干旱及大温差条件下渠道边坡现浇混凝土衬砌机械化施工技术

张华　郝建强

摘要：为了解决在干旱、大温差条件下渠道边坡现浇混凝土人工施工中，混凝土密实、平整度及施工的均匀性易出现缺陷的问题，介绍了机械化施工的设备组成，并从技术指标和经济指标两方面对机械化衬砌施工和人工浇筑进行了对比分析。分析得出进行现浇混凝土衬砌，可以提高衬砌质量、施工效率，减少渠道糙率、增大渠道输水能力、提高渠系水利用系数，带来较好的施工效果，产生良好的经济效益的结论。

关键词：渠道边坡；机械化施工；施工效率；经济效益

中图分类号：U416.1文献标志码：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

新疆叶尔羌河中游渠首第三师前海总干渠配套工程贯穿三师前海灌区，该灌区位于叶尔羌河流域，地处麦盖提县、巴楚县境内，由前进灌区和小海子灌区组成，其中前进灌区地处麦盖提县境内，小海子灌区地处巴楚县境内。渠道设计纵坡在1/3 170～1/2 000之间，渠底宽度为8～13 m，渠深度为35 m，渠内边坡坡度为1∶2，流量为40.5 m·s-1。

渠线位于塔克拉玛干沙漠边缘，环境气候为典型的干旱大陆性气候，其主要特点是：气温年、月变化较大，日差较大，空气干燥，日照长，蒸发强烈，降水量小。恶劣的自然环境给混凝土施工带来了巨大的考验和挑战。目前，虽然大型渠道混凝土机械化衬砌技术在国内已日趋成熟[17]，但干旱、大温差条件下的混凝土机械化衬砌技术积累寥寥无几，可借鉴的施工经验极为短缺。在本工程中，笔者单位通过引进机械化衬砌设备，结合实际工程环境情况，改变和改进施工工艺参数，成功摸索出了适用、经济、合理、高效的施工方法和施工经验。

1设备组成

1.1坡面混凝土摊铺及振捣成型一体机

该设备由坡脚/坡顶行走电机、高度调节支腿、混凝土输送皮带、摊铺机头和承载桁架等几部分组成（图1）。它实现了在斜坡上由坡脚向坡顶进行全坡面均匀布料，布料厚度可按设计要求灵活调整，振捣、振平提浆和摊铺同步进行。

1.2抹光机

（1）初抹由坡脚/坡顶行走电机、电动高度调节支腿、固定式抹盘、承载桁架等几部分组成，可实现坡面大面找平，提浆抹面的功能效果。

（2）精抹由坡脚/坡顶行走电机、电动高度调节支腿、活动式抹盘、承载桁架等几部分组成，具有坡面抹痕收净、压光成型的功能。如图2所示。

1.3切缝机

该设备由坡脚/坡顶行走电机、电动高度调节支腿、固定间距切割刀头、承载桁架等几部分组成（图3），具有渠道纵横缝一次切割成型的功能。

以上设备共同设置于渠顶及渠底的2条平行轨道上，轨道的平面位置和高低均与边坡坡度相对应，且具有足够的稳定性，不得发生明显的垂向和侧向位移。

2机械化衬砌与传统人工浇筑技术指标的对比分析

2.1传统人工浇筑

传统的人工浇筑主要是靠搭设溜槽将混凝土堆放在坡面，通过人工扒开整平，采用平板振动器进行坡面混凝土振动密实，人工收面。施工效果如图4所示。从整个施工过程不难看出，传统人工浇筑存在以下几个弊端。

（1）在高温干旱的自然条件下，人工扒开整平过程会导致混凝土表面水分大量散失，造成混凝土坍落度损失过快，对后续的振捣和收面抹光等工序产生不利影响。工序衔接稍有差池，将会造成振捣不密实，表面提浆困难，无法进行收面抹光，严重影响边坡衬砌的外观质量。

（2）在正常的坡面条件下，混凝土坍落度一般控制在60～80 mm，不超过100 mm，此时如果采用振动棒振捣，极易产生混凝土溜坡，故只能采用平板振动器进行振密。这一过程中，受坡面坡度限制，无法达到平面作业水平，极易造成振捣密实度不均匀引起质量缺陷，影响混凝土整体强度和结构耐久性。

（3）人工进行的前两项施工过程极易导致坡面大面平整度差，因而导致后续人工收面过程难以达到控制大面平整度的工艺水平和要求。

（4）结构缝切割采用传统的手推式切缝机，受坡面作业的不利因素制约，切缝宽度、深度及整体顺直度都会受到不同程度的影响，极易导致缝宽不均、缝深不足、线形不顺等诸多质量问题。

2.2机械化衬砌施工

相比传统的人工浇筑，机械化衬砌从上料、布料、振捣整平、抹光、切缝等方面的质量控制具备以下几大优势。

（1）靠传送皮带将混凝土输送至摊铺机头，通过集成在摊铺机头的高频振捣棒、振动整平板和提浆滚筒得以实现在短时间内完成从上料至整平提浆的全过程。经实践检验，采用此设备进行的机械化衬砌施工，混凝土振捣密实，摊铺厚度均匀，大面平整，混凝土表面提浆丰富。

（2）依靠直径为1.5 m的固定式抹盘进行初道抹光，通过自身的揉挤，辅以人工局部部位补料，可以较容易地达到坡面衬砌大面平整，坡度顺直的目的。经过直径为1.0 m的活动式抹盘精收面工序，基本能消除混凝土表面抹痕，辅以人工成型抹光，能充分保障衬砌混凝土的外观质量。

（3）与人工手推式切缝机相比，由于切缝设备加工生产时已按设计缝间距将切割刀头固定于承载桁架上，刀头靠电机带动匀速行进，故调整好切缝深度，保证行走轨道平面位置和轨顶高程准确后进行施工，具有自动化程度高、切缝位置准确、成缝线性顺直美观、成缝宽度和深度均匀标准等优势[8]。机械化施工板面效果如图5所示。

3机械化衬砌与传统人工浇筑经济指标的对比分析

传统人工浇注往往需要投入大量的人力对各工序进行充分保障。在以高进度和高质量为目标时，由于人工施工效率低，使得投入与产出比例严重失衡[910]。当下建筑市场劳务人员紧缺、劳务人员工资大幅上扬，密集型使用人工，将进一步加剧投入与产出失衡问题，经济可行性逐步降低。

与传统的人工浇注相比较，机械化衬砌虽然在设备的购置方面一次性费用投入较大，但机械化带来的高功效、高质量水平以及施工的均匀性和连续性等方面产生的高经济效益，且机械维修保养及折旧摊销等费用占成本比例仍然是经济可控的。另外，设备具有可重复利用、改造利用的重要属性，相似工程可重复使用，这也进一步降低了设备费用占用单位方量混凝土浇注成本的比例，进一步显现了机械化衬砌施工的经济适用性。

4结语

总之，在干旱、大温差条件下渠道边坡现浇混凝土施工中，如人工在斜坡上实现大面积现浇混凝土施工，在混凝土密实度、平整度及施工的均匀性等方面都存在缺陷，高投入低产出，经济效益低下。而采用大型机械设备进行现浇混凝土衬砌，可以提高衬砌质量、施工效率，减少渠道糙率、增大渠道输水能力、提高渠系水利用系数，带来较好的实施效果，产生良好的经济效益。

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[责任编辑：杜卫华]