弧脚梯形混凝土衬砌渠道施工技术

李艳玲

（临汾市汾西水利管理局，临汾041000）

0 引言

七一渠是临汾市汾西灌区的主要干渠之一，为清洪两用渠道。由于渠道引用的汾河水含泥沙量大，造成渠内淤积严重，输水流量不足。为此，在2009年灌区节水续建配套工程中，我们选择500 m渠道作为施工试验段，将原梯形砌石断面渠道改为弧脚梯形混凝土衬砌形式。从一年来的运用效果来看，改建后渠底两侧与边坡下半部形成的淤积物大大减少，降低了清淤费用，提高了水的利用率。

1 渠道水力要素

本次施工选择七一渠500 m渠道作为试验段。水力要素：梯形弧脚渠道渠深2 800 mm，上口宽12 400 mm，渠底直线段长2 486 mm，斜直段长4 441 mm，连接弧半径2 500 mm，弧长1 470 mm，圆心角34°，渠道内边坡1:1.5，混凝土衬砌厚度100 mm，渠道纵坡1/3 000，糙率n=0.015。施工中沿轴向每间隔8 m设一道横向伸缩逢，弧线与斜直段交界处各设一道纵向沥青板伸缩缝，混凝土底部铺设100 g/cm2二布一膜土工布防水。

2 施工工艺

2.1 基面施工

2.1.1 土模

为保证工程质量达到设计要求，防止在运行过程中发生沉陷、渗漏和变形，建基面分两步施工：1）机械施工：先用机械将渠内淤泥、旧砌体、腐殖土清除、拉运后，技术人员根据设计图纸进行施工放样。小型挖掘机开挖，人工配合，超挖欠补，按先坡面后渠底的顺序对原渠进行全断面机械式削坡整坡。坡面补欠采用开蹬分层邦坡，机械夯打而成。渠底开挖后回填河卵石、压实。施工中须预留100 mm作为建基面保护层进行人工整修。2）人工整修：机械开挖完工后，按设计尺寸采用固定土模线进行整模，施工人员要随时检查，严防超挖或欠挖，若发现超挖或土模成型后低于设计尺寸时，用混凝土垫层或砖补平。土模层是混凝土防渗渠的建基面，应认真夯实压实度达到95%以上。

2.1.2 土工膜

土模修整完成后，即可铺设土工膜。分两步进行：1）渠底：沿渠道纵向两边各预留300 mm与坡面土工膜搭接。2）坡面：渠底衬砌完工后坡面浇筑开始时铺设。平行于渠道轴向先从一侧开始连续进行，坡面高出设计水位300 mm，要有一定松弛度且紧贴土模，与混凝土浇筑速度相匹配，以免裸露时间过长，受日晒或人为破坏。做到铺设平整无扭斜现象。局部有折皱时，可用人工对整幅土工膜拖拽调整。

2.2 混凝土衬砌

2.2.1 模具加工

衬砌断面由渠底直线段、边坡斜直段和弧线连接段三部分组合而成。制作时，先把10#槽钢按设计尺寸要求切割，弧线段采用画弧、受热、弯曲等工艺加工成型后与直线段焊接成一体，作为底模型，磨平焊缝。弯曲焊接时在平台上固定，防止变形。

2.2.2 底板混凝土衬砌

先根据设计尺寸沿渠道轴向在土工膜上支设底板模具，间隔4 m，弧脚两侧用两根6 m长的10#槽钢固定，弧脚与梯形土模渐变处的空隙用砖来填补，防止混凝土在振捣过程中漏浆，待混凝土初凝后再去掉砖模。混凝土入仓后人工进行平仓，将混凝土平摊至弧段与斜直段衔接位置时，启动平板振捣器开始振捣，振捣两遍后，人工用滚筒在横向轨道上来回推拉（滚筒为长4.5 m，直径5.4 cm的钢管内注铁砂两端封死，以增加滚筒的自重），同时应认真补平缺料部位，弧脚与梯形土模渐变处全部用混凝土浇筑，使底板混凝土饱满密实，弧线顺直光滑，表面平整。衬砌应从渠底一端开始连续进行。

2.2.3 边坡混凝土衬砌

边坡混凝土采用滑模机衬砌，浇筑前在已铺好的土工膜上每隔4 m支设一根槽钢，利用已凝固并达到设计强度的底板作为操作平台安放滑膜衬砌机，通过顶杆两侧大臂支于渠顶适当位置，将滑模机放在滑道上，机具安放就位后，开始给滑板中添加混凝土，启动滑模机，滑模机将沿着轨道均匀上升，在上升过程中要连续向滑板内填料，填料时注意混凝土的盈亏量，以刚好没过振齿为宜，以免发生余料和亏料，造成局部不平，振过一遍后，对混凝土板进行修整。反复提升两次，使混凝土板饱满密实，表面平整。边坡混凝土衬砌采用间隔跳仓，分一序板和二序板，即沿渠道轴线等距离划分并编号，先从渠道一侧开始，另一侧倒着返回，先施工 1、3、5、7、9……作为一序，再回头施工2、4、6、8……为二序。二序施工是利用已凝固并达到强度80%的一序板作为二序板的边滑模进行衬砌施工。

2.2.4 原浆收面

经振捣仓内的混凝土面平整度较好，无需再次找平。约2 h后，混凝土表面水分稍散，可用木抹子将原浆打平，表面不存在松动大粒径碎石即可。待混凝土初凝之后再用铁抹子人工压光。

2.2.5 成品养护

根据环境温度选择养护方法，正确控制养护时间、次数、洒水量，当日均气温低于5℃时可采取盖秸杆、稻草、铺草席、塑料薄膜、覆土等措施。

3 滑模衬砌机

滑模衬砌机由电动机、卷扬机、定滑轮、牵引绳索、滑模板、方钢、振动齿、大臂、顶杆、操作台组成。滑板宽600 mm，上口与平板成45°角的漏斗作为填料口，平板前方焊1根40 mm×40 mm方钢，方钢下焊有振齿，振齿与振齿间隔100 mm。工作原理是电机启动后，通过对滑轮产生的振动力传递给振齿，使振齿与滑轮产生共振，使混凝土达到密实效果。

4 结语

本次施工完成混凝土衬砌弧脚梯形渠道500 m，从外观质量、密实性及混凝土的强度等方面检测，均能满足设计及施工规范要求，糙率小，挟泥沙能力增强。用滑模衬砌机施工省去了大量模板，提高了施工进度，节省了投资。采用原浆收面，使面层与混凝土溶为一体，提高了混凝土整体质量。每公里渠道节约施工费用2～3万元，运行中每年可节约清淤费35万元。渠道质量得到保障，节水节资明显。说明梯形弧脚混凝土衬砌渠道施工技术已成熟，可以推广。在施工中还须不断探索、改进，使此项技术更好地得到应用。