP-1衬砌机为例。

华洋HTP-1衬砌机技术参数：

坡长 ≤40m 坡度 ≤1:1.25 工作宽度 2000mm

工作厚度 50-350mm 振捣棒频率 0-12000次/min 振捣梁频率 0-3000次/min

击 振 力 ≥3KN 控制方式 自动/手动 行走方式 轨道/履带

精度 ≤5mm/2m 最大功效 72m3/h 整机重量 10-18T

总功率 60kW

薄壁素混凝土护坡施工质量关键在于混凝土厚度、密实度，同时还要兼顾混凝土的抗冻要求。经过试验论证，施工过程中混凝土料虚铺厚度在11cm、振捣后混凝土厚度在10.0～10.5cm、摊铺振捣机行走速度在2.8～3.5 m/min、混凝土拌和物坍落度在5～7cm时，混凝土厚度、密实度、强度、抗冻和抗渗指标均可得到有效保证。

在较高气温下施工时，混凝土拌和物坍落度应控制在上限，以补偿混凝土拌和物在运输和浇筑过程中的坍落度损失；如果施工时气温较低，应该将混凝土拌和物坍落度控制在下线，以保证混凝土的浇筑质量并防止混凝土在浇筑过程中下滑。

为保证混凝土面板密实度，每个工作面应至少配备2台0.4kw ～0.6kw平板振捣器，对边坡坡脚线以上0.8m范围内和封顶板以下0.5m范围内混凝土进行二次振捣；在局部混凝土振捣不密实时，用平板振捣器进行补振。每个工作面应至少配备一个喷雾器，在温度较高或者浇筑中断时间较长时对混凝土表面喷雾保湿，防止混凝土在收面完成前初凝甚至终凝。混凝土浇筑时，齿槽混凝土应超前2m浇筑，振捣密实后方可进行渠坡混凝土浇筑，防止坡脚线以上1m范围内出现微观裂缝。

混凝土收面应在混凝土浇筑后停滞适当时间（根据施工现场条件和环境温度适当调整），然后使用机械抹光机进行机械收面，收面必须达到混凝土表面翻浆、平整、无漏抹，随后人工用铁抹子进行人工收光。人工收面尽量做到一遍完成，严禁在混凝土初凝甚至终凝后进行2次、3次收光，以防止混凝土表面被扰动，影响混凝土表面强度和抗冻指标。混凝土收面原则为：减少遍数、提高精度。

八、混凝土面板切缝和镶嵌聚硫密封胶

混凝土切缝最关键点为切缝时机。混凝土强度达到2.5-5MP、周围混凝土不破损为最佳切缝时间，混凝土切缝应以最快速度完成，防止混凝土面板出现裂缝。在混凝土衬砌机功效达到每台衬砌机每日浇筑42m左右时，每个工作面必须配备不少于3台切缝机，以保证切缝速度。切缝机行走速度应控制在：纵缝0.80m/min，横缝1.5 m/min。切割横缝时，严禁切缝机至上而下行走，防止切缝机出现“磕头”现象，影响切缝质量。

镶嵌聚硫密封胶可在混凝土达到设计龄期后进行，但是必须在冬季来临前完成，防止冬季降水流入缝内结冰，造成冻胀破坏。

9、参考文献

1. 《南水北调中线干线工程温博段渠道衬砌设计图纸》

2.《南水北调中线干线工程渠道混凝土衬砌施工操作指南》（试行）

3.《渠道混凝土衬砌机械化施工单元工程质量检验评定标准》NSBD8-2010

作者简介：马鹏杰，1983年5月生，男，汉族，河南省，大学本科学历，助理工程师，自2006年起至今，从事水利水电工程施工管理类工作，目前主要研究渠道衬砌施工、砂质渠坡、膨胀岩换填水泥改性土在南水北调中线工程的应用。

潘旭锋，1979年11月生，男，汉族，河南省，大学本科学历，助理工程师，自2004年起至今，从事水利水电工程施工管理类工作，目前主要研究渠道衬砌施工、砂质渠坡、膨胀岩换填水泥改性土在南水北调中线工程的应用。