浅析全断面振捣连续滑模衬砌机在水利工程施工中的研发及应用

2023-05-09□王磊

河北水利 2023年3期

关键词：支渠梯形滑模

□王磊

在小断面渠道衬砌施工中，现有的中小型衬砌机施工方法存在进度缓慢、价格昂贵等不利因素，梯形渠道全断面振捣连续滑模衬砌机的研发,可通过对同一台设备的调整和更换不同配置，来满足多种断面的施工，进而缩短工期、提高效率，实现社会效益和使用价值。

1.项目基本情况

1.1 研发背景

在水利建设施工中，小断面渠道应用广泛。这种渠道衬砌特点是混凝土厚度薄，衬砌断面边缘变化多。如果采用传统工艺，分渠坡、渠底分别跳仓衬砌，不仅费时费工，还不容易保证质量。

1.2 工程概况

在海南省红岭罐区工程东干支渠Ⅲ标中，共有6 条支渠，总长65km。该标每条支渠都是小断面渠道，各支渠虽然梯形断面形状相同，坡比一致，但底宽和高度存在多种规格，其中需衬砌的梯形渠道总计长度达65km,底宽特征值0.5m～1.2m、渠高1.053m～1.979m，要求现浇混凝土为C30。该标计划工期720日历天，地处海南省属亚热带岛屿季风气候区，降雨丰富且强度大、台风暴雨多、每年5月—11月为雨季，若采用传统工艺，分渠坡、渠底，跳仓衬砌，施工工序多，施工控制与质量控制点多，工期长，费用高，施工压力非常大。

1.3 对策措施与收益

为保证工程施工工期和施工质量，节省施工费用，根据施工现场渠道特点和施工经验，对衬砌方案进行优化，通过研发梯形渠道全断面振捣连续滑模衬砌机，由分渠底、渠坡衬砌施工改为全断面衬砌机一次成型的施工方案。此设备在海南省红岭罐区东干支渠Ⅲ标工程施工中创造产值889.76 万元，节约造价49.51 万元，取得了较好的经济效益。

2.全断面振捣连续滑模衬砌机的工作原理、设计及组成

此次研发的全断面振捣连续滑模衬砌机，可以实现连续浇筑，衬砌过程为滑模收面、压顶,使渠道表面光滑密实、美观，防渗效果好,断面标准，一次成渠，功效高，解决了现有滑模衬砌存在的平整度差、施工接缝多、漏振、麻面缺陷等问题，施工质量、施工速度均有极大提高。

2.1 工作原理

采用挤压成型工艺,全断面一次成型;同时，将混凝土施工中的布料、振捣、抹平等工序集成在较短的纵向空间内依次有序完成，实现连续作业。

2.2 相关设计参数确定

依据《水工建筑物滑动模板施工技术规范》《机械设计手册》及相关软件，并使混凝土按设计的尺寸成型要求，分别进行了新浇混凝土对模板侧压力、激振力产生的侧压力计算，面板强度验算、挠度验算及面板静应力分析，桁架梁（主横梁）静应力分析，牵引机构计算，通过计算分析确定了设备参数，见表1。

表1 设备参数表

2.3 设备组成

衬砌机主要分为：行走、混凝土入仓、振捣、成型系统。

行走系统由发电机带动直连卧式摆线针轮减速机、牙嵌式电磁离合器、链轮链条、卷筒、钢丝绳、地锚、滚轮、两侧轨道从而实现牵引衬砌机在两侧轨道上连续行进。

混凝土入仓系统由分料斗和导向模块组成，料斗中间隔板将料分离，导向模沿挖好的梯形槽行走，且导向模与成型模的尺寸差为混凝土厚度。

振捣系统由YZS 系列振动电机和成型模组成，振动电机的激振力为8KN，振动频率为1500r/min。当浆料达到一定仓位后，启动振捣系统，整机运行能确保灰浆的密实度、混凝土混合料的均匀性和提浆效果，进行混凝土衬砌工作。

成型系统是由成型模和其上部的牵引机构组成，成型模和振捣系统的连接采用柔性连接。此成型系统整体衬砌成型好，混凝土表面光滑平整，无错台。通过更换、调整收边器上不同的配置适应不同坡长的需要。

全断面振捣连续滑模衬砌机设备组成图，见图1。

图1 全断面振捣连续滑模衬砌机设备组成图

3.施工工艺流程

施工工艺流程见图2。

图2 施工工艺流程图

基面开挖、验收。渠道衬砌前，基面用专用成型挖斗进行开挖、并验收合格；衬砌机就位。将衬砌机放置渠道中心，调整衬砌机，使衬砌机导向模、振动模、成型模和渠道中心在同一直线上，然后再调整收边器的高度，使收边器底面与渠道设计深度相等。在衬砌机前方固定定滑轮牵引点，通过钢丝绳与衬砌机牵引系统连接；混凝土入仓。入仓的混凝土要保证质量，应严格控制混凝土的配合比，检查混凝土拌和的均匀性、坍落度；衬砌。衬砌时，填料到料仓2/3 处后，先开启振动，再开启卷扬机行走，边行走边填料保证仓位，配合人工收面；养护。衬砌后，要按规范要求进行养护。