干旱及大溫差條件下渠道邊坡現(xiàn)澆混凝土襯砌機(jī)械化施工技術(shù)

張華　郝建強(qiáng)

摘要：為了解決在干旱、大溫差條件下渠道邊坡現(xiàn)澆混凝土人工施工中，混凝土密實(shí)、平整度及施工的均勻性易出現(xiàn)缺陷的問(wèn)題，介紹了機(jī)械化施工的設(shè)備組成，并從技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)兩方面對(duì)機(jī)械化襯砌施工和人工澆筑進(jìn)行了對(duì)比分析。分析得出進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土襯砌，可以提高襯砌質(zhì)量、施工效率，減少渠道糙率、增大渠道輸水能力、提高渠系水利用系數(shù)，帶來(lái)較好的施工效果，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：渠道邊坡；機(jī)械化施工；施工效率；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào)：U416.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： In order to resolve the problems involving density， roughness and uniformity of the manually cast concrete of channel slope under the conditions of drought and large temperature difference， the composition of equipment for mechanized construction was introduced， and comparison of mechanized lining and manual cast was conducted in terms of technical and economic indicators. The results show that mechanized construction of castinplace concrete lining is dominant in quality and efficiency and yields better economic benefit.

Key words： channel slope； mechanized construction； construction efficiency； economic benefit

0引言

新疆葉爾羌河中游渠首第三師前?？偢汕涮坠こ特灤┤龓熐昂９鄥^(qū)，該灌區(qū)位于葉爾羌河流域，地處麥蓋提縣、巴楚縣境內(nèi)，由前進(jìn)灌區(qū)和小海子灌區(qū)組成，其中前進(jìn)灌區(qū)地處麥蓋提縣境內(nèi)，小海子灌區(qū)地處巴楚縣境內(nèi)。渠道設(shè)計(jì)縱坡在1/3 170～1/2 000之間，渠底寬度為8～13 m，渠深度為35 m，渠內(nèi)邊坡坡度為1∶2，流量為40.5 m·s-1。

渠線位于塔克拉瑪干沙漠邊緣，環(huán)境氣候?yàn)榈湫偷母珊荡箨懶詺夂颍渲饕攸c(diǎn)是：氣溫年、月變化較大，日差較大，空氣干燥，日照長(zhǎng)，蒸發(fā)強(qiáng)烈，降水量小。惡劣的自然環(huán)境給混凝土施工帶來(lái)了巨大的考驗(yàn)和挑戰(zhàn)。目前，雖然大型渠道混凝土機(jī)械化襯砌技術(shù)在國(guó)內(nèi)已日趨成熟[17]，但干旱、大溫差條件下的混凝土機(jī)械化襯砌技術(shù)積累寥寥無(wú)幾，可借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)極為短缺。在本工程中，筆者單位通過(guò)引進(jìn)機(jī)械化襯砌設(shè)備，結(jié)合實(shí)際工程環(huán)境情況，改變和改進(jìn)施工工藝參數(shù)，成功摸索出了適用、經(jīng)濟(jì)、合理、高效的施工方法和施工經(jīng)驗(yàn)。

1設(shè)備組成

1.1坡面混凝土攤鋪及振搗成型一體機(jī)

該設(shè)備由坡腳/坡頂行走電機(jī)、高度調(diào)節(jié)支腿、混凝土輸送皮帶、攤鋪機(jī)頭和承載桁架等幾部分組成（圖1）。它實(shí)現(xiàn)了在斜坡上由坡腳向坡頂進(jìn)行全坡面均勻布料，布料厚度可按設(shè)計(jì)要求靈活調(diào)整，振搗、振平提漿和攤鋪同步進(jìn)行。

1.2抹光機(jī)

（1）初抹由坡腳/坡頂行走電機(jī)、電動(dòng)高度調(diào)節(jié)支腿、固定式抹盤、承載桁架等幾部分組成，可實(shí)現(xiàn)坡面大面找平，提漿抹面的功能效果。

（2）精抹由坡腳/坡頂行走電機(jī)、電動(dòng)高度調(diào)節(jié)支腿、活動(dòng)式抹盤、承載桁架等幾部分組成，具有坡面抹痕收凈、壓光成型的功能。如圖2所示。

1.3切縫機(jī)

該設(shè)備由坡腳/坡頂行走電機(jī)、電動(dòng)高度調(diào)節(jié)支腿、固定間距切割刀頭、承載桁架等幾部分組成（圖3），具有渠道縱橫縫一次切割成型的功能。

以上設(shè)備共同設(shè)置于渠頂及渠底的2條平行軌道上，軌道的平面位置和高低均與邊坡坡度相對(duì)應(yīng)，且具有足夠的穩(wěn)定性，不得發(fā)生明顯的垂向和側(cè)向位移。

2機(jī)械化襯砌與傳統(tǒng)人工澆筑技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比分析

2.1傳統(tǒng)人工澆筑

傳統(tǒng)的人工澆筑主要是靠搭設(shè)溜槽將混凝土堆放在坡面，通過(guò)人工扒開整平，采用平板振動(dòng)器進(jìn)行坡面混凝土振動(dòng)密實(shí)，人工收面。施工效果如圖4所示。從整個(gè)施工過(guò)程不難看出，傳統(tǒng)人工澆筑存在以下幾個(gè)弊端。

（1）在高溫干旱的自然條件下，人工扒開整平過(guò)程會(huì)導(dǎo)致混凝土表面水分大量散失，造成混凝土坍落度損失過(guò)快，對(duì)后續(xù)的振搗和收面抹光等工序產(chǎn)生不利影響。工序銜接稍有差池，將會(huì)造成振搗不密實(shí)，表面提漿困難，無(wú)法進(jìn)行收面抹光，嚴(yán)重影響邊坡襯砌的外觀質(zhì)量。

（2）在正常的坡面條件下，混凝土坍落度一般控制在60～80 mm，不超過(guò)100 mm，此時(shí)如果采用振動(dòng)棒振搗，極易產(chǎn)生混凝土溜坡，故只能采用平板振動(dòng)器進(jìn)行振密。這一過(guò)程中，受坡面坡度限制，無(wú)法達(dá)到平面作業(yè)水平，極易造成振搗密實(shí)度不均勻引起質(zhì)量缺陷，影響混凝土整體強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)耐久性。

（3）人工進(jìn)行的前兩項(xiàng)施工過(guò)程極易導(dǎo)致坡面大面平整度差，因而導(dǎo)致后續(xù)人工收面過(guò)程難以達(dá)到控制大面平整度的工藝水平和要求。

（4）結(jié)構(gòu)縫切割采用傳統(tǒng)的手推式切縫機(jī)，受坡面作業(yè)的不利因素制約，切縫寬度、深度及整體順直度都會(huì)受到不同程度的影響，極易導(dǎo)致縫寬不均、縫深不足、線形不順等諸多質(zhì)量問(wèn)題。

2.2機(jī)械化襯砌施工

相比傳統(tǒng)的人工澆筑，機(jī)械化襯砌從上料、布料、振搗整平、抹光、切縫等方面的質(zhì)量控制具備以下幾大優(yōu)勢(shì)。

（1）靠傳送皮帶將混凝土輸送至攤鋪機(jī)頭，通過(guò)集成在攤鋪機(jī)頭的高頻振搗棒、振動(dòng)整平板和提漿滾筒得以實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)完成從上料至整平提漿的全過(guò)程。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，采用此設(shè)備進(jìn)行的機(jī)械化襯砌施工，混凝土振搗密實(shí)，攤鋪厚度均勻，大面平整，混凝土表面提漿豐富。

（2）依靠直徑為1.5 m的固定式抹盤進(jìn)行初道抹光，通過(guò)自身的揉擠，輔以人工局部部位補(bǔ)料，可以較容易地達(dá)到坡面襯砌大面平整，坡度順直的目的。經(jīng)過(guò)直徑為1.0 m的活動(dòng)式抹盤精收面工序，基本能消除混凝土表面抹痕，輔以人工成型抹光，能充分保障襯砌混凝土的外觀質(zhì)量。

（3）與人工手推式切縫機(jī)相比，由于切縫設(shè)備加工生產(chǎn)時(shí)已按設(shè)計(jì)縫間距將切割刀頭固定于承載桁架上，刀頭靠電機(jī)帶動(dòng)勻速行進(jìn)，故調(diào)整好切縫深度，保證行走軌道平面位置和軌頂高程準(zhǔn)確后進(jìn)行施工，具有自動(dòng)化程度高、切縫位置準(zhǔn)確、成縫線性順直美觀、成縫寬度和深度均勻標(biāo)準(zhǔn)等優(yōu)勢(shì)[8]。機(jī)械化施工板面效果如圖5所示。

3機(jī)械化襯砌與傳統(tǒng)人工澆筑經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的對(duì)比分析

傳統(tǒng)人工澆注往往需要投入大量的人力對(duì)各工序進(jìn)行充分保障。在以高進(jìn)度和高質(zhì)量為目標(biāo)時(shí)，由于人工施工效率低，使得投入與產(chǎn)出比例嚴(yán)重失衡[910]。當(dāng)下建筑市場(chǎng)勞務(wù)人員緊缺、勞務(wù)人員工資大幅上揚(yáng)，密集型使用人工，將進(jìn)一步加劇投入與產(chǎn)出失衡問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)可行性逐步降低。

與傳統(tǒng)的人工澆注相比較，機(jī)械化襯砌雖然在設(shè)備的購(gòu)置方面一次性費(fèi)用投入較大，但機(jī)械化帶來(lái)的高功效、高質(zhì)量水平以及施工的均勻性和連續(xù)性等方面產(chǎn)生的高經(jīng)濟(jì)效益，且機(jī)械維修保養(yǎng)及折舊攤銷等費(fèi)用占成本比例仍然是經(jīng)濟(jì)可控的。另外，設(shè)備具有可重復(fù)利用、改造利用的重要屬性，相似工程可重復(fù)使用，這也進(jìn)一步降低了設(shè)備費(fèi)用占用單位方量混凝土澆注成本的比例，進(jìn)一步顯現(xiàn)了機(jī)械化襯砌施工的經(jīng)濟(jì)適用性。

4結(jié)語(yǔ)

總之，在干旱、大溫差條件下渠道邊坡現(xiàn)澆混凝土施工中，如人工在斜坡上實(shí)現(xiàn)大面積現(xiàn)澆混凝土施工，在混凝土密實(shí)度、平整度及施工的均勻性等方面都存在缺陷，高投入低產(chǎn)出，經(jīng)濟(jì)效益低下。而采用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土襯砌，可以提高襯砌質(zhì)量、施工效率，減少渠道糙率、增大渠道輸水能力、提高渠系水利用系數(shù)，帶來(lái)較好的實(shí)施效果，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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