南水北调中线温博段工程渠道衬砌机械化施工技术

2012-12-08王志刚南水北调中线建管局河南直管建管局

河南水利与南水北调 2012年23期

□王志刚（南水北调中线建管局河南直管建管局）

□曹艳丹（河南省河川工程监理有限公司）

1.工程概况

南水北调中线温博段工程南起温县南张羌乡马庄村，与总干渠穿黄工程末端相连，北段止于博爱县大沙河左岸约700m处，与焦作1段相连，全长27.12km，温博段3标全长6.5km，设计桩号Ⅳ22+000～Ⅳ28+500，渠道过水断面为梯形，渠底宽度21～22m，设计水深7m，堤顶宽5m，内坡1∶2.0，填方渠道外坡1∶1.5～1∶2.0渠道，渠底高程EL99.438～EL98.892m，渠底纵坡1∶29000，渠道为全断面衬砌，渠坡衬砌厚度为10cm，渠底为8cm。全渠段采用复合土工膜防渗，在渠底及渠坡复合土工膜下均铺设保温板防冻。

2.施工材料及配比

南水北调中线温博段工程渠道混凝土衬砌采用C20W6F150混凝土，强度保证率指标为95%，总碱含量≤2.5kg/m3。

根据相关技术要求及规定，所采用的施工材料均需从有生产资质的厂家中选择确定最优者供应材料。主要材料有水泥、粉煤灰、碎石骨料、外加剂、聚苯乙烯泡沫板、复合土工膜、聚硫密封胶、聚乙烯闭孔泡沫塑料板、软式排水暗管等。渠道衬砌混凝土配比采用监理工程师批准的混凝土配合比，见表1。

表1 混凝土配合比表

3.衬砌机械设备配置

根据渠道衬砌施工的需求，主要配置的机械为：混凝土布料机、混凝土抹光机、混凝土成型机、切缝机、土工膜焊接机等机械设备。

根据本标段渠道的坡长、坡度、垫层形式、施工部位等特点，选用的主要衬砌设备为山东兴水水利科技产业有限公司生产的SM8000型渠道滑模衬砌机，PM1.2型渠道抹光机。

4.生产性衬砌试验

在正式施工前先进行生产性衬砌试验，对试验室确定的混凝土配合比进行试验性拌和，以便验证混凝土的和易性、含气量和坍落度等指标。

通过生产性衬砌试验确定衬砌机行走速度、混凝土最佳塌落度、振捣时间、抹面压光的适宜时间和遍数、混凝土切缝时间，确定辅助机械、机具的种类和数量，确定施工组织形式和人员配置，制定可操作性的施工组织方案。

5.混凝土机械化衬砌施工方法

5.1 基础面处理

根据测量放线确定坡面坡脚、坡顶线，先由反铲挖掘机削坡并预留10～20cm保护层，再用削坡机进行精细削坡，对于局部削坡机无法到达的部位，可用小型机械辅助人工施工。施工过程中应及时检查、调整削坡机行走轨道，严格控制渠顶高程、渠底开挖高程及坡面平整度。防止超欠挖现象，使用2m靠尺检查，将平整度控制在±10mm范围内。

5.2 砂粒料垫层施工

渠坡砂砾料垫层采用粗砂，厚度为5cm，压实后相对密度≮0.75。砂砾料用自卸车运至坡顶，用反铲挖掘机配合人工，自下而上均匀摊铺在坡面上，分别在坡脚、坡肩及坡面布设控制桩，顺水流方向每5m布置一排，桩与桩间挂线连接将渠坡分成若干小块，进行人工修坡，控制削坡厚度与平整度。坡面修整完成后，采用平板振动夯对坡面进行夯实，夯实时夯迹搭接宽度≮1/3板宽。夯实过程中人工对出现的坑洼及时找平，确保平整度合格。

5.3 保温板铺设

保温板为聚苯乙烯板材，铺设前应认真检查，选用无破损、无凹陷，尺寸完整的板材。对于渠道坡脚齿槽部位，保温板局部需要裁切的，采用裁纸刀切割，保证切割面顺直。保温板铺设应平整，顺直，保证板与板间紧密结合，不出现缝隙、空鼓等现象，保温板采用8#铁丝或冷拔丝制作的“U”卡扣从板面钉入坡面。铺设复合土工膜之前再次对保温板进行检查，保证平整度在±10mm，板面高差在2mm以内。

5.4 复合土工膜铺设

渠道采用二布一膜复合土工膜加强防渗，复合土工膜铺设应在气温在5℃以上，风力4级以下，无雨天气施工，按照流水作业顺序分区进行，采用人工铺设，铺设时应力求平顺，松紧适度，上游边压下游边。幅间横缝间距≮50cm,避免形成十字缝。

复合土工膜拼接采用热熔焊法双缝焊接，焊接前对焊接面进行清扫，做到无尘、无水，土工膜平行对正，两幅之间搭接≮10cm,焊接机械采用TH-501型自动爬行焊接机，根据试验结果，施工中一般温度控制在180～260°之间，速度控制在2～3挡之间，焊缝处应无漏焊、虚焊和超焊。

土工膜铺设完成后应及时进行混凝土衬砌施工。

5.5 混凝土衬砌施工

5.5.1 施工准备

渠道混凝土浇筑前，根据设计图纸中衬砌板纵横通缝位置确定分仓长度，仓号四周采用所示的结构缝位置，确定浇筑仓号长度，并在仓号四周架立槽钢模板并加固牢靠，检查和校对原材料规格和混凝土配料单各项指标，将衬砌机移动至仓号外调整至设计高程，校验坡比。

5.5.2 混凝土运输

渠道混凝土在拌和站集中拌制，用8m3混凝土罐车运至浇筑仓渠顶，由布料机入仓。

5.5.3 混凝土机械衬砌

混凝土浇筑前先调整衬砌机机架的坡比和高程，校核无误后进行浇筑。混凝土运至现场后进行坍落度抽检，坍落度控制在4～6cm范围内。

浇筑过程中专人进行指挥，观察铺料情况，掌握好进料量和机械行走速度。布料小车移动速度控制在5m/min（确保各料仓均匀受料），并且各料仓积料厚度≥60cm。各受料仓积料完成后，开启衬砌机行走系统进行摊铺布料，每次移动布料宽度控制在50～60cm（根据受料仓积料情况确定），同时开启振动棒振动，根据每次布料宽度控制振捣时间为0.5m/min。为确保边角混凝土的密实性，在靠近模板边缘及坡脚齿槽处要采用插入式振捣器进行振捣。

5.5.4 混凝土提浆及抹光

衬砌混凝土浇筑完毕后用抹光机配合人工及时进行抹面压光，前后进行两遍。一般抹面控制在1-2h（夏季）、2-3.5h（春、秋季节），人工抹面压光可在第二遍机械抹面完成后30min内进行。抹面压光过程用2m靠尺随时检测平整度，保证平整度偏差在5mm～2m以内。

混凝土抹光后立即采用塑料薄膜和保温毡布进行覆盖并洒水养护，养护时间不少于28d。

5.5.5 切缝及伸缩缝处理

根据设计图纸中伸缩缝的分布位置，对浇筑完成的混凝土进行切缝，切缝时间一般在浇筑后20h左右（具体根据施工季节掌握），混凝土抗压强度达到2MPa时进行，先用墨斗在需要切缝的位置打上线，用切缝机沿线切缝，控制好切缝深度以不损伤防渗土工膜为准，通缝深度控制在9cm，半缝控制在5～7cm，切缝速度不宜过快。

伸缩缝用聚硫密封胶填充，填充前先清除切缝内的杂物、灰尘，保持表面干燥。处理完毕后将搅拌均匀的聚硫密封胶胶体用注胶枪填充到伸缩缝内，最后用腻子刀将表面刮平。