大型河渠现浇混凝土衬砌机械化施工技术研究

◎查小庆 安徽水利开发有限公司

1.前言

随着社会的进步和经济的发展，薄壁现浇混凝土结构越来越多，河渠底宽较大，边坡坡陡，河渠边坡混凝土薄，不易振捣，摊铺成型密实难度大，无论对衬砌质量还是施工进度，传统的人工施工工艺已远远满足不了工程要求。

国内有文献研究了在渠道衬砌施工中不同的衬砌机械，介绍了各渠道衬砌施工方式的工艺流程和质量控制方法。为了进一步改进和提高大型河渠机械化施工技术，保证高标准、高质量地完成施工任务，更好地推广大型河渠衬砌机械化施工，现介绍一下大型河渠现浇混凝土衬砌机械化施工的有关方法，以便在今后类似工程施工中推广应用和完善该项技术。

2.工程概况

引江济淮工程江淮沟通段J005-2 工程位于江淮沟通段内桩号32+100～35+180 桩号，河渠总长3.080km。河道开挖标准断面：河道底宽60.0～152.0 m，底标高13.4m，坡比1：3，每6m坡高设置一个平台，平台宽度为4.0m。

本标段衬砌形式包括：

（1）32+640～34+700段左右侧各10m宽12cm厚C25混凝土护底；

（2）34+770～35+180段左右侧各12m宽15cm厚C25混凝土护底；

（3）32+100～33+255段左右岸一、二级15cm厚C25F50混凝土护坡，三级12cm 厚MU25 铰接式生态砖；

（4）33+255～35+180段左右岸一、二级15cm厚C25F50混凝土护坡，三级生态毯护坡。

3.工程难点

本工程护坡混凝土（砼面板）约4.3万m，存在施工方量大、坡面混凝土浇筑质量（密实度、强度）不均衡、外观质量难控制（平整度、切缝质量、砼面表面外观等）困难。

采取措施：目前采用混凝土机械衬砌进行施工，即使用修坡机、衬砌机、抹光、切缝一体化施工机械，按照设计分缝进行施工，既解决了砼厚度控制、坡面砼振捣、压光、切缝等方面的施工难度，又杜绝平整度、切缝弯曲、蜂窝、麻面、混凝土表面裂纹等质量通病的发生，保证了施工进度。

4.工艺原理

本工艺（如图1-图3）将河渠混凝土衬砌的铺设、整平、切缝作业联动开展，将多种作业流程集成施作，通过一体化设备保证多个作业的连续实施。通过轨道快速移动整个设备，可实现河渠衬砌的分条块施工，减少多余工作时间，即皮带、橡胶板、挂板的运行速度及位置可分控，当皮带上混凝土较多时，可通过独立电机减慢皮带滚轴的运行速度或加快橡胶板的行进速度，保证掉落的混凝土量适当满足设定标高的衬砌所需用量。

图1 河渠衬砌浇筑作业的纵向断面图

图2 河渠衬砌浇筑作业的横向断面图

图3 河渠伸缩缝切割作业的横向断面图

通过切缝设备及时施作伸缩缝，可在衬砌混凝土塑性阶段完成横缝作业，改变了原有的混凝土硬化后统一切割伸缩缝的模式，提高了施工进度。通过坡度调节器，可满足多种坡度的河渠衬砌施工，通过设置滑落板，可减小混凝土的铺设落差，有效地防止混凝土落差过大而骨料分离。

本工艺以减少河渠混凝土衬砌用工的实际问题为导向，综合采用机械化的作业方式，解决河渠衬砌施工中的混凝土铺筑、刮平、切缝等问题。

5.施工操作要点

5.1 施工准备

做好临时道路的修建，安排工程机械、电气设备、计量器具、工具等施工设施进场，做好生产准备。

5.2 坡面修整

河渠边坡水泥改性土换填完成后采用挖掘机进行粗修，预留5～15 cm 保护层采用削坡机进行精修。

修整边坡和控制混凝土厚度和外形尺寸的关键在于削坡机的导轨，导轨铺设前应挂线平整导轨基础，严格控制导轨标高，轨铺设时严格控制其标高和方向，铺设后用道钉固定。

5.3 坡面排水管施工

在河渠一、二级边坡，若存在岩土交界面、软弱裂隙面、轻中粉质壤土层，现浇砼护坡设置Φ75PVC排水管，顺水流向间距2.5m。现浇板下无换填土时排水管长度不小于1.0m，有换填土时排水管伸进原状土不小于0.5m，埋土段排水管开多孔，包裹300g/m无纺土工布。

5.4 土工布敷设

现浇C25 砼板通缝、板与截水沟、压顶、固脚分缝下距铺设一层500g/m无纺土工布，宽0.8m。

土工布由生产厂家送至施工现场卸货，进场后根据使用位置就近堆放。堆放场地应选在有排水措施、符合安全要求的区域，选择在地势高、坚实、平坦的地方。材料按类别、批次、规格堆放整齐，并用防雨布覆盖，防止雨淋和日晒。

土工布铺设应松紧适度，不可拉得太紧，以免用力撕裂，并用编织土袋覆盖，以防土工布移位。土工布自然搭接，平地搭接宽度30cm以上，不平地面50cm以上。沿坡的土工布应自下而上铺设，上层与下层重叠。沿河铺设的土工布应根据上游压力和下游压力进行搭接。

5.5 模板安装及拆除

通缝侧模板采用整体钢模，钢模宽度与衬砌厚度相同，当混凝土强度达到2.5MPa时方可拆模，先撬开模板的一端，然后用硬物敲打其背面，模板松动后，从另一端取出。

5.6 河渠衬砌混凝土施工

河渠衬砌使用的混凝土由砼拌和站统一拌和，采用砼搅拌运输车将砼运输至施工场地，衬砌的适宜环境温度在30℃以下，高于30℃时宜选择在傍晚或夜间气温较低时进行施工。

5.6.1 边坡机械衬砌

衬砌施工前先调整好衬砌机架的坡度比和标高，由混凝土搅拌车直接输送到衬砌机的进料口，混凝土均匀地铺设在衬砌面上。

1）混凝土布料。①先用少许水润湿输送机的进料槽和输送带，卸料自由落体高度不大于1.5m。②通过传送带将混凝土输送到布料机的接料口，启动螺旋布料器进行均匀布料。启动振捣器和行程开关，边走边振。当浇筑机上的混凝土过多时，启动反向功能以回收混凝土。布料宽度达到2～3m时，启动成型机，进行二次振捣、整平。施工时料位正常高度应低于螺旋叶片最高点，但不得缺料。衬砌机应以恒定速度均速工作，振捣速度与之适应。

（2）衬砌机操作及混凝土振捣。①在衬砌机械化施工中，严格执行试验段确定的振捣时间、布料速度等参数，防止混凝土过振、漏振或欠振，达到深振的效果。②若衬砌板表面出现蜂窝、麻面或拉沟，立即停机检查，并二次振捣处于初凝前的混凝土，清除初凝后的混凝土，填补混凝土后重新振捣。③机械振动的薄弱点为截排水沟、顶部、脚槽和模板的拐角处，缺料、漏振时应及时布料并人工辅助振捣。

5.6.2 渠底衬砌

采用皮带输送机或溜槽输送渠底衬砌混凝土。浇注时，分块跳仓浇筑或沿条带浇注，采用振捣梁振捣整平混凝土，控制振捣梁的振捣时间、速度和方向。

5.7 混凝土养护

待混凝土最终凝固后，用毡布覆盖，并专人进行浇水养护。养护时间或频率以混凝土表面湿润为准，养护时间为28d。

6.结论

本文工艺采用混凝土机械衬砌进行施工，即使用修坡、衬砌、抹光、切缝一体化施工机械进行施工，既解决了混凝土厚度控制、坡面砼振捣、压光、切缝等方面的施工难度，又杜绝平整度、切缝弯曲、蜂窝、麻面、混凝土表面裂纹等质量通病的发生，保证了施工进度，具有一定的经济效益。该项技术在引江济淮工程江淮沟通段J005-2工程渠道衬砌施工中得到了成功应用，在今后类似工程施工中具有广泛的推广应用前景。