渠道混凝土机械化衬砌质量控制

□尹顺超 □王冬冬 □刘红星（河南水利建筑工程有限公司）

1.概述

渠道混凝土机械化衬砌是南水北调中线干线工程最大的一个施工项目，也是南水北调工程与其它水利工程最大的区别之一。渠道混凝土机械化衬砌，国内从南水北调东线山东济平干渠开始试验，到南水北调中线工程大面积推广使用，仅10余年时间，在混凝土衬砌机结构、衬砌混凝土配合比、衬砌后切缝时间等许多方面尚需进一步试验研究。根据在南水北调中线京石段应急供水工程和安阳段工程渠道混凝土机械化衬砌的施工实践，总结了渠道混凝土机械化衬砌的特点，针对渠道衬砌混凝土容易产生的质量问题，采取了一系列措施进行渠道混凝土衬砌质量控制，并取得了良好的效果。

2.渠道衬砌混凝土特点

渠道混凝土机械化衬砌施工在施工配合比、混凝土入仓、振捣、施工缝设置及养护等方面，与普通混凝土有很大差异。与普通混凝土相比较，南水北调中线工程渠道衬砌混凝土有以下几个特点：超薄壁（边坡衬砌厚度为10cm，渠底衬砌厚度为8cm），表面积特别大；素混凝土，脆性大（无钢筋拉结）；混凝土下部铺设有土工膜、保温板，其基础为柔性基础。对渠坡面与保温板铺设平整度要求很高；渠坡斜面浇筑（衬砌），坡比不一，对衬砌机的性能要求高；人工切缝与填缝，纵横缝交叉，止水防渗要求高；衬砌混凝土以减糙为目的，表面平整度、光洁度要求高。

3.渠道衬砌混凝土容易产生的质量问题

3.1 渠道衬砌混凝土裂缝

混凝土裂缝是混凝土的通病，尤其是像渠道衬砌混凝土这种超薄壁结构，更容易产生裂缝。渠道衬砌混凝土裂缝的产生主要与下列因素有关：与衬砌机的性能有关，不同的衬砌机振捣密实度不同；与混凝土配合比有关；与施工时段有关，不同的施工时段，所产生的裂缝数量、宽度不同；与混凝土切缝间隔时间有关；与混凝土养护有关；与气候环境变化有关，大风、寒流、气温突变等期间衬砌的混凝土容易产生裂缝。

3.2 衬砌厚度多数偏大

从南水北调中线京石段应急供水工程和安阳段渠道混凝土机械化衬砌施工经验来看，衬砌机衬砌混凝土厚度普遍超出设计厚度，因而导致投资增大。故在渠道混凝土机械化衬砌质量控制时，应把衬砌混凝土厚度作为一项重点项目进行控制。

3.3 混凝土外观

渠道混凝土机械化衬砌外观质量要求高，衬砌厚度、密度、表面平整度、切缝宽度、深度以及密封胶填缝深度、顺直度、外观尺寸等较普通混凝土要求高，尤其是表面平整度（8mm/2m），不易达到规范要求。

4.渠道衬砌混凝土质量控制措施

渠道混凝土机械化衬砌，作为一项新的施工工艺，使用时间短，对衬砌机性能要求高，又存在混凝土容易产生的质量通病，故而其质量控制存在很大的难度。根据我们在南水北调中线工程京石段和安阳、新乡段渠道混凝土衬砌的工程施工实践，结合不同坡比、不同地质条件以及施工管理经验，采取一系列措施进行渠道混凝土机械化质量控制，并取得了良好的效果。

4.1 严格控制渠坡整修与保温板、土工膜铺设质量

渠坡建基面由人工或削坡机进行削坡、整平。削坡后基面应清理干净，无杂物，平整度满足设计要求。雨淋沟和塌坡应进行补坡，并按设计要求压实。建基面经“四方”联合验收合格后，方可进行下道工序施工。

保温板铺设前，按设计要求进行检查，不应使用缺角、断裂、尺寸不够、厚度不均、局部凹陷的保温板材；保温板应铺放整齐、与基面结合紧密，两板连接处的错台应满足设计要求；保温板铺设后要保持板面完整、洁净，不应踩踏或放置重物。保温板铺设完成后，经监理方验收合格，方可进行土工膜铺设。

土工膜铺设应满足设计要求，保持自然松弛，与保温板之间压平贴紧，避免架空，严禁出现褶皱现象。搭接焊接牢靠，焊接面洁净，无污垢、积水、砂土等杂质。边缘部位要压紧固定。土工膜铺设完成后及时通知监理人员现场检查，避免长时间暴晒。经监理人员检查合格后，方可进行渠道衬砌混凝土施工。

4.2 渠道衬砌混凝土配合比

南水北调中线京石段应急供水工程设计单位所给定衬砌混凝土为二级配混凝土，实际衬砌施工中，发现二级配混凝土不仅容易产生混凝土分离现象，不利于收面，而且易产生裂缝，后通过试验对比，将二级配混凝土改为一级配混凝土衬砌。试验结果证明同样配比中，将粗骨料由二级配改为一级配后，产生裂缝的几率减少，也易于收面。使用一级配混凝土施工，不仅加快了施工进度，也提高了施工质量。据对京石段渠道衬砌混凝土裂缝统计，同等坡比、渠长情况下，二级配混凝土要比一级配混凝土产生裂缝高出30%～50%。因此，选用合适的配合比，是减少渠道混凝土机械化衬砌的裂缝数量，保证混凝土衬砌质量的主要技术措施之一。

4.3 混凝土拌和物（坍落度）质量控制指标确定

混凝土拌和物现场质量检测项目主要为坍落度、含气量、泌水率。含气量、泌水率检测符合规范要求即可，但坍落度值仅仅符合设计与施工规范规定的区间是不行的。渠道机械化衬砌混凝土均用混凝土搅拌运输车运送混凝土至衬砌机进料斗，设计给定坍落度值为4～8cm。从实际施工经验总结，坍落度值控制范围宜为5～6cm，因为<5cm，混凝土搅拌运输车卸料困难；>6cm，混凝土在渠坡面上易流动，增加衬砌难度。

4.4 混凝土运输

施工单位应配备性能良好的混凝土搅拌运输车辆，并根据现场实际施工情况（混凝土拌和站的生产能力、运距、车辆往返速度、车的载重能力）选用足够数量的车辆进行混凝土运输。结合南水北调京石段工程施工实践，考虑到大型渠道机械化衬砌施工的特点（单位时间内衬砌设备的混凝土用量大），为保障混凝土浇筑施工的连续性，混凝土搅拌运输车容量不宜小于6m3。

4.5 衬砌机设备的选用及安装

衬砌设备应优先选用已在南水北调工程中使用且施工性能良好的衬砌机进行渠道衬砌混凝土施工。衬砌机应能适用于不同的坡度、坡长渠道混凝土衬砌，可一次完成渠道混凝土布料、振捣密实、提浆、成型，施工速度快，效率高，衬砌质量好。衬砌机安装前，应仔细阅读使用说明书，严格按照说明书的要求进行组装，首次安装时应有设备生产厂家的技术人员在场指导，安装应遵循“先主体后附件，先机械后电器”的原则进行。设备安装完毕后，应进行试运行，以检查衬砌机的使用性能。

4.6 混凝土施工时段的选择

高温季节施工时应选择早晨、傍晚或夜间进行施工，白天应停止施工。低温季节施工时应采取添加防冻剂、加热水等措施，以保证混凝土入仓温度，同时，当水温过高时，应严格控制混凝土原材料的投放顺序，先加粗细骨料，后加水泥，以防止混凝土产生假凝。

衬砌施工中，遇到天气突变（大风、干热、寒流、大雨或暴雨）情况，原则上立即停止衬砌施工，并采取覆盖防护措施。但当一个衬砌仓号尚未完成时，采取边处理，边覆盖（已成型面），尽量减少暴露面积及时间。

4.7 混凝土抹面压光

衬砌成型后，首先由工作台车进行抹面，并在混凝土初凝前及时进行压光处理，消除表面气泡，使混凝土表面平整，光滑；其次在工作台车抹面压光后，由人工进行收面，根据施工现场实际情况，收面2～3遍，以保证混凝土外观质量满足规范要求。

4.8 混凝土养护

渠道衬砌混凝土湿润养护不应少于28d。在干旱、多风、日晒的天气或高温季节施工时，要求采用草帘或毡布覆盖进行保湿养护；低温季节施工时，要求在混凝土表面覆盖塑料膜，然后再用棉毡进行保温，气温过低时，要求搭温棚进行养护，防止混凝土冻融破坏。

4.9 混凝土厚度控制

衬砌机一般在槽钢轨道上行走，槽钢的厚度、高程就直接影响衬砌混凝土厚度，因而，应把其作为混凝土控制的要点，首先根据不同的坡比计算槽钢铺设的高程，并经现场监理工程师审查、复核，满足要求后，方可使用。

4.10 混凝土切缝时间控制

为避免衬砌混凝土裂缝，混凝土切缝宜尽早进行，按照《水工混凝土施工规范》要求，混凝土抗压强度未达到2.5MPa前，不得进行下道工序的仓面准备工作。根据南水北调中线工程京石段和安阳段施工实践，切缝应在混凝土终凝时开始，此时混凝土强度低，切缝速度快，对锯片的磨损小，具有较好的实用性和经济性。因而，在施工时，应根据现场实际情况，要求作业人员及时进行混凝土切缝，控制混凝土裂缝。

5.结语

渠道混凝土机械化衬砌质量控制主要为衬砌机的选用、混凝土配合比、施工时间控制等。控制住人为因素，掌握所需技术能力，遵循自然规律，运用衬砌机的使用性能，通过抓质量，抓管理，有效的保证了渠道混凝土机械化衬砌的质量；并在南水北调中线京石段和安阳段衬砌工程中，取得了良好的效果。然而，渠道混凝土机械化衬砌历时尚短，无论是施工工艺和管理水平，都存在着许多不足之处，仍需在以后的施工实践中不断的改进和提高。