大型渠道工程混凝土衬砌机施工技术

杨赵军

摘要：南水北调工程总干渠是特大型输水建筑物，渠道具有设计里程长、断面尺寸大、混凝土衬砌强度高、平整度要求严格等特点。为保证工程施工进度和质量，选择合适的衬砌施工机械十分重要。结合南水北调中线工程渠道设计特点和施工要求，推荐渠道衬砌机施工作为南水北调中线工程渠道混凝土衬砌的施工方案。

关键词：南水北调；渠道衬砌机；振捣；平整度

中图分类号：TU37 文献标识码： A

1.工程概述

南水北调工程规划最终调水规模448亿立方米，其中东线148亿立方米，中线130亿立方米，西线170亿立方米。南水北调总体规划：推荐东线、中线和西线三条调水线路。通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大江河的联系，构成以“四横三纵”为主体的总体布局，以利于实现中国水资源南北调配、东西互济的合理配置格局。

总干渠渠道作为中线工程主要建筑物按I级建筑物设计。主要控制点流量：陶岔渠首设计流量350m3/s，加大流量420 m3/s，穿黄河设计流量265 m3/s，加大流量320 m3/s，进北京设计流量50 m3/s，加大流量60 m3/s。

总干渠渠道多为梯形断面型式，边坡坡率一般为2.0～2.5，特殊段为3.0～3.5。沙河渡槽一标段渠道底部宽度为24m，渠坡衬砌厚度为10～15cm，渠底衬砌厚度为8～15cm，衬砌面板上设有伸缩缝，横缝间距为4m，半缝深度为0.5d，通缝深度为0.9d，缝宽2cm，通缝、半缝间隔布置，缝内临水侧填有聚硫密封胶，下部为闭孔塑料泡沫板。

2.渠道混凝土衬砌机施工

2.1衬砌设备组成

沙河渡槽1标段渠道衬砌施工采用PMCQ650 型成套衬砌机沿渠道轴线方向顺仓浇筑。PMCQ650型渠道衬砌机由行走系统、升级系统、布料系统、振捣系统、摊铺整平系统及安全系统组成。

行走系统采用四个电机同步控制，运用先进的调速技术，在0～10m/min之间可随意调整。

升降系统采用四个独立的蜗轮蜗杆减速升降机进行升降控制，可精确调整各结构尺寸以满足作业面的坡比变化。

布料系统由一条650mm的主输送带、一台布料小车和一条500mm的副输送带三部分组成，布料小车可根据施工的需要下单层或多层混凝土，也可根据施工进度的要求进行速度调整，以提高工效。

振捣系统为一套Φ50型插入式振捣器，可进行深层平仓振捣，保证混凝土衬砌的密实度。

摊铺整平系统由摊铺小车，螺旋分料器、压光辊组成。摊铺小车悬挂于主梁两侧，利用链条传动进行上下行走，螺旋分料器将多余的混凝土分离出去，成型后的混凝土表面光滑平整。

安全系统共有四套，分别为误操作紧急制动按钮、面板控制安全系统、上下小车行程控制安全系统、失控防撞安全系统。

本标段渠道衬砌施工混凝土采用 HZS40 型拌和站集中拌和, 单台拌和混凝土能力为30m3/h。混凝土运输采用2辆6m3的混凝土搅拌运输车, 搅拌运输车自拌和站接料后, 通过一级马道运输至浇筑现场。

2.2生产性试验施工

（1）渠坡混凝土衬砌正式施工前应先进行生产性试验施工，生产性试验施工前应首先对试验室出具的混凝土配合比进行试验性拌和，以验证混凝土的强度、和易性、含气量和坍落度等指标。

（2）通过生产性施工检验确定衬砌机行走速度、适宜塌落度、振捣时间、抹面压光的适宜时间和遍数，确定辅助机械、机具的种类和数量，确定施工组织形式和人员配置，制定可操作性的施工组织方案。

2.3渠道衬砌机施工工艺

（1）衬砌设备安装及调试：衬砌机、抹面机、工作台车同轨布设，轨道平行于渠道中心线，钢轨铺设在枕木或垫板上，根据“先分动，后联动；先空载，后负荷；先慢速，后快速”的原则对衬砌机进行调试，完毕后将衬砌机在轨道上反复行走几遍，使轨道处于稳定状态。

（2）支立模板：渠道横向通缝模板采用宽度与衬砌混凝土厚度相同、相互连接为整体的槽钢作为侧模，齿槽和坡肩模板优先选用定型钢模板，并与渠道横向通缝模板相连。

（3）渠坡混凝土布料、摊铺：每次浇筑混凝土前先校验衬砌机的坡度和顺轨道方向衬砌机平衡,坡度校验的操作方法为开动下小车至渠坡下缘, 使轧光轮底面与成型后的混凝土面或模板面相平, 丈量机架的斜长, 按照设计坡比换算高差值, 用水准仪测量桁架的上下高差, 调整上机架, 完成坡度的校核; 沿轨道方向的平衡校核工作用水准低度或 3m 水平尺来完成。渠坡混凝土布料由主机上的布料小车来完成, 混凝土运输车运至副机混凝土集料斗, 通过上料皮带机运输到主机布料皮带机上, 皮带在运输的途中, 通过布料小车将混凝土的均匀布设到仓面, 再由摊铺小车摊铺整平。摊铺小车的螺旋将混凝土旋到要求的厚度, 将混凝土摊铺在渠道表面。每次摊铺宽度为 25～40cm。

（4）振捣：布料并平仓完毕后,衬砌机前移,振捣梁进行振捣,根据混凝土的塌落度(本标段渠坡衬砌混凝土塌落度夏季约为9cm，冬季约为6cm。)控制振捣梁的行进速度(2.5～3 m/min),振捣梁自坡脚至坡肩上行时振动,下行时将振捣梁提起不能振动,渠坡坡脚齿墙部位采用Φ50型振捣棒振捣。仓面内出现局部露石、蜂窝时,立即挖除或填补原浆混凝土重新振捣。

（5）抹面压光：衬砌混凝土初凝前应及时进行抹面压光,表面平整度控制在5 mm/2 m[2]。可采用与混凝土衬砌机配套的专用抹面压光机,也可人工抹面。人工抹面效率低,且表面平整度较难控制,抹痕不均匀。

（6）混凝土养护：抹面完成后及时采用土工布覆盖洒水养护，湿润养护＞28d。冬季采用覆盖保卫措施养护。

3.施工注意事项

（1）现场混凝土质量检查以抗压强度为主，并以 150m m 立方体试件的抗压强度为标准。混凝土试件以出机口随机取样为主，每组混凝土的 3 个试件应在同一储料斗或运输车箱内的混凝土中取样制作。

（2）衬砌前和衬砌施工中应经常校核轨道的方向和高程，同时随时对模板进行校核，保证混凝土分缝顺直。

（3）进入弯道施工时需调整上下轨道行进速度，保证衬砌机始终与渠道上口线保持垂直。

（4）施工现场禁止吸烟、电气焊等,不得将火种带入仓面;施工人员禁止穿带钉鞋作业;严禁在土工膜上卸放混凝土护坡块体、打孔、敲打石料和引起土工膜损坏的施工。

4.结语

南水北调渠道衬砌工程设计里程长、质量要求高、工期紧、施工条件复杂，通过对沙河渡槽1标段衬砌机施工的总结，为后续工程积累了宝贵的经验。月最高施工进度为680m/月，月平均进度为560m /月，且质量标准能满足设计要求。实践证明利用衬砌机进行大型渠道的面板衬砌施工是值得推广的。

参考文献:

[1]南水北调渠道混凝土衬砌机械化施工单元工程质量检验评定标准NSBD8-2010.

[2]耿福明, 罗辉, 马黔等. 渠道混凝土衬砌机械化施工技术规程［R］. 北京: 国务院南水北调工程建设委员会办公室，2006.

[3]高海成,陈增峰.渠道衬砌机施工技术[J].南水北调与水利科技,2008,6(1):268-270.