浅谈渠道衬砌成本控制

李 银， 刘 杨

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概述

南水北调中线一期工程总干渠陶岔渠首～沙河南段鲁山南1段工程位于河南省平顶山市，起点桩号215+811，终点桩号229+262，标段全段总长13.451 km。渠道为梯形断面，明渠全长为13.095 km，渠道底宽19.5～24.5 m，渠底高程为126.89～126.17 m，渠道内边坡坡比为1∶2～1∶3，渠道纵坡降为1/25 000，全渠段采用混凝土衬砌,混凝土下的防渗材料采用576 g/m2复合土工膜，土工膜下铺设20 cm厚的砂砾料垫层，渠底中轴与坡脚砂砾料垫层中采用内径250 mm的软式透水管组成的纵横向管网排水。

混凝土总方量约9万m3，边坡衬砌板厚度一般为10 cm，底板厚8 cm，局部采取混凝土加厚措施；砂面平整度要求为1 cm/m2，混凝土平整度要求为8 mm/m2，且混凝土厚度不得低于板厚的95%。

2 影响成本投入原因的分析

混凝土量是衬砌成本的重要组成部分，混凝土浇筑量越大，成本投入越高。而衬砌面板厚度是影响混凝土量的关键，衬砌面板越厚，混凝土量越大；反之，越小。

笔者主要从混凝土量进行成本分析，混凝土量为设计混凝土量与超方量及浪费量的总和。

导致混凝土厚度发生变化有多种原因，主要分为以下三种：

(1)轨道变动：轨道基础面对衬砌板厚有很大影响，轨道基础面如由砂铺垫而成，则在衬砌机行走过程中，在衬砌机自重及其它力的作用下(考虑砂面为设计平面)，衬砌机会发生沉降或偏移，进而影响衬砌板厚(图1)。

收稿日期:2014-08-14 图1 轨道变动对混凝土厚度的影响示意图

(2)衬砌机扰度：衬砌机本身在其设计制作时预加了一定的向上扰度来保证衬砌机布料底板在同一平面，但因长期使用机械设备而导致其老化以及外力对其的影响，衬砌机本身产生扰度且扰度不断加大，特别是衬砌机的中间部位，对混凝土板厚造成的影响更大，详见图2。

(3)不同方式刮砂对混凝土板厚的影响。

图2 衬砌机扰度变化对混凝土板厚的影响示意图

将人工刮砂和衬砌机刮砂两种方式进行对比分析可知：人工刮砂后平面基本为设计平面，为保证混凝土衬砌板厚符合设计标准，混凝土板厚平均值大于设计值，进而导致混凝土超填量增加；而衬砌机刮砂和衬砌机浇筑均为同一机械施工，衬砌机扰度对混凝土的板厚基本无影响，超填量影响也不大，详见图3。

图3 机械刮砂和人工刮砂对混凝土板厚的影响示意图

(4)人为浪费：在使用机械衬砌过程中，对衬砌机的液压系统进行调节，人为加大了衬砌板厚度，进而增加了成本。

(5)混凝土的浪费：浇筑混凝土时因各种原因造成浪费，同时，由于其他原因造成混凝土剩余而无法用于浇筑施工中，导致成本投入增大。

3 成本分析

(1)衬砌机位置发生偏移或沉降，衬砌机产生扰度、采取的不同方式进行砂面刮平对混凝土量产生了一定的影响，具体情况见表1。

表1 不同状态下混凝土变化量表

说明：①轨道向渠道外偏移为正，向内为负；②混凝土增加量为﹢，减少量为﹣；③水平位移和沉降位移可进行数值转换，以1∶2边坡为例，水平值偏移2 cm，相对沉降值为1cm。

(2)结合图3进行对比分析得知，衬砌机刮砂是一种有效的、保证混凝土板厚的措施，但其前提条件是保证混凝土的平整度，扰度值最大的位置一般处于衬砌机的中间或重心部位。通过对不同挠度条件下衬砌面板平整度进行对比分析后得出的结论如下：

表2 扰度对平整度的影响表

在保证混凝土面板平整度的前提下对表1进行分析得知，同种状态下使用衬砌机刮砂可以节约混凝土量，节省成本。以鲁山南1段为例，设计混凝土方量约为9万m3，混凝土成本为260元/m3，增加20%的混凝土量时成本约为468万元，即混凝土面板厚度每增加1 cm，成本将增加234万元。

4 减小成本投入采取的措施

砂面控制和混凝土面控制在控制成本上尤为重要。施工过程中，可以通过以下方式减少混凝土超量。

(1)对轨道基础进行加固处理，禁止使用砂或强度不高、易发生变形的土料作为基础面，同时对轨道做侧向位移加固处理，使用锚钉或其他方式阻止轨道侧向位移且锚钉本身不能发生变形和位移；

(2)对扰度进行分析，根据实际需求及时对扰度进行校正，通过在连接位置加钢板片的方式消除扰度，进而减少混凝土的用量；

(3)选择适宜的施工方法较为有效。据对表1进行分析得知：采用机械刮砂既可有效减小混凝土超量，又能有效地保证平整度。

(4)衬砌机在工作状态下应关闭液压装置，如需使用，需向管理人员请示；

(5)制作混凝土骨料分离器，对无法使用的混凝土料进行骨料的筛分，用于其它临建部位的施工，减少弃料；

(6)加强衬砌开仓前的空载运行，不仅可以对机器的工作性能进行检查，而且可以随时测量衬砌机与砂面的厚度，此厚度为混凝土板厚，根据实际情况及时调整液压装置，当板厚大于设计值时降低液压缸，反之则升高。

5 结 语

渠道衬砌机在南水北调工程渠道衬砌的使用中取得了良好的效果，对整体中线工程发挥了巨大的作用，但若将渠道衬砌机运用于其他工程时，首先要对衬砌机的正确使用进行深入的探讨和剖析，加强面板厚度的过程控制，减小因机械原因造成的额外投资，提高衬砌施工技术水平，加强对操作人员的科学化管理，进一步加强施工质量和成本控制。