大型渠道工程混凝土襯砌機(jī)施工技術(shù)

楊趙軍

摘要：南水北調(diào)工程總干渠是特大型輸水建筑物，渠道具有設(shè)計(jì)里程長(zhǎng)、斷面尺寸大、混凝土襯砌強(qiáng)度高、平整度要求嚴(yán)格等特點(diǎn)。為保證工程施工進(jìn)度和質(zhì)量，選擇合適的襯砌施工機(jī)械十分重要。結(jié)合南水北調(diào)中線工程渠道設(shè)計(jì)特點(diǎn)和施工要求，推薦渠道襯砌機(jī)施工作為南水北調(diào)中線工程渠道混凝土襯砌的施工方案。

關(guān)鍵詞：南水北調(diào)；渠道襯砌機(jī)；振搗；平整度

中圖分類號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1.工程概述

南水北調(diào)工程規(guī)劃最終調(diào)水規(guī)模448億立方米，其中東線148億立方米，中線130億立方米，西線170億立方米。南水北調(diào)總體規(guī)劃：推薦東線、中線和西線三條調(diào)水線路。通過(guò)三條調(diào)水線路與長(zhǎng)江、黃河、淮河和海河四大江河的聯(lián)系，構(gòu)成以“四橫三縱”為主體的總體布局，以利于實(shí)現(xiàn)中國(guó)水資源南北調(diào)配、東西互濟(jì)的合理配置格局。

總干渠渠道作為中線工程主要建筑物按I級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。主要控制點(diǎn)流量：陶岔渠首設(shè)計(jì)流量350m3/s，加大流量420 m3/s，穿黃河設(shè)計(jì)流量265 m3/s，加大流量320 m3/s，進(jìn)北京設(shè)計(jì)流量50 m3/s，加大流量60 m3/s。

總干渠渠道多為梯形斷面型式，邊坡坡率一般為2.0～2.5，特殊段為3.0～3.5。沙河渡槽一標(biāo)段渠道底部寬度為24m，渠坡襯砌厚度為10～15cm，渠底襯砌厚度為8～15cm，襯砌面板上設(shè)有伸縮縫，橫縫間距為4m，半縫深度為0.5d，通縫深度為0.9d，縫寬2cm，通縫、半縫間隔布置，縫內(nèi)臨水側(cè)填有聚硫密封膠，下部為閉孔塑料泡沫板。

2.渠道混凝土襯砌機(jī)施工

2.1襯砌設(shè)備組成

沙河渡槽1標(biāo)段渠道襯砌施工采用PMCQ650 型成套襯砌機(jī)沿渠道軸線方向順倉(cāng)澆筑。PMCQ650型渠道襯砌機(jī)由行走系統(tǒng)、升級(jí)系統(tǒng)、布料系統(tǒng)、振搗系統(tǒng)、攤鋪整平系統(tǒng)及安全系統(tǒng)組成。

行走系統(tǒng)采用四個(gè)電機(jī)同步控制，運(yùn)用先進(jìn)的調(diào)速技術(shù)，在0～10m/min之間可隨意調(diào)整。

升降系統(tǒng)采用四個(gè)獨(dú)立的蝸輪蝸桿減速升降機(jī)進(jìn)行升降控制，可精確調(diào)整各結(jié)構(gòu)尺寸以滿足作業(yè)面的坡比變化。

布料系統(tǒng)由一條650mm的主輸送帶、一臺(tái)布料小車和一條500mm的副輸送帶三部分組成，布料小車可根據(jù)施工的需要下單層或多層混凝土，也可根據(jù)施工進(jìn)度的要求進(jìn)行速度調(diào)整，以提高工效。

振搗系統(tǒng)為一套Φ50型插入式振搗器，可進(jìn)行深層平倉(cāng)振搗，保證混凝土襯砌的密實(shí)度。

攤鋪整平系統(tǒng)由攤鋪小車，螺旋分料器、壓光輥組成。攤鋪小車懸掛于主梁兩側(cè)，利用鏈條傳動(dòng)進(jìn)行上下行走，螺旋分料器將多余的混凝土分離出去，成型后的混凝土表面光滑平整。

安全系統(tǒng)共有四套，分別為誤操作緊急制動(dòng)按鈕、面板控制安全系統(tǒng)、上下小車行程控制安全系統(tǒng)、失控防撞安全系統(tǒng)。

本標(biāo)段渠道襯砌施工混凝土采用 HZS40 型拌和站集中拌和, 單臺(tái)拌和混凝土能力為30m3/h?；炷吝\(yùn)輸采用2輛6m3的混凝土攪拌運(yùn)輸車, 攪拌運(yùn)輸車自拌和站接料后, 通過(guò)一級(jí)馬道運(yùn)輸至澆筑現(xiàn)場(chǎng)。

2.2生產(chǎn)性試驗(yàn)施工

（1）渠坡混凝土襯砌正式施工前應(yīng)先進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)施工，生產(chǎn)性試驗(yàn)施工前應(yīng)首先對(duì)試驗(yàn)室出具的混凝土配合比進(jìn)行試驗(yàn)性拌和，以驗(yàn)證混凝土的強(qiáng)度、和易性、含氣量和坍落度等指標(biāo)。

（2）通過(guò)生產(chǎn)性施工檢驗(yàn)確定襯砌機(jī)行走速度、適宜塌落度、振搗時(shí)間、抹面壓光的適宜時(shí)間和遍數(shù)，確定輔助機(jī)械、機(jī)具的種類和數(shù)量，確定施工組織形式和人員配置，制定可操作性的施工組織方案。

2.3渠道襯砌機(jī)施工工藝

（1）襯砌設(shè)備安裝及調(diào)試：襯砌機(jī)、抹面機(jī)、工作臺(tái)車同軌布設(shè)，軌道平行于渠道中心線，鋼軌鋪設(shè)在枕木或墊板上，根據(jù)“先分動(dòng)，后聯(lián)動(dòng)；先空載，后負(fù)荷；先慢速，后快速”的原則對(duì)襯砌機(jī)進(jìn)行調(diào)試，完畢后將襯砌機(jī)在軌道上反復(fù)行走幾遍，使軌道處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）支立模板：渠道橫向通縫模板采用寬度與襯砌混凝土厚度相同、相互連接為整體的槽鋼作為側(cè)模，齒槽和坡肩模板優(yōu)先選用定型鋼模板，并與渠道橫向通縫模板相連。

（3）渠坡混凝土布料、攤鋪：每次澆筑混凝土前先校驗(yàn)襯砌機(jī)的坡度和順軌道方向襯砌機(jī)平衡,坡度校驗(yàn)的操作方法為開(kāi)動(dòng)下小車至渠坡下緣, 使軋光輪底面與成型后的混凝土面或模板面相平, 丈量機(jī)架的斜長(zhǎng), 按照設(shè)計(jì)坡比換算高差值, 用水準(zhǔn)儀測(cè)量桁架的上下高差, 調(diào)整上機(jī)架, 完成坡度的校核; 沿軌道方向的平衡校核工作用水準(zhǔn)低度或 3m 水平尺來(lái)完成。渠坡混凝土布料由主機(jī)上的布料小車來(lái)完成, 混凝土運(yùn)輸車運(yùn)至副機(jī)混凝土集料斗, 通過(guò)上料皮帶機(jī)運(yùn)輸?shù)街鳈C(jī)布料皮帶機(jī)上, 皮帶在運(yùn)輸?shù)耐局? 通過(guò)布料小車將混凝土的均勻布設(shè)到倉(cāng)面, 再由攤鋪小車攤鋪整平。攤鋪小車的螺旋將混凝土旋到要求的厚度, 將混凝土攤鋪在渠道表面。每次攤鋪寬度為 25～40cm。

（4）振搗：布料并平倉(cāng)完畢后,襯砌機(jī)前移,振搗梁進(jìn)行振搗,根據(jù)混凝土的塌落度(本標(biāo)段渠坡襯砌混凝土塌落度夏季約為9cm，冬季約為6cm。)控制振搗梁的行進(jìn)速度(2.5～3 m/min),振搗梁自坡腳至坡肩上行時(shí)振動(dòng),下行時(shí)將振搗梁提起不能振動(dòng),渠坡坡腳齒墻部位采用Φ50型振搗棒振搗。倉(cāng)面內(nèi)出現(xiàn)局部露石、蜂窩時(shí),立即挖除或填補(bǔ)原漿混凝土重新振搗。

（5）抹面壓光：襯砌混凝土初凝前應(yīng)及時(shí)進(jìn)行抹面壓光,表面平整度控制在5 mm/2 m[2]。可采用與混凝土襯砌機(jī)配套的專用抹面壓光機(jī),也可人工抹面。人工抹面效率低,且表面平整度較難控制,抹痕不均勻。

（6）混凝土養(yǎng)護(hù)：抹面完成后及時(shí)采用土工布覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)＞28d。冬季采用覆蓋保衛(wèi)措施養(yǎng)護(hù)。

3.施工注意事項(xiàng)

（1）現(xiàn)場(chǎng)混凝土質(zhì)量檢查以抗壓強(qiáng)度為主，并以 150m m 立方體試件的抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)?；炷猎嚰猿鰴C(jī)口隨機(jī)取樣為主，每組混凝土的 3 個(gè)試件應(yīng)在同一儲(chǔ)料斗或運(yùn)輸車箱內(nèi)的混凝土中取樣制作。

（2）襯砌前和襯砌施工中應(yīng)經(jīng)常校核軌道的方向和高程，同時(shí)隨時(shí)對(duì)模板進(jìn)行校核，保證混凝土分縫順直。

（3）進(jìn)入彎道施工時(shí)需調(diào)整上下軌道行進(jìn)速度，保證襯砌機(jī)始終與渠道上口線保持垂直。

（4）施工現(xiàn)場(chǎng)禁止吸煙、電氣焊等,不得將火種帶入倉(cāng)面;施工人員禁止穿帶釘鞋作業(yè);嚴(yán)禁在土工膜上卸放混凝土護(hù)坡塊體、打孔、敲打石料和引起土工膜損壞的施工。

4.結(jié)語(yǔ)

南水北調(diào)渠道襯砌工程設(shè)計(jì)里程長(zhǎng)、質(zhì)量要求高、工期緊、施工條件復(fù)雜，通過(guò)對(duì)沙河渡槽1標(biāo)段襯砌機(jī)施工的總結(jié)，為后續(xù)工程積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。月最高施工進(jìn)度為680m/月，月平均進(jìn)度為560m /月，且質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)能滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)踐證明利用襯砌機(jī)進(jìn)行大型渠道的面板襯砌施工是值得推廣的。

參考文獻(xiàn):

[1]南水北調(diào)渠道混凝土襯砌機(jī)械化施工單元工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)NSBD8-2010.

[2]耿福明, 羅輝, 馬黔等. 渠道混凝土襯砌機(jī)械化施工技術(shù)規(guī)程［R］. 北京: 國(guó)務(wù)院南水北調(diào)工程建設(shè)委員會(huì)辦公室，2006.

[3]高海成,陳增峰.渠道襯砌機(jī)施工技術(shù)[J].南水北調(diào)與水利科技,2008,6(1):268-270.