浅谈石方渠道衬砌施工技术及应用

雷曦 柴悦

【摘要】根据作者多年在南水北调工程河南黄羑段的施工经验，文章对石方渠道衬砌施工过程中的技术、施工工艺进行详细的探讨和分析，并对施工中混凝土施工技术及应用进行了详细描述，提出了施工要求及保证措施。仅供参考！

【关键词】石方；渠道衬砌

前言

南水北调中线一期工程焦作2段第4标段位于河南省焦作市，渠道全长5.169KM，其中石方渠段全长867.5M，该段干渠沿九里山断裂带布置，节理、裂隙及岩溶较发育，基础面多为风化岩石。石渠渠段混凝土衬砌施工项目主要为浆砌石挡墙砌筑、锚杆、排水孔、钢筋制安、逆止式排水器安装加固、模板就位、混凝土浇筑、底板碎石带等项目，基本思路为浆砌石挡墙砌筑、锚杆、排水孔、建基面施工，钢筋制安及侧模支设，混凝土浇筑、养护等。

1、施工程序

清基交面→基面清理→测量放线→锚杆、排水孔施工→轨道铺设→衬砌台车及施工台车安装、调试→测量放线→坡面清理→钢筋绑扎安装→逆止式排水器安装→模板安装→混凝土浇筑→模板拆除→养护。

2、施工方法

（1）测量放线

1）首先由测量队对拟定衬砌段进行建基面断面测量，检查超欠挖情况并报请监理工程师验收；

2）随后依据设计下发的渠道衬砌结构图纸确定锚杆、排水孔位置，同时结合我方施工衬砌台车的规格、尺寸放出行驶轨道铺设路线，并指导台车的调试工作使它满足衬砌要求。在渠底衬砌时放出碎石带开挖线和逆止式排水器的位置。

（2）锚杆、排水孔施工

1）锚杆施工设置脚手架施工平台，利用YT28手风钻根据测量确定的孔位并按设计要求孔向施工。由于锚杆与衬砌钢筋网相接并对钢筋网起到支撑作用，因此锚杆外露长度（外露长度15CM）严格按设图纸施工。锚杆注浆采用注浆机孔口或孔底注浆法注浆，即底板孔口注浆，渠坡采用孔底注浆法注浆，锚杆注浆用水泥砂浆按南水北调相关标准选材，报监理部批复后按设计配合比拌制。

2）对于浆砌石挡墙边坡，锚杆采用浆砌石砌筑时预埋的方法；而对于石方边坡，在砼衬砌施工前提前进行锚杆及排水孔的施工，具体施工方法见石方渠段砂浆锚杆支护施工方案。

（3）缝面处理

1）建基面处理

采用高压风水枪辅以人工清理基岩面；清理后基岩面应无松动岩石、无尖角岩坎，表面冲洗干净无油污、杂物、积水和碎渣；

基础面清理范围应大于浇筑仓位50～100CM，混凝土入仓前对建基面进行洒水湿润，以利于结合；

渠道底板建基面四方联合验收完成后，先进行垫层混凝土施工，垫层混凝土等级采用C10，找平高程为设计建基面高程或低于其5MM，分块尺寸4×12M。

底板碎石带开挖采用切缝机切出断面40㎝×20CM的碎石带，风镐破碎内部岩石，人工清理。

（4）钢筋制安

钢筋采用Φ6@200钢筋网。钢筋必须经进场检验合格并报监理部批复后才可投入使用；钢筋在加工前进行冷拉调直，冷拉过程中注意严格控制冷拉速度和钢筋的伸长率。钢筋的切割采用砂轮切割机切割，不得采用电焊和氧气焊切割。钢筋应平直，无弯折，绑扎安装后钢筋的形状、尺寸应符合设计要求，允许偏差不超过规范规定。

1）钢筋加工

锚杆及衬砌钢筋网片加工由布置在营地内的钢筋加工厂依据设计蓝图完成，验收后运输至作业面，利用人工搬移至安装现场、人工安装；钢筋加工严格按照招标文件技术条款及现行规范操作。

2）钢筋安装

钢筋安装安排在建基面验收合格，基础锚杆施工完成准备进行衬砌时施工；

首先由测量队依据设计蓝图放出浇筑仓面分仓线，随后根据规划在基面上布设钢筋架立点，施工队利用电钻造孔，布置架立筋，垂向架立筋选用Φ16钢筋，入岩20CM，外露15CM，间排距暂定100×100CM，实际施工过程中根据实际情况调整，水平架立钢筋利用结构筋替代。

钢筋架立筋布设完成后，施工队依据设计蓝图安装钢筋网，所安装钢筋必须横平竖直，搭接、焊接长度必须满足规范及设计图纸技术要求；钢筋网与架立钢筋点焊牢固。

在砼浇筑过程中，安排专人负责检查钢筋架立位置。如发现移动则及时矫正，并防止为方便砼浇筑而擅自移动或割除钢筋现象发生；

边坡钢筋安装需进行验收后，才可将衬砌台车就位封闭模板。

（5）模板安装

石方渠段衬砌用模板主要为：边坡衬砌台车、分缝定制钢模、基岩面找平散装木模板。所有模板均有加工车间制作完成，运输至施工现场利用设备及人工依据衬砌成型坡面安装就位。

1）边坡衬砌台车

①轨道铺设

轨道对衬砌台车起到承载和固定的作用，轨道的丝毫变化都关系着混凝土面板的平整度和混凝土的厚度。因此石方段衬砌台车轨道选用UD80型轻型钢轨。

A、衬砌台车共设置两道轨道，分别坐落在边坡顶部一级马道上和渠底板上，由于一级马道及渠底板不平，衬砌台车轨道下部采用C20混凝土找平，宽20CM，高至少10CM。

B、轨道加固利用钢轨的孔洞，采用插筋预埋在找平混凝土内加固，插筋选用Φ22钢筋，入岩深度30CM，间距100CM，插筋、轨道焊接成整体；浇筑找平砼时，将钢轨底部浇筑在砼内，保证钢轨稳定。

C、受人员施工空間限制，台车轨道布置在距离坡脚1.5M位置。

②衬砌台车构成及原理

该衬砌台车以I36C#工字钢为主桁架，桁架间用I20 a#工字钢相连接，每台由五块1990×4100㎜模板构成，单块模板背面通过4根Φ40㎜丝杠连接I20 a#工字钢与主桁架形成整体。每块模板设有四个导向和定位装置，可防止丝杠变形或模板脱落影响安全使用。单块模板面板采用6㎜厚钢板，骨架采用100㎜槽钢制作。主桁架上下两端各设同步电机为动力的行走系统。机车运行初步确定以自重稳定，浇筑中设上拉下撑装置，在台车两侧顺坡面各采用9个拉环，每个拉环焊接2根Φ22的锚筋，单根长度100㎝；确保浇筑过程不跑模和安全运行。另外，每块模板采用9根短钢管及顶丝，将模板纵横肋交点处支撑在桁架横向I20 a#工字钢，保证模板不变形。

模板单块尺寸199×410㎝，单块与机车采用4跟丝杠连接。浇筑过程中先将底部模板用丝杠调整到位，浇筑距模板顶部10～20㎝时，将上部第二块模板调整到位，以此循环直至单仓完成。

③台车安装及调试

A、衬砌台车设计时，采用分块设计，运输至施工现场（渠底处）后进行组装。利用25T汽车吊及人工辅助组装成型，待拟衬砌段钢筋安装验收合格后，自行到位并依据测量点线精调到位；

B、在混凝土浇筑前，测量人员指导操作进行台车精确调试，确保台车满足浇筑要求，操作人员对台车的其它性能进行测试，确保不因机械故障延缓施工。如发现问题，应及时上报调度室。调度室将通知其它参与施工的部门及时作出调整，以免造成人员和材料的浪费。故障排除后也应及时上报调度室，及时安排恢复正常施工。

（2）分缝模板安装

分缝模板采用定制钢模，局部辅以散装模板找平；模板加固采用内外撑方式，外撑方式采用Φ22@30㎝、L=40㎝锚筋（深入基岩20㎝，外露20㎝）；

（3）底板模板

底板分缝模板采用10#槽钢支设，顶面不设置模板，利用振动梁初平后，人工收面，手动抹光机磨光。

（4）模板验收及维护

A、模板按照测量队布置的结构边线点及点位交底图、设计施工图等资料安装，土建施工队配备卷尺、垂球等安装、校正模板用工具，对所安装模板进行调整、校正；

B、模板驗收：仓面模板安装完成经木工班班长初检、工区技术员复检合格后（利用测量点线）报请测量队验收，由测量队约请监理、测量中心对所安装模板进行验收并出具模板成果，模板成果移交工程部质检工程师作为仓号土建验收附件备查；

C、在浇筑过程中安排木工盯仓，负责模板的维护，及时调整模板防止模板变形确保拆模后砼的外观质量。

（5）模板拆除

混凝土具备拆模强度后，进行模板拆除，拆除时自上而下进行（即丝杠将模板拉至机车桁架处），衬砌机车驶往下一工作面，并对模板表面进行清理、刷油。底板模板采用10#槽钢，采用人工拆除。

（6）预埋件安装

石渠段预埋件主要为逆止式排水器安装，逆止式排水器按设计图纸要求坡面与排水孔相连接，底板深入碎石滤带，均采用打Φ16锚筋做支架加固。即每个止水器4根Φ16锚筋做支架及两层Φ6.5钢筋焊接成井型支架加固，锚筋深入基岩20㎝。止水器底部与岩石面缝隙采用砂浆封堵，局部超挖用PVC管加长，外露面采用胶带封住，浇筑完成后将胶带撕掉，排水器的表面要与混凝土表面保持同一平面。

（7）混凝土浇筑

1）浇筑方法

A、渠坡混凝土浇筑

混凝土由罐车运送至施工现场（一级马道），采用溜筒入仓。浇筑过程中人员站于模板顶部（丝杠控制模板可调节幅度为55㎝），采用Ф50软轴振捣棒对仓内混凝土进行振捣。当混凝土浇筑至模板1.7～1.9米时，进行第二块模板安装。此时另一个工作面开始浇筑施工，当进行第二块模板安装时返回浇筑第一仓的第二层，依次连续施工至两仓位浇筑完成。

B、底板混凝土浇筑

混凝土由罐车运送至渠底并下料到输料皮带机，再由输料机送往布料机布料，振动梁振捣并初平，滚杠精平，手扶式抹光机抹面。底板混凝土浇筑采用，跳仓浇筑法施工（两仓甚至多仓同时施工）。底板施工道路部位，需等渠坡全部衬砌完成后施工。

2）施工要求

A、混凝土浇筑是在仓号内建基面清理、基础地质缺陷处理、锚杆布置、模板、钢筋、止水、预埋件等工序验收合格后，由监理工程师签署开仓证后开仓浇筑；

B、混凝土入仓浇筑前，应在对缝面进行洒水湿润，但不能产生积水；

C、衬砌混凝土施工仓面较小，拟定采用平铺法浇筑混凝土，平铺厚度30～50cm；

D、连续、均匀卸入仓内的混凝土要及时平仓，不得堆积。混凝土振捣线路保持一致，并按顺序均匀、连续依次进行，振捣器倾斜方向应保持一致（尽可能垂直），不得漏振。振捣器的插入间距应不大于振捣器的有效振捣半径的1.5倍，振捣时间以混凝土不再明显下沉或流动，气泡不再逸出，并开始泛浆为止。

E、混凝土下料高度不应大于2米。

（8）混凝土缺陷处理

由于施工工艺或者人员责任心不到位所产生的混凝土质量缺陷，严禁擅自进行处理，需经质量管理部质检工程师、监理工程师现场确认并依据相关标准制定方案、缺陷备案后再行处理。

（9）养护

混凝土养护采用先覆盖土工布，后洒水的方法，这样既可节约用水，又有利于混凝土的养护。养护日期为28天。

（10）特殊气候下的混凝土浇筑

1）雨季施工

A、原则在预计的浇筑时间内，预报无雨或小雨时可以开仓，如中雨或大雨则不宜开仓；

B、衬砌混凝土浇筑过程中，浇筑现场准备好小型水泵或排水管等排水工具，以及塑料布等遮盖材料；

C、浇筑过程中遇有意外的大雨、暴雨，应立即停止浇筑，并注意用塑料布遮盖混凝土表面；

D、雨后必须先排出仓内积水，如在混凝土初凝时间内浇筑，要清除仓内雨水冲刷的混凝土，加铺同标号砂浆后继续浇筑，否则按施工缝处理；

E、当降雨不大，渠坡无淌水时，可继续施工，但对骨料需进行含水率测定，及时调整配合比中的加水量。

2）冬季施工

为保证衬砌混凝土质量，冬期停止衬砌施工。

（11）分缝处理

1）边墙、底板4M通缝均采用立模浇筑形成，待分缝模板拆除后、相邻块混凝土浇筑前，在先浇块粘贴闭孔泡沫板；

2）通缝清理、填胶待大面积衬砌完成后，依据招标文件及产品说明书组织施工。

质量控制措施

（1）原材料的控制

在衬砌前对各种原材料取样进行检测，同时要有出厂合格证，通过试验合格后方能投入使用。严格执行材料管理制度，加强原材料检测，杜绝不合格材料进入施工工地，发挥各级质量员的作用，将质量事故消灭在萌芽状态。

（2）施工过程的控制

在施工过程中，首先测量按设计准确放样，打出控制桩，准确铺设衬砌机的行走轨道。在雨季施工时，作好工作面的排水。加强测量放线及检查工作，配合适当的测量仪器和测量人员，确保结构位置和尺寸的准确性。

在砼生产过程中加强对砼拌和均匀性、坍落度和强度的检测，做到不合格品不进场，不合格砼不入仓。

一旦出现外观质量缺陷时，根据具体情况及时制定相应的处理措施报请监理工程师批准后进行处理，使其达到规范和合同要求，同时进行调查分析，查找原因，制定或完善相应的预防措施，防止类似情况的再度发生。