大型渠道机械化施工工艺

孙章平，牛成龙

（河北工程大学 水电学院，河北 邯郸 056021）

大型渠道机械化施工工艺

孙章平，牛成龙

（河北工程大学 水电学院，河北 邯郸 056021）

渠道工程是南水北调中线工程的主要组成部分，其渠道断面尺寸大，施工线路长，适合机械化施工。结合南水北调一期总干渠漳古段SG2标渠道衬砌施工情况，对渠道混凝土衬砌机械化施工工艺及存在问题进行分析。

渠道；混凝土衬砌；机械化

1 工程概况

南水北调中线工程从丹江口水库陶岔闸引水，重点解决北京、天津、石家庄、郑州等沿线20多座大中城市的缺水，并兼顾沿线生态环境和农业用水，干渠总长达1277km。南水北调一期总干渠漳古段SG2标标段桩号为50＋182～61＋168，全长10．986km，均为明渠。 边坡一般为1∶2～1∶2．75。 为防止渠道渗漏，滋生杂草，冻胀破坏，渠道在渠坡上铺3cm保温板，铺土工膜，其上衬砌现浇混凝土。混凝土等级为C20F150W6，渠坡混凝土厚度为10cm，渠底为8cm，为薄壁混凝土。为防止混凝土自身收缩，温度应力或地基沉降等因素产生裂缝，衬砌混凝土设有横缝和纵缝，按切缝深度可分为半缝和通缝，半缝深为衬砌厚度的0．5倍，通缝通常为混凝土板厚的0．9倍。横缝沿中心线间距一般为4m，通缝、半缝间隔布置。

2 渠道机械化施工工艺

南水北调中线工程渠道断面尺寸大，施工线路长，质量等级要求高，适合机械化施工。施工工艺为：渠道削坡→聚苯乙烯保温板铺设→复合土工膜铺设→渠道混凝土衬砌→混凝土养护→混凝土切缝→混凝土切缝处理。

2．1 渠床整理

渠道削坡是衬砌混凝土质量的基础，渠坡应有足够的平整度，以防止保温板架空，影响衬砌质量。削坡机的设计削坡能力为0～30cm，现场试验表明超过20cm厚的土层，削坡机削坡成型时大大减少削坡速度且对削坡机有一定损坏。而渠堤填筑成型后，坡面预留保护层厚度一般超过设计边线50cm，这样用削坡机削坡需要反复来回好几次，影响工作效率，增加施工成本。人工削坡需要大量的人力，施工速度慢，且渠道平整度难以控制，质量不好保证。挖坡时一般先用挖掘机进行粗削坡，剩余保护层厚度为20cm左右时，用削坡机削坡。在渠道与建筑物结合处不易机械施工地方应人工精削。削坡前应进行施工放样，挖掘机粗削时，应沿坡肩线和坡脚每10m布设1个控制面，每个断面控制5个点。削坡平整度每2m应不大于100mm，渠道削坡不应欠挖，超挖深度应控制在规范要求。

齿槽一般先用小型反铲挖掘机粗挖，然后人工精确开挖，应保持齿槽内无杂物，无明水，以免混凝土发生冻融破坏。

2．2 聚苯乙烯保温板铺设

保温板应符合设计要求，表面平整整洁，不允许使用缺角、断裂保温板。铺设保温板时铺设人员严禁穿硬鞋或带钉鞋作业，以免造成保温板破坏。保温板固定时应采用适宜的竹签或木楔子，梅花状布置，为防止破坏上层土工膜，应将其嵌入保温板内。保温板铺设时应紧贴坡道基面，以免造成混凝土架空，影响混凝土抗滑，抗裂稳定。保温板铺设完成后保持板面清洁，严禁踩踏和堆放重物，以免造成保温板破坏。

2．3 土工膜铺设

土工膜应垂直水流方向铺设，不允许出现平行渠轴线纵连接。土工膜搭接宽度不小于10cm，搭连接时，先缝合底层土工布，热熔焊中层土工膜，缝合上层土工布。土工膜焊接时应保持焊接面清洁干燥。焊接完毕后应做充气实验，在0．15～0．2MPa气压下，5min内无明显压降。以保证焊接土工膜承受足够高的水头压力，保证施工质量。

2．4 渠道混凝土衬砌

渠道衬砌机集输料、布料、平仓、振捣、抹面常规施工工艺于一体，机械化程度高，施工速度快。由于它减少了许多人为因素的影响，可以更好地控制混凝土的质量，提高混凝土振捣的密实性、均匀性。

2．4．1 机械设备安装与调试

由于渠道断面尺寸大，目前没有机械可以一次性全断面衬砌，一般用先浇筑渠坡后浇筑渠底的施工顺序。衬砌渠底时可在预留通缝位置处安装轨道，先衬砌中间部位，其剩余两边部位用混凝土泵车衬砌，大大加快了衬砌速度。削坡机、衬砌机、抹面机应同轨，每台机器分别采用独立行走动力。衬砌机轨道铺设的质量是保证衬砌混凝土质量的关键，轨道安装完毕后，衬砌机应在轨道上反复行走几遍，以使其有足够的稳定性。浇筑混凝土前，应在衬砌生产厂家技术人员指导下进行衬砌机调试，以免浇筑时因机械设备不正常运作而影响混凝土质量。

2．4．2 模板支立

渠道模板宜采用与衬砌混凝土厚度相同或稍厚的槽钢作为模板，有利于厚度控制与模板安装。渠道边坡上可采用沙袋固定模板，坡肩、齿槽可用钢筋固定或沙袋固定。应有测量人员进行校核，确保模板的高度和分缝顺直。

2．4．3 混凝土布料

衬砌机浇筑混凝土时将混凝土罐车停到皮带机输料口，混凝土经输送带运至布料机接料口，进入集料箱，开启螺旋输料器均匀布料，开动振动器和纵向行走开关，边输料边振动，以保证混凝土密实。施工时应严格控制铺料的厚度，当发生缺料时，及时进行人工布料。为防止混凝土脱落，应先浇筑齿槽后浇筑面板，以增加面板的抗滑稳定性。

混凝土浇筑完毕后，应根据气候条件和浇筑时间来合理掌握收面时间，一般温度较高、空气湿度小时，应在铺料完毕后及时收面，以免初凝。而当冬天温度较低、湿度较大时，应在其达到一定强度后收面。混凝土收面机采用抹盘和抹片分别抹面，抹盘抹面起挤压及提浆整平功能，抹片起压光收面功能，抹面过程中出现骨料隆起，应及时人工清理。在平整度达不到要求处应及时人工收面，坡肩采用采用人工振捣收面。

2．4．4 施工中存在的问题

（1）渠坡混凝土衬砌时由于坡度较陡，对混凝土塌落度要求高。当塌落度大时混凝土在渠道衬砌时，容易发生流塑状态，造成沉陷，混凝土塌落到渠道底部；混凝土塌落度过小，混凝土难以提浆抹面，且不适合混凝土长距离运输。影响塌落度的因素较多，一般有骨料的含水量、配合比、运距、外部环境等。一般混凝土塌落度控制在混凝土渠道衬砌6～8cm左右时，施工时塌落度应根据布料速度、天气情况等因素适当调节。还应及时对骨料含水率进行检测，以免因骨料含水率差异影响混凝土的塌落度。

（2）机械化施工时要求各机械设备有效配合，实际施工中出现缺料、隆起现象时，需要人工辅助铺平。抹面机抹面时，易出现骨料隆起，表面有抹盘痕迹，平整度外观质量难以满足要求，需要大量人工辅助抹面，精确找平。

2．5 混凝土养护

混凝土养护是防止混凝土裂缝，保证混凝土质量的重要环节。抹面完成后应及时采用草帘、毡布等浸湿后覆盖养护或采用喷施养护剂养护。当日晒、干风天气施工时，应用喷雾器不间断喷雾来改善混凝土湿度。当出现负温时，应采取保温措施养护。一般湿润养护不少于28d，以使混凝土达到一定强度，增加混凝土抗裂能力。

2.6 伸缩缝处理

及时切割伸缩缝是防止裂缝的一项重要措施，伸缩缝位置和形式应满足设计要求。切缝时间一般为衬砌混凝土抗压强度达到1～5MPa。伸缩缝一般分为通缝和半缝，为防止切坏下层土工膜，一般切缝深度为衬砌厚度的0.9倍，半缝一般为厚度的0.5倍。保持伸缩缝清洁干净，在内注入闭孔泡沫板，上部留有2cm厚，用注胶枪注入密封胶，密封胶应填满密实，以保证有足够的防渗效果。

3 结语

渠道机械化衬砌施工提高施工效率，大大减少因人为因素而造成的质量不稳定等问题。由于施工过程中发现一些问题与不足，仍需大量人工参与，因此仍需不断改进衬砌机设备。

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Talking About Technology of Concrete Lining Construction for Large Scaled Channel

SUN Zhang－ping，NIU Cheng－long
（School of Water Conservancy and Hydroelectric Power，Hebei University of Engineering，Handan056021，China）

channel；concrete lining；mechanization

TV5

A

1672－9900（2012）01－0044-03

2011-11-16

孙章平（1987—），男（汉族），河北曲周人，硕士，主要从事水工结构工程研究，（Tel）13932037642。

Abstrat： Canal project is an important part of the South-to-North Water Transfer Project．The project is characterized as large cross—section，long distance which is suitable for construction mechanization.The paper introduced related techniques and existing problems of channel lining mechanization by taking Zhang－Gu SG2 as a case study．