自行式渠道襯砌機(jī)在小型渠道施工中的應(yīng)用探討

劉 江，李文強(qiáng)

(資陽(yáng)市水務(wù)投資有限責(zé)任公司，四川 資陽(yáng)，641300)

隨著水利行業(yè)的發(fā)展，水利工程在渠道襯砌方面的施工技術(shù)也逐漸成熟，渠道襯砌技術(shù)也逐漸向機(jī)械化、信息化、科學(xué)化轉(zhuǎn)變。目前國(guó)內(nèi)水利工程小型渠道襯砌主要采用翻模逐層澆筑、分塊分段拉模傳統(tǒng)的施工工法，其特點(diǎn)是功效較低、施工成本高和施工質(zhì)量難控制；采用自行式渠道襯砌機(jī)進(jìn)行渠道襯砌作業(yè)時(shí)，其特點(diǎn)是工效高、成本低、質(zhì)量可控和機(jī)械化程度高。本文主要通過(guò)毗河供水一期工程總干渠成都段地方灌溉渠恢復(fù)項(xiàng)目為例，分析、闡述自行式渠道襯砌機(jī)在小型渠道施工中的推廣和應(yīng)用。

1 工程概況

四川省都江堰灌區(qū)毗河供水一期工程，是川中旱區(qū)重大民生工程，是國(guó)務(wù)院172項(xiàng)重大水利工程項(xiàng)目之一，也是四川省“再造一個(gè)都江堰灌區(qū)”工程的重點(diǎn)民生項(xiàng)目。工程由取水樞紐、輸水總干渠、充水渠及灌區(qū)骨干渠系配套工程等組成。其中總干渠第一流量段上段(設(shè)計(jì)流量為60m3/s)，位于成都市新都區(qū)、青白江區(qū)境內(nèi)，該片區(qū)屬于成都平原，水系發(fā)達(dá)，農(nóng)田灌溉渠眾多，本工程與農(nóng)田灌溉渠存在有40多處交叉。施工完成后需對(duì)農(nóng)田灌溉渠進(jìn)行恢復(fù)，農(nóng)田灌溉渠恢復(fù)項(xiàng)目為工程附屬設(shè)施，其特點(diǎn)是線(xiàn)路長(zhǎng)，點(diǎn)位多，施工條件差。采用傳統(tǒng)的翻模逐層澆筑、分塊分段的拉模工法時(shí)，在同等產(chǎn)值下則存在人力投入較大、工效較低、施工成本較高、工程質(zhì)量難控制等問(wèn)題；采用自行式渠道襯砌機(jī)時(shí)，在施工成本、施工效率、施工質(zhì)量和機(jī)械化程度上則更有優(yōu)勢(shì)。自行式渠道襯砌機(jī)在渠道施工時(shí)具有一定局限性，其適用范圍為場(chǎng)地較平整，地形起伏不大，一般為土質(zhì)或強(qiáng)風(fēng)化巖石基礎(chǔ)。毗河供水一期工程總干渠第一流量段上段所經(jīng)過(guò)的區(qū)域?yàn)槌啥计皆瓍^(qū)，較適合自行式渠道襯砌機(jī)使用。

2 傳統(tǒng)施工工法

傳統(tǒng)施工工藝：場(chǎng)地平整→測(cè)量放樣→溝槽開(kāi)挖→底板澆筑→養(yǎng)護(hù)→安裝側(cè)?！鷤?cè)墻澆筑→養(yǎng)護(hù)→溝槽兩側(cè)回填。

場(chǎng)地平整，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械投入情況和分塊分段情況確定場(chǎng)地平整位置和面積。場(chǎng)地平整后再根據(jù)施工圖進(jìn)行測(cè)量放樣，確定渠道軸線(xiàn)和結(jié)構(gòu)尺寸。溝槽開(kāi)挖一般采用小型挖掘機(jī)開(kāi)挖與人工開(kāi)挖相結(jié)合的方法，先采用小型挖掘機(jī)開(kāi)挖成槽，并根據(jù)土質(zhì)情況預(yù)留相應(yīng)厚度的保護(hù)層，再采用人工對(duì)保護(hù)層進(jìn)行開(kāi)挖及基礎(chǔ)找平。渠道混凝土澆筑采用底板和邊墻分期分段澆筑成型，底板混凝土一般采用預(yù)留趾槽架立模板進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土，待底板混凝土齡期滿(mǎn)足要求后，再進(jìn)行側(cè)墻的模板安裝，一般采用木模拼裝。側(cè)墻混凝土澆筑一般采用斗車(chē)與人工鏟運(yùn)相結(jié)合方式入倉(cāng)、小型振搗器振搗密實(shí)、人工抹面收光。渠道兩側(cè)由于空間小，一般采用人工回填夯實(shí)方式。這種傳統(tǒng)的渠系施工工藝的不足之處在于人力投入較大、工效較低、質(zhì)量難控制。

3 自行式渠道襯砌機(jī)施工工法

3.1 工法特點(diǎn)

(1)采用挖掘機(jī)定型鏟斗一次性對(duì)渠槽開(kāi)挖成型，開(kāi)挖形成的斷面非常標(biāo)準(zhǔn)、不需預(yù)留保護(hù)層，線(xiàn)型美觀且工效較高。

(2)采用自行式襯砌機(jī)對(duì)底板及邊墻一次混凝土澆筑成型，整體性好，質(zhì)量有保障，流水作業(yè)提高了作業(yè)效率。

(3)自行式襯砌機(jī)可采用柴油發(fā)電機(jī)作為行走及振搗的動(dòng)力，整個(gè)施工過(guò)程不需架設(shè)施工用電線(xiàn)路，適用性強(qiáng)，降低了施工用電的安全風(fēng)險(xiǎn)。

(4)采用自行式襯砌機(jī)的施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需安裝模板，減少了材料堆放場(chǎng)地，同時(shí)開(kāi)挖過(guò)程中的棄土可直接運(yùn)至指定的棄渣場(chǎng)，無(wú)需轉(zhuǎn)運(yùn)。真正做到人走料清，減少了對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，更環(huán)保節(jié)能。

3.2 適用范圍

(1)適用于大半徑曲線(xiàn)，現(xiàn)有渠道的平面曲線(xiàn)半徑均適用；

(2)適用于地形較平坦，縱向坡度小于30°；

(3)適用于土質(zhì)或強(qiáng)風(fēng)化巖石的地質(zhì)條件，對(duì)于地質(zhì)條件為巖石基礎(chǔ)的，需先進(jìn)行巖石破碎，開(kāi)槽滿(mǎn)足要求后也同樣適用；

(4)適用于施工段落連續(xù)長(zhǎng)度在100m及以上渠道，自行式渠道襯砌機(jī)更能連續(xù)流水作業(yè)，施工效率更高。

3.3 工藝原理

開(kāi)挖采用定型挖斗，可根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行調(diào)整。溝渠開(kāi)挖一次成型，施工前通過(guò)測(cè)量放線(xiàn)確定水渠平面位置，并確定挖機(jī)行走路線(xiàn)，開(kāi)挖過(guò)程中再通過(guò)過(guò)程控制測(cè)量確定渠系縱坡。

自行式渠道襯砌機(jī)混凝土澆筑是整個(gè)施工工法的核心，混凝土澆筑原理是將混凝土通過(guò)機(jī)械進(jìn)料斗裝入推進(jìn)器后，由推進(jìn)器再將混凝土推進(jìn)至渠道定型模外壁所形成空腔內(nèi)擠壓成形，渠道壓頂也同步擠壓成形。振搗密實(shí)則是通過(guò)附著式振動(dòng)器對(duì)混凝土連續(xù)振動(dòng)作業(yè)，來(lái)滿(mǎn)足渠道混凝土的密實(shí)度。自行式渠道襯砌機(jī)是通過(guò)渠道兩側(cè)安裝行走軌道和利用液壓油缸推料產(chǎn)生擠壓的反作用力達(dá)到自行行走和自動(dòng)連續(xù)混凝土澆筑作業(yè)。

3.4 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.4.1 施工工藝流程

場(chǎng)地平整→測(cè)量放樣→溝槽開(kāi)挖→混凝土澆筑→人工抹面收光→設(shè)置沉降縫→養(yǎng)護(hù)。

3.4.2 操作要點(diǎn)

(1)場(chǎng)地平整：施工前對(duì)施工段落渠道的地面進(jìn)行初步平整，根據(jù)渠道水流方向確定渠道縱向坡度。

(2)測(cè)量放樣：根據(jù)施工圖紙，對(duì)施工段落渠道中心及邊樁進(jìn)行放樣，為控制渠道線(xiàn)型，直線(xiàn)段每隔20m進(jìn)行一次測(cè)量放樣(曲線(xiàn)段測(cè)量放樣根據(jù)曲線(xiàn)半徑確定放樣間距)并及時(shí)做引樁和標(biāo)出標(biāo)高，再根據(jù)控制樁用白灰撒出渠道開(kāi)挖輪廓線(xiàn)。

(3)渠槽開(kāi)挖：根據(jù)渠道尺寸確定挖機(jī)定型挖斗尺寸，渠槽開(kāi)挖采用挖機(jī)定型鏟斗一次成槽開(kāi)挖方式。開(kāi)挖前根據(jù)測(cè)量放樣定位樁和白灰確定開(kāi)挖輪廓線(xiàn)，再根據(jù)開(kāi)挖輪廓線(xiàn)和挖機(jī)寬度確定挖機(jī)作業(yè)行駛路線(xiàn)。挖機(jī)開(kāi)挖作業(yè)時(shí)由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員指揮挖機(jī)沿確定的行駛路線(xiàn)倒退行駛作業(yè)，確保渠槽線(xiàn)型美觀。開(kāi)挖過(guò)程中根據(jù)引樁標(biāo)注高程和采用水準(zhǔn)儀對(duì)渠槽開(kāi)挖進(jìn)行過(guò)程控制測(cè)量(過(guò)程控制測(cè)量以3m～5m為一個(gè)測(cè)段為宜)來(lái)確定渠系縱坡即可。

(4)混凝土澆筑：混凝土拌制采用集中拌制，專(zhuān)用混凝土運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，混凝土到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后其坍落度應(yīng)控制在40mm～50mm之間。施工現(xiàn)場(chǎng)配備專(zhuān)門(mén)操作員操作自行式襯砌機(jī)作業(yè)，自行式襯砌機(jī)工作之前首先啟動(dòng)附著式振動(dòng)器為落料做準(zhǔn)備，用混凝土輸送泵將混凝土輸送至進(jìn)料斗內(nèi)，當(dāng)混凝土通過(guò)進(jìn)料斗進(jìn)入推進(jìn)器后，啟動(dòng)液壓泵、油缸開(kāi)始做伸縮運(yùn)動(dòng)，由推進(jìn)器將混凝土推進(jìn)到渠道定型模外壁所形成的空腔內(nèi)，定型模起作外模作用，將混凝土固定在渠槽壁上，通過(guò)液壓油缸的推力作用和振動(dòng)器對(duì)混凝土連續(xù)地振動(dòng)，將混凝土擠壓成型。

(5)人工抹面收光：自行式襯砌機(jī)澆筑成型后，由人工隨后進(jìn)行二次抹面收光，收光的同時(shí)將線(xiàn)型進(jìn)行修飾，保證渠道直線(xiàn)線(xiàn)型順直，曲線(xiàn)線(xiàn)型圓順。

(6)養(yǎng)護(hù)：混凝土澆筑完成并收面后6h內(nèi)覆蓋塑料薄膜全封閉進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，當(dāng)氣溫低于5℃時(shí)，不得對(duì)混凝土灑水養(yǎng)生，灑水次數(shù)以混凝土表面濕潤(rùn)為宜。

(7)沉降縫設(shè)置：水渠每10m設(shè)置一處沉降縫，縫寬2cm，在渠道混凝土收完面強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員經(jīng)丈量確定沉降縫設(shè)置位置，由人工利用專(zhuān)用的切刀切出沉降縫。將沉降縫內(nèi)多余混凝土鑿除并用水沖洗干凈，填塞瀝青麻絮。

4 應(yīng)用實(shí)例

自行式渠道襯砌機(jī)有全新的機(jī)械化系統(tǒng)，由行走系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、布料系統(tǒng)、振搗系統(tǒng)、攤鋪整平系統(tǒng)、安全系統(tǒng)組成。襯砌機(jī)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，在渠道設(shè)計(jì)開(kāi)挖范圍兩側(cè)鋪設(shè)兩條10m～20m的軌道；按順序進(jìn)行行走系統(tǒng)、攤鋪系統(tǒng)、振搗系統(tǒng)、安全設(shè)施及限位系統(tǒng)安裝，安裝調(diào)整后開(kāi)始試運(yùn)行。利用毗河供水一期工程總干渠一14+656.66～一16+259.77明渠段周邊截排水溝和灌溉農(nóng)渠(截排水溝參數(shù)：渠身采用C15混凝土澆筑，厚0.24m，底寬0.5m，頂寬0.9m，溝深0.8m，每10m設(shè)置一道伸縮縫，縫寬0.02m)作為試驗(yàn)點(diǎn)。以一天施工時(shí)間作為單位進(jìn)行系統(tǒng)記錄，主要記錄內(nèi)容為：①記錄一套自行式渠道襯砌機(jī)系統(tǒng)每天襯砌長(zhǎng)度；②記錄一套自行式渠道襯砌機(jī)襯砌后的渠道成型、坡面修整，以及混凝土料的攤鋪、整平、壓實(shí)情況；③記錄一套自行式渠道襯砌機(jī)系統(tǒng)投入的人力情況。

經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的試驗(yàn)及對(duì)記錄數(shù)據(jù)分析，通過(guò)自行式渠道襯砌機(jī)工藝與國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的翻模逐層澆筑、分塊分段的拉模渠道襯砌方法對(duì)比和分析。在質(zhì)量方面，傳統(tǒng)工法分兩次澆筑，先澆筑底板再澆筑邊墻，整體性較差，而且振搗時(shí)容易漏振形成蜂窩麻面和爛根的現(xiàn)象。自行式渠道襯砌機(jī)工法為整體澆筑，內(nèi)有附著式振搗器不間斷振搗，通過(guò)振搗及反復(fù)擠壓后混凝土密實(shí)、整體性好，質(zhì)量更可控；在工效方面，采用國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)工法，平均每人每天可完成1.4m，采用自行式渠道襯砌機(jī)工法可以達(dá)到平均每人每天8.0m，速度是傳統(tǒng)工藝的5倍多，工效更高；在經(jīng)濟(jì)方面，傳統(tǒng)工法在保護(hù)層開(kāi)挖和模板安裝方面都需要大量人工，人力投入較大，每完成100m渠道約需要70個(gè)工天，而采用自行式渠道襯砌機(jī)工法，機(jī)械化程度更高，每套系統(tǒng)只需布置2～3人配合即可，每完成100m渠道只需要17個(gè)工天，更節(jié)約成本。因此，無(wú)論從質(zhì)量、工效還是經(jīng)濟(jì)方面均是自行式渠道襯砌機(jī)工法要更勝一籌。自行式渠道襯砌機(jī)在毗河供水一期工程總干渠一流量段上段的截排水溝和灌溉農(nóng)渠上得到了成功應(yīng)用。同時(shí)自行式渠道襯砌機(jī)在保障工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，節(jié)約施工成本上也得到了各參建單位的一致好評(píng)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上的對(duì)比分析，自行式渠道襯砌機(jī)工法在控制施工質(zhì)量、降低工程成本、提高施工工效等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，在今后的工程配套項(xiàng)目和小農(nóng)灌溉項(xiàng)目施工中，應(yīng)大力推廣。同時(shí)通過(guò)對(duì)自行式渠道襯砌機(jī)的運(yùn)用和推廣，為水利工程渠道施工提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。