削坡机在引水明渠边坡精削坡施工中的应用

邓小飞

（中国电建集团中国水利水电第十二工程局有限公司，杭州 310000）

1 工程概述

广西驮英东水库灌区干渠工程总长64.21 km，共有引水明渠29 段，长46.29 km，占比达到73.0%，建筑物的设计级别4 级，设计的合理使用年限30年，渠首设计流量14.21 m3/s，加大流量17.76 m3/s。引水明渠渠身主要为梯形断面，随着引水明渠沿线的分水闸分流，断面尺寸逐渐变小，底宽由2.5～1.2 m，渠深2.5～1.5 m，共有5种断面型式变化，边坡为1∶1.5，设计底坡为1/3000，明渠开挖的断面平整度尺寸允许偏差值±3 cm。

2 削坡机使用目的

由于该工程的总工期较短，任务重，对渠坡开挖的平整度质量要求高，且引水明渠是影响该工程发挥效益的关键目标施工点，因此开工初期通过调研其他引水渠道工程，若采用传统的人工削坡则不能满足施工进度需求，而且还存在施工投入大，施工质量难以保证等缺点。所以在驮英东干渠引水明渠工程中选用削坡机进行施工是必然的趋势，在一定程度上能够缩短工期，提前发挥本工程的社会效益，达到施工效率高，施工质量满足设计要求，节省成本的目标。

3 削坡机结构组成及使用特点

3.1 削坡机结构组成

引水明渠削坡机结构主要由桁架系统、削坡刀片系统、轨道系统、传送带系统、发电机系统、电器控制系统等部分组成

桁架系统是削坡机的基本构架，能够保证削坡机在削坡过程中的削坡断面满足设计要求。削坡刀片系统的削坡刀片采用的铬钼硅锰钢加工而成[1]，在使用过程中不容易发生磨损，而且使用寿命长。在施工过程中循环式刮坡刀片配合在顶端安装的电动机联合使用，由下往上的进行削坡施工，从而能够做到削除保护层、松土、整平的连续性作业，削坡机削出的土直接通过传送皮带运送至引水明渠的渠顶道路上，从而确保了削坡的表面平整度满足设计要求，坡面也没有浮土。轨道系统主要是在引水明渠混凝土底板面上铺设两条工字钢，铺设轨道能够使削坡机匀速前进，在保证施工质量的前提下，提高了施工速度和整体性。

3.2 削坡机使用的特点

削坡机主要适用于渠坡坡比固定且长距离的引水明渠中，渠道两侧坡面土方开挖保护层厚度宜在15 cm 左右[2]，能够一次性削坡成功，削坡的精准度高，平整度误差范围满足设计±3 cm的要求，而且削坡机在电器控制系统下能够平稳的匀速前进具有连续性施工的特点有效的缩短施工工期和提高施工效率，很好地适应长距离引水明渠削坡施工。

4 削坡机的施工应用

4.1 削坡机施工工艺流程

引水明渠初步开挖成型100 m后既可进行削坡施工，开挖的渠坡面预留保护层10～15 cm的厚度，渠底基础直接开挖至设计基础面，经过监理工程师验收合格后浇筑渠底混凝土，作为削坡机铺设轨道系统的行走工作面。则可以一边开挖一边削坡施工，形成流水作业施工，削坡完成后的渠坡面可以马上进行混凝土浇筑施工。具体的削坡机施工工艺流程如图1[3]所示。

图1 削坡机施工工艺流程图

4.2 渠道初步开挖

本工程渠道开挖主要采用机械施工，在渠道开挖施工前按设计图纸对渠道进行清表，对存在的杂草、树根、腐殖土、垃圾清理干净，清表厚度为30 cm，遇到淤泥层的直接清除干净。渠道表土清理完成后，由测量人员根据设计图纸的渠道开挖边线和渠道中心线的位置放样出来，并撒上石灰线。然后采用挖掘机进行渠道的土方前期开挖，在前期开挖过程中测量人员应对渠道轮廓边线和渠道中心线进行检查，若发现渠道的中心线偏离轴线或渠道轮廓边线超出设计要求时，及时要求进行修整或返工处理。待渠道断面尺寸初步成型后再由测量员将预留保护层厚度10～15 cm的边线位置和渠底基础高程位置放样出来，并在渠坡保护层厚度的边线撒上石灰粉。然后再将挖掘机的斗齿改造成平板状先对渠底进行刮平施工，在对渠底基础进行刮平施工过程中由测量人员每隔5～10 m段对渠底高程进行检查，避免出现超欠挖现象，确保渠底基础的高程位置和平整度满足设计要求，刮平施工完成后若渠底存在浮土、草皮、树叶应由人工进行清除施工，经“三检制”和监理工程师验收后方可进行下一道工序的施工。

4.3 渠道底板混凝土浇筑

由于每一段渠道底宽、渠深和渠坡坡比是固定不变的，所以每100 m一个单元开挖验收通过后，由测量人员将渠底边线宽度放样出来，然后工人根据放样的边线架设渠底两侧的轮廓模板并加固，在进行渠底基础底板混凝土浇筑施工时采用混凝土罐车配合溜槽直接溜入仓面，浇筑厚度10 cm，人工扒平后采用平板振捣器振捣施工，待混凝土表面出现一层薄而均匀的气泡后停止振捣，在初凝之前再由人工对其表面进行收面压光处理，压光处理不少于4 次。初凝后及时覆盖养护毯并洒水养护，养护过程中确保养护毯保持湿润，养护时间不得少于28 d。同条件养护的混凝土试块强度满足要求后方可进行下一道工序施工。

4.4 铺设轨道系统

铺设轨道系统。渠底基础混凝土强度达到设计强度C20 后，方可进行铺设轨道系统施工。铺设轨道系统主要是在底板面上沿着水流方向铺设两条相互平行的工字钢。根据测量人员标记的行走路线铺设轨道，始发段宜选择在渠首的直线段作为削坡机出发位置。由于每一段明渠渠底宽度是固定不变的，在渠道直线段的位置铺设两条平行工字钢的宽度距离也是保持一致，每一条工字钢由2 m一小节拼接组成，拼接部位采用卡环固定，最先搭设20 m 左右。然后采用定制的骨架对轨道进行固定，固定后测量人员再次校核调整铺设轨道的误差控制在允许范围之内，后续在削坡机前进过程中循环铺设轨道。遇到渠道转弯段时，由测量人员将行走轨迹放样出来，然后再采用提前加工成0.5～1 m一小节的工字钢沿着放样的轨迹路线拼接，对于存在拼接缝的位置则根据缝的大小制作木头销子嵌入缝内，以便削坡机能够顺畅的通过转弯段。

4.5 削坡机就位

削坡机的就位采用25 t汽车吊将削坡机整体起吊后先放置在固定好的轨道系统上。削坡机底部两侧均安装了滑轮，放置过程中应注意观察滑轮是否平稳放置在两条工字钢轨上，削坡机就位完成后再检查削坡机的各部位零件是否完整或松动的现象，并及时做好维护和加固处理。经检查没问题后方可启动电器控制系统进行削坡机的整车联动初调试工作，在调试过程中应注意观察滑轮转动是否灵活，发现问题及时解决。

4.6 削坡机调试

削坡机就位完成后开始调试，先对削坡机刀片系统进行调试，削坡机刀片系统主要是靠桁架结构上的对拉螺丝杆件的伸长或缩放来调整刮坡的坡比、高度和刀片下放刮坡厚度符合设计要求，刮坡刀片下放厚度由测量人员跟踪检查，这样才能确保削坡厚度是否满足设计要求。削坡机刀片系统调节完成后可以开始对削坡机的整体进行调试，启动发电机系统给电器系统提供电源，然后操作电器控制系统上的相应按钮，观察削坡机的传送带系统、削坡机刀片系统、轨道系统及各部位的电动机是否能正常工作，调试工作完成后方可开始削坡施工。

削坡机就位及调试操作见图2。

图2 削坡机的就位及调试操作

4.7 削坡机施工

削坡机的调试工作完成后，由测量人员将渠坡保护层厚度的边线放样出来，然后通过电器控制系统操作削坡刀片系统开始对渠坡削坡施工，然后按电器控制系统上的前进按钮，削坡机就能在轨道系统上向前行驶，削坡机始终保持在削坡的沿线点上。削坡出来的浮土、浮渣直接由传送带系统传送到施工道路路面上，削坡完成后由装载机配合自卸车完成路面的浮土、浮渣清理工作。削坡施工过程中由测量员及时复核是否满足设计要求，若不合格则操作电器控制系统上的退后按钮重新进行削坡处理，确保削坡的平整度达到设计要求。可按上述要求连续进行削坡处理施工，为了各工序之间能够很好的衔接形成流水作业施工，削坡完成的工作面与渠坡混凝土作业面的距离不少于200 m，可根据实际情况进行调整。削坡完成后的面貌见图3。

图3 削坡完成后的面貌

4.8 削坡面质量检查

（1）设计要求。渠道开挖设计质量要求，首先应根据设计图纸进行测量放线，在进行开挖和修整过程中严格控制渠道基槽断面的高程、尺寸和平整度，且偏差应符合表1要求。

表1 渠槽开挖的允许偏差值cm

渠道在开挖过程中应按设计定好渠线中心线桩，测量好高程，确定两侧开挖线。采用机械开挖，先粗略开挖至接近渠底，将中心桩移至渠底，进行测量后挖完剩余的土方。然后每隔5～10 m挖出标准断面作为控制的基础表面，然后自上而下开挖，最后再根据断面样板逐段检查，反复修整，达到设计要求。

（2）现场削坡质量检查。根据设计要求，削坡机每完成一个单元工程（100 m）后对渠坡的质量进行检查，每10 m 抽查一个断面，采用2 m 的直尺进行检查，随机抽检10 个单元工程，主要抽检渠顶高程、渠底及内边坡平整的质量。每个单元的检查情况见表2。

表2 渠坡面检查情况汇总表cm

4.9 渠坡混凝土浇筑

先由测量人员将渠坡混凝土浇筑的边线和衬砌厚度放样出来，再由施工人员打入定位插筋和拉线固定牢固，确定好渠坡开始浇筑起始段的位置，并立好10 cm高模板，采用跳仓浇筑方法，然后根据设计图纸的要求每5 m 一段设置结构缝，便于后期结构缝止水的施工。渠坡混凝土由混凝土罐车运至施工现场，采用20 t 汽车吊配合吊罐将混凝土吊入仓面，然后再由施工人员对渠坡的混凝土进行找平处理，找平处理完成后用平板振捣器对渠坡混凝土进行振捣，振捣时间约15 s，若渠坡混凝土面出现凹凸起伏现象时由施工人员进行磨平或补料处理。混凝土面出现泛浆后再进行压光收面，压光收面不得少于4 次。混凝土初凝后覆盖养护毯并洒水养护，表面保持湿润，养护时间不少于28 d。

4.10 延续削坡施工下一个工作面

根据开挖单元工程的划分，每施工完一个单元后，可按上述削坡机工艺的流程连续进行削坡处理施工，为了各工序能够很好地衔接起来形成流水作业施工，削坡完成的工作面与混凝土作业面之间的距离可根据实际情况做出调整。

5 削坡机的应用效果及推广应用

5.1 削坡机的应用效果

在断面尺寸不大的长距离引水明渠中，渠坡坡比固定不变的情况下可以运用削坡机同时对两侧的渠坡进行削坡处理施工。削坡的平整度精度高，误差总体控制在1 cm之内，表面无浮土、浮渣，施工速度快，表面美观光滑等优点。也为后续渠坡混凝土浇筑施工提供了良好的基础面，保证了渠坡混凝土厚度一致，防止混凝土使用量超多和成本增加。

削坡机在削坡过程中只需要1 人操作机械即可，不需要投入更多的人员，而且每天可以削坡100 m，是传统的人工削坡施工速度的4倍以上，因此采用削坡机技术具有较好的经济优势，在一定程度上也节省了工时台班[4]。

5.2 削坡机的推广应用

通过驮英东干渠工程引水明渠削坡机施工技术的成功应用，得到的直接效益是工期缩短、管理费用降低、早投产早受益、灌溉片区也能获得实实在在的利益，效益十分显著。

6 结语

综上所述，在长距离引水明渠中采用削坡机进行削坡施工，有效地解决了施工质量要求高，工期紧，费用高、任务重等施工难点。而且本削坡机的结构简单，操作安全，维修方便，工作可靠，一次成型，实现了削坡工作的机械化、程序化、标准化、连续化作业工作的目的，能够得到显著的经济效益和社会效益，可大力的推广本工程的削坡机施工技术。