三辊轴整平机在南水北调工程薄壁混凝土施工中的运用

彭 玲，汪小雷

(中国水利水电第五工程局有限公司，成都，610066)

1 概述

南水北调工程某标段渠道全长14.9724km，采用明渠自流输水方案，梯形过水断面，渠底高程72.864m～72.174m，设计底宽为20.5m～24.5m，渠道纵坡1/30000，设计水深6.0m，采用全断面混凝土衬砌，渠坡厚度10cm，渠底厚度8cm，混凝土强度等级为C20F150W6。渠道混凝土衬砌断面如图1所示。

图1 渠道混凝土衬砌断面示意

本标段共布置各类交叉建筑物28座，包括渠道倒虹吸1座，左岸排水倒虹吸6座，分水口门1座，渠渠交叉3座，公路桥10座和生产桥7座。由于渠道底部多为沙壤土，重型机械下到渠道底部容易对渠底土层产生扰动，从而影响渠底承载力。因此使用的机械设备应吊装轻便，单个重量不能太大，其整平机要求结构简单、造价低、能适应大范围渠底宽度变化，施工工艺容易掌握，便于操作，转场方便。根据上述分析，我部选用了2台7.5m长三辊轴整平机和1台6.0m长三辊轴整平机配合进行施工。

2 三辊轴整平机的施工应用

渠底混凝土衬砌采用机械化布料成型机布料、三辊轴整平机振捣密实及整平提浆、油动抹光机收面的施工程序，全断面跟进的施工方式，在保障施工质量的同时加快了施工进度。

2.1 仓位划分

由于渠道底部衬砌厚度为8cm，为素混凝土，每延米为18m2～20m2。如每仓浇筑过长，终凝后若切缝不及时极易引起贯穿性裂缝，对比设备投入标及施工强度，每仓混凝土浇筑长度控制在48m～52m(切缝后每块板尺寸为4m×4m)。

2.2 模版支立

在渠道底板施工程序中，当渠床整理验收、保温板铺设、土工膜铺设验收合格后，开始进行模板及闭孔塑料板安装。模板采用加高槽钢制作，模板背面上下每隔1m焊接两根φ12mm钢筋，每根长50cm，并采用φ12mm钢筋横向连接。安装模板时，在背面钢筋上加压砂袋对模板进行固定。在混凝土浇筑前，测量人员配合现场施工人员及时校正模板位置及高程，确保混凝土浇筑厚度满足设计要求。

2.3 混凝土入仓

浇筑混凝土由HZS60型拌合站或HL90型拌合站拌制，9m3混凝土罐车运输，浇筑混凝土时，严格控制混凝土的坍落度，试验员现场检测混凝土拌和物的坍落度和含气量。

渠道底板混凝土布料采用自行研制的衬砌成型布料机，可分为渠坡混凝土输送系统和渠底水平布料系统两部分，两者结构桁架(渠坡桁架和渠底桁架)通过铰接连接，电动驱动轮(行走驱动装置)分别安装于渠坡钢构桁架顶部及水平钢构桁架两端;支撑平衡装置为三套橡胶从动轮，安装于斜坡段中部及水平段两端。水平段布料系统设有下料口。

2.4 混凝土浇筑

施工现场设专人指挥，浇筑按照连续顺接方式进行。浇筑时要均匀布料，厚度控制在10cm左右，人工采用铁锹配合平仓，并采用钢尺跟踪检测混凝土浇筑厚度，对凸凹部位及时修整。

结合渠道底板设计宽度，选用2台7.5m长三辊轴整平机和1台6.0m长三辊轴整平机配合进行振捣。三辊轴整平机轨道采用4m长80mm×80mm方钢，直接铺设在土工膜上部，待该段混凝土振捣平整后，及时拆除并对该部位进行补料，并采用插入式振捣棒振捣密实。采用边整平边拆除导轨方式，要保证导轨有足够的长度，拆除时间不能过早，以保证三辊轴整平机在必要时能够在导轨上后退行走提浆，并能够从混凝土中顺利拆除。三辊轴整平机施工时，首先完成10m段的摊铺、振捣、整平，调整好各道工序，实现三辊轴整平机两端均匀、对称行驶，保证设备不脱轨，并实行先摊铺，再振捣、整平程序。在各道工序的衔接和工艺质量符合要求后，再继续进行施工，施工过程中控制好间断时间，确保连续施工。

为达到理想的整平效果，三辊轴整平机需往返作业1～2遍，人工配合修整填补铲刮，以满足施工质量的要求。三辊轴整平机作业完成后，应根据混凝土表面泌水情况，适时进行刮平作业，将表面的泌水稀浆刮除，对模板边角及振捣不到的部位人工补振密实，禁止出现漏振和过振现象。

图2 渠底衬砌三辊轴分仓振捣平面示意

2.5 压面、养护

由于每次浇筑成型的大面面积都达到了800m2以上，采用人工压光收面无法确保在初凝前结束压面工作，故采用机械压面。根据现场实际情况，每200m2配置直径100cm的压面机1台，采用柴油驱动(防止在压面的过程中突然停电)。

一般气温在10℃～20℃时，压面机在完成振捣整平后1h开始工作(20℃～30℃则为30min)。最后一次抹面时，电动抹光机不使用抹盘，采用抹片抹面进行压光(以手指按混凝土能留下手指印，为最后一次抹面时间)，以提高混凝土表面的光洁度。

混凝土养护根据施工技术规范要求进行，采用塑料薄膜和草帘、土工布或草帘覆盖，并用水桶洒水养护，每间隔50m配置一个大水桶，容积3m3，底部接塑料管道引水，并用闸阀控制，养护时间不少于14d。

2.6 切缝

对于新浇筑完成的混凝土在强度达到50%后即进行切缝工作，切缝过早容易出现崩边，切缝过晚易产生裂缝，且混凝土强度过高后影响切缝速度。切缝前，用墨线弹出切缝线，用槽钢作为锯片挡边。切缝时，应随时调整锯片深度(在锯片上划上明显标识)，根据大面上积水(养护用水)情况调整锯片高度。

2.7 三辊轴转场

三辊轴自重较轻拆装方便，距离较近(500m之内，中间无障碍物)可自行行走至附近作业面(要求所经过的路线平整)，对于距离较远或中间有障碍物的路段，可用装载机或轻型卡车转运。

3 质量控制

3.1 厚度控制

衬砌厚度由衬砌机的液压升降支腿和内置的模板进行调节控制，并定时控制砌机主机架绕度。三辊轴整平机采用8cm轨道控制整平后混凝土的铺料厚度，保证混凝土表面平整、均匀。

在衬砌过程中经常检查衬砌厚度，如厚度有误差及时调整，具体方法为衬砌机在待衬砌段定位后，铺料前沿布料机每隔2m用直尺检查一点，确保厚度误差在±5%以内。

3.2 平整度控制

混凝土抹面压光时采用2m靠尺检测平整度，应控制在8mm/2m以内，衬砌结束后用2m靠尺检查，发现超限时及时人工抹面处理。

3.3 混凝土拌合物控制

混凝土塌落度对衬砌质量影响较大，试验室对每车混凝土进行取样监控，对塌落度达不到12cm～14cm的混凝土，坚决不允许入仓。

4 小结

三辊轴整平机渠道衬砌机械化施工技术在本标段渠道底板的成功应用，为南水北调中线大型渠道底板混凝土衬砌发挥了积极作用，可为其它相应沟渠底板衬砌施工提供借鉴。