渠道边坡衬砌机的施工运用

曾 亮（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙410004）

渠道边坡衬砌机的施工运用

曾 亮（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙410004）

前言

随着社会的进步和经济的发展，大型薄壁现浇混凝土结构也越来越多，渠道底宽较大，边坡坡度缓，渠道混凝土摊铺量大。无论是衬砌质量还是施工进度，传统的人工滑模施工工艺已远远不能满足工程要求。而大型衬砌机混凝土衬砌施工提高了施工功效，减少了资源投入，降低了材料损耗和施工成本，实现了机械化作业，更重要的是解决了过水断面混凝土表面平整度和糙率的难题。

该项技术在南水北调中线一期引江济汉工程渠道混凝土施工中得到了成功应用，受到各参建单位的一致好评，在今后类似工程施工中具有广泛的推广应用前景。

1 工程实例：南水北调中线一期引江济汉工程渠道1标

南水北调中线一期引江济汉工程渠道1标全长5809m，渠道坡比为1：2、1：2.5、1：3、1：4。渠道过水断面为梯形断面，衬砌坡长16.21～22.93m。渠道采用C20现浇混凝土衬砌，边坡衬砌厚度为12cm，其下设15cm厚砂石垫层，边坡混凝土29616m3。渠道衬砌混凝土每12m设置一道横向通缝，渠底纵向每12m设置一道通缝；通缝宽为2cm，采用预埋闭孔泡沫板分缝；另渠道纵向和横向每4m设置一道半缝，半缝宽1cm，深3cm，采用切割机切缝。

渠道衬砌施工于2012年10月4日开始施工，于2014年1月23日完成，历时16个月。边坡除桥梁占压段外其余全部采用渠道衬砌机衬砌，即采用衬砌机衬砌渠道边坡长度11018延米。该项目渠道边坡衬砌选用了QDCQ650型多功能坡面混凝土衬砌机，另配以QDMM900型坡面抹面机抹面。与传统的施工工艺比较，用工仅为原来的1/2，施工速度却提高了近三倍，减少了成本，缩短了工期，保障了质量，取得了良好的经济效益。

2 作业流程及工艺原理

渠道边坡衬砌机适用于各类型边坡尺寸，将混凝土布料、摊铺、振捣、碾实、轧光、行走等功能集中设计于整体机架上，实现了功能一体化。另配以坡面抹面机将混凝土提浆、抹平、收光、行走等功能集于一身，实现了抹面过程的功能一体化。

渠道边坡衬砌机的动力是由外部电力系统提供，行走系统为轨道自行式结构。在衬砌作业时，混凝土由混凝土搅拌车运输至现场，经皮带输送由自行式滑动刮刀分料，于衬砌机两侧料斗进入布料小车料仓，顺坡自下而上布料。布料过程中，由布料小车上设置的高频振捣棒将混凝土均匀振捣并机械进行找平，随后滚筒进行提浆压实。衬砌厚度是由衬砌机的升降支腿和内置的模板进行调节控制，在完成一段渠坡混凝土衬砌后衬砌机沿道轨行走进行下一段衬砌。

3 适用范围

此方法适用于各种不同坡比的大型坡面薄壁现浇混凝土的机械化衬砌施工。主要用于渠道、堤坝护坡等的大面积混凝土衬砌。

4 施工工艺流程及操作要点

渠道衬砌机整机结构见渠道混凝土衬砌机结构示意图（图1）。

图1 渠道混凝土衬砌机结构示意图

混凝土衬砌机施工技术难点主要是混凝土摊铺厚度和平整度的控制。

混凝土衬砌机施工工法工艺流程如下：

衬砌机安装与调试→生产性施工试验→混凝土搅拌→混凝土运输→混凝土布料→混凝土振捣（压实）→混凝土抹面压光→混凝土养护→混凝土切缝。

4.1 衬砌机安装与调试

混凝土衬砌机及抹面机在厂家工作人员指导下进行安装、调试。根据渠道控制做标、施工横断面结构尺寸和边坡衬砌机的特性，用由测量人员按6m做好轨道中心线及高程标记。轨道基底要求平整、密实，避免因衬砌机行走使轨道基底沉陷，衬砌厚度不便于把控，影响衬砌质量。

4.2 生产性施工试验

在进行正式施工之前，生产性施工试验必不可少，其主要任务有：

（1）检验衬砌机械化施工系统的机械性能和生产能力，检验与实际生产能力相匹配的配套机械性能；

（2）确定衬砌机的适宜工作参数，包括衬砌机工作速度、振捣时间、抹面压光的适宜时间和遍数以及切缝时间；

（3）确定辅助机械、机具的种类和数量，使用各种机械、机具的劳动力数量和定岗、定员等；

（4）检验新拌混凝土坍落度、含气量、泌水量、水胶比等适应衬砌机械化施工的情况；

（5）确定施工质量和进度，完善施工进度计划。

4.3 混凝土搅拌要求

混凝土的坍落度是保证衬砌顺利进行的关键要素。坍落度过小振捣密实表面出浆困难，表面光滑度不能保证，不能保证工程质量；坍落度过大一方面水泥用量加大不经济，另一方面布料振捣时混凝土易向渠底方向滑动而无法施工。一般来说，边坡衬砌混凝土的坍落度为5～9cm较为合适。

4.4 混凝土运输

混凝土运输车辆应在确保最佳混凝土塌落度的条件下进行合理选择，混凝土拌和物从搅拌机出料到运输、卸料完毕的允许最长运输时间应符合表1的规定。为减少运输过程混凝土拌和物的坍落度损失，沿线要确保临时施工道路通畅、平整。

4.5 混凝土布料、振捣

表1 混凝土搅拌车运输时间控制表

衬砌机的侧面设有分仓布料斗，自行式滑动刮刀分料。施工中设专人监视各分仓料斗内混凝土数量，及时补充，保持各料仓的数量均匀，防止欠料。

衬砌时布料小车行走速度控制在4～6m/min，做到不漏振、不欠振，不过振，达到混凝土深层振捣和表面提浆的效果，利于混凝土抹面和整平。

衬砌施工中应专人检查振捣棒的工作状况，若发现衬砌后的板面上出现露石、蜂窝、麻面或横向拉沟等现象，须停机检查、修理或更换振捣棒，并对已浇筑混凝土进行处理。初凝前的混凝土进行补振，初凝后的混凝土进行清除，并填补混凝土，重新振捣。

衬砌过程中，应安排专人对布料的厚度进行检查，发现异常及时调整机械。混凝土布料振捣过程应适时检查，以表面出浆、没有露石为准，对混凝土表面厚清薄补，并及时补振。

混凝土浇筑应连续，当衬砌机出现故障时，应立即通知拌合站停止生产，在施工作业面上的混凝土初凝前，可继续派料衬砌。如混凝土即将初凝，应采取牵引方式驱离衬砌机，作业人员及时清理仓面，确保施工缝整齐，为恢复衬砌作业做好准备。

坡肩、坡脚范围内0.5～1m部位、模板部位、每幅混凝土交叉部位应采用平板振动器或插入式振捣棒进行辅助振捣。

4.6 混凝土抹面压光

混凝土布料振捣完成后，紧跟进行混凝土的抹面提浆作业。人工调整好磨光机的高度，以能够轻压混凝土出浆为宜，一对工作磨盘自下向上进行抹面，磨盘的压痕约为磨盘直径的1/3，机械抹面遍数一般控制在2遍以上。

工作台车采用桁架焊接而成，可调节高度和坡比。施工中，抹面台车应优先选用具有自行走功能的桁架。严禁操作人员在混凝土表面行走和抹面。

在混凝土接近初凝时再进行人工抹面压光，施工中应选用工作台车作为人工抹面平台（可自行设计桁架焊接）。人工压面是保证混凝土表面光洁密实，防止表层龟裂的重要工序，必须高度重视。人工收面压光采用钢抹子在工作架上进行，抹光2遍，第1遍对混凝土进进一步细部找平，第2遍对混凝土进行压光处理。

抹光应配备足够的作业人员，快速施工，避免因混凝土终凝而无法抹光，抹光过程中，严禁洒水、撒水泥浆。

4.7 混凝土养护

渠坡混凝土主要采用洒水养护，并采用毛毡布等覆盖材料遮盖养护。

（1）常温季节：混凝土初凝后，用毛毡布进行遮盖，采取洒水养护，以布饱和为宜，切忌洒水过多导致坡脚被混凝土被积水浸泡，影响混凝土外观质量。

（2）低温季节施工时（外界气温≥0℃），混凝土养护的主要任务是保温防冻。混凝土初凝后，采用毛毡布和保温板进行遮盖养护，遮盖要严实。外界气温低于0℃，要采取搭设暖棚的措施方能进行衬砌施工和养护工作。

4.8 混凝土切缝

根据有关规范及具体工程的技术规程等要求，切缝施工宜在衬砌混凝土抗压强度为1～5MPa时进行。根据混凝土强度增长情况，根据具体环境条件，混凝土浇筑完成后，为保证切缝速度快，不缺棱掉角，一般情况下在收面完成后1～2d内完成。

4.9 渠坡混凝土衬砌操作要点

（1）衬砌机衬砌施工，应匀速前行，工作连续不间断；

（2）作业时，应经常检查振捣棒的工作情况，如发现衬砌后的板面上出现露石、蜂窝、麻面或横向拉裂等现象，必须停机检查、修理或更换振捣棒，对已浇筑的混凝土进行处理；

（3）应匀速振捣混凝土，严格控制振捣时间，使混凝土不过振、漏振或欠振，达到表面出浆，不出现露石、蜂窝、麻面等；

（4）衬砌机仓内应保持充足的混凝土拌和物，仓内拌和物料位应高于振捣棒10cm；

（5）由于各种原因导致的衬砌施工暂停，应停止混凝土供应，并立即查找原因恢复施工，如仓面尚未初凝，则可以继续进行边坡衬砌施工。如暂停衬砌施工超过2h，应将衬砌机立即驶离工作面，采用人工作施工缝进行处理，为恢复衬砌作业作好准备。

5 质量控制

适用标准：

本施工方法严格按国家和行业颁发的技术规程和标准施工。

对于混凝土拌合物、外加剂及掺合料的质量控制严格执行以下标准：《水工混凝土施工规范》（DT/T5144-2001）；《混凝土外加剂》（GB8076-2008）；《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）。

对于工程项目的施工质量评定验收执行：《水利水电建设工程验收规程》（SL223-2008）；《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）；《水利水电基本建设工程质量等级评定标准》（DL／T5113.11-2005）；《渠道混凝土衬砌机械化施工技术规程》（NSBD5-2006）。

6 效益分析

机械化衬砌施工与人工衬砌施工比较（施工实例：南水北调引江济汉工程渠道1标工程）：

（1）机械化衬砌每台班可衬砌长度70～80m，而同人工投入衬砌每台班可衬砌24～32m。施工速度提高了近三倍；

（2）衬砌机每台班配备人员13～15人，人工衬砌每台班配备人员20～25人 （夏季施工人工衬砌人员投入是机械衬砌人员投入的2倍）。

（3）采用坡面抹光机施工工艺后，与传统的人工抹面相比，以每12m长为一个浇筑单元来说，采用抹面机需要的收面人员为7人，采用人工衬砌需要收面人员12～15人，同时抹面机完成时间为30～45min，人工衬砌收面完成需60～90min。

（4）采用坡面抹光机施工工艺后，轨道控制抹面机走向，相比人工衬砌对混凝土板的平整度、光滑度有了很大的提高，对板面的蜂窝、麻面等质量缺陷有了很好的控制。在夏季施工过程中坡面抹面机的优势体现得尤为明显。

（5）衬砌机采用高频振捣棒进行振捣，在浇筑过程中边摊铺边振捣，相比人工衬砌混凝土振捣均匀密实。

TV554.14

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2095-2066（2016）34-0091-02

2016-11-19

曾 亮（1982-），男，中级，本科，主要从事项目管理施工方面的工作。