小型灌溉渠道快速衬砌施工技术

王宏伟 中国水利水电第十一工程局有限公司

1 前言

渠道在水利建设中应用越来越广，在国内较为典型的代表为南水北调工程。目前渠道主要有两种作业方法：人工衬砌和机械衬砌，二者各有优劣。人工衬砌是最为传统的施工方法，整个环节主要靠人工完成，人工完成支模、混凝土入仓、振捣、收面、拆模等环节，存在施工速度慢，材料浪费和质量难以把控的问题。但是施工灵活，施工准备简单，使用小型工程施工。但是随着工程建设发展，渠道衬砌设备也越来越多样化，为适应设计要求和现场施工条件，进行了大量的改装优化，机械衬砌越来越符合施工需要，大大提高了施工效率，取得了较好的经济效益。

2 工法特点

自动一体成型机采用滑模技术，将模板安装、人工整平、振捣、收面多个工序通过该设备一次完成。从材料使用考虑，取消了模板的使用，节约了木材，衬砌机在施工中的连续性非常强，能够最大实现对混凝土的高效应用；同时模板都是采用统一定制，断面尺寸都相同，而且混凝土振捣连续不会出现漏振等问题。工艺简单、速度快：施工环节主要由机械控制，设备操作简单，易于维护[1]。

3 适用范围

本工法适用于小型排水渠道衬砌施工。

4 工艺原理

自进式梯形渠道衬砌机安装有行走车，同时在车辆框架上安装了送料、切缝装置、梯形模以及配套的挤压装置。在具体施工时，衬砌机可以直接在沟渠内进行施工，送料装置会将外界送入的混凝土均匀的分布在沟渠内地，而挤压装置则可以通过梯形模在沟渠内挤压成梯形内壁，然后再通过切放装置进行伸缩缝的设置。

5 工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

测量放样→沟渠开挖（填筑）→垫层施工→混凝土衬砌→养护→填缝。

5.2 操作要点

5.2.1 测量放样

根据既定设计图，来做好整个排水沟平面的测量放样，用全站仪或经纬仪界定中心定位桩和底坡交界桩，并在每间隔50m 的位置打上中心桩（弯道处间隔5m 钉桩）并编号，通过水准仪来对终点高程进行确定，然后再以中心线为准来确定边线，用石灰划线标示。

5.2.2 渠道填筑

渠道填筑利用就近田格整理开挖土方，按水平层铺填，和具体现场试验来对分层厚度和压实数据进行确定。填料需要利用装载机和反铲倒运，然后再在人工的协助下开展摊铺作业，因为整个断面较小，压实作业一般选择反铲或者手扶振动平板夯来作为压实工具，夯压方向平行于渠沟轴线。渠堤填筑不得顺坡填筑，相邻作业面相接采用斜面相接。

5.2.3 渠道开挖

渠道开挖采用CAT220反铲一次开挖成型，为了快速高质量的进行沟、渠梯形断面的开挖，定制与沟渠体型一致的钢板与反铲斗焊接实现一次开挖成型。局部土壤条件较差部位，人工配合进行沟、渠边坡修整。

5.2.4 垫层施工

渠道底部设有5cm 砂卵石垫层。砂卵石通过三轮车运至施工位置，人工运至渠底，摊铺平整拍实。

5.2.5 渠道衬砌

渠道衬砌采用一体成型机进行混凝土浇筑，不具备机械衬砌部位，采用人工衬砌，混凝土采用集中拌制，三轮车（履带式运输车或四驱混凝土运输车）运至作业面附近。衬砌机工作时，60反铲配合人工连续向进料口装入拌和好的混凝土，振动设备同时工作，渠道衬砌断面一次成型。衬砌机保持匀速连续工作，行走速度控制在1m/min左右，根据具体施工情况来合理调整，切实保障振捣质量的合格达标。同时在衬砌施工中必须不定期对衬砌小车振捣情况进行检查，检查有无蜂窝、麻面等不良问题，如果出现质量问题，需重浇筑振捣，以防止漏振，当出现壅料时，需人工整平，衬砌机振捣箱前应保持充足的混凝土拌和物，料位应高于振捣箱底面2cm～3cm。施工时在渠旁边准备好铁皮若干张，堆放混凝土以保证混凝土纯度，也可避免混凝土的流失浪费。衬砌前如果渠床干燥起土，应先洒水湿润，以避免浇筑好的混凝土板因水分过度流失表面出现细裂纹[2]。

5.2.6 收面养护

衬砌机过后，对部分渠道表面进行人工压光收面，收面工作要求做到表面平整光滑，无石子外漏，无蜂窝麻面，达到密实、平整、光滑的要求。如果局部出现少浆，蜂窝，麻面，可以拌和高标号砂浆局部裹浆，用钢抹子压光。混凝土浇筑后18h～24h即应进行养护。养护采用地膜覆盖的方法，制作U型骨架，固定在渠道两侧，上面覆盖塑料膜，形成封闭空间。根据实际气温，表面适当洒水。

6 质量控制

6.1 质量控制标准

施工质量控制执行SL 677—2014《水工混凝土施工规范》和SL 703—2015《灌溉与排水工程施工质量评定规程》相关规定，混凝土衬砌渠道检查项目和质量标准见表1。

表1 混凝土衬砌渠道检查项目和质量标准

6.2 质量控制措施

（1）施工前必须依方案或作业指导书对参与施工人员进行技术交底，没有交底不准施工。（2）严格执行项目部制定的各项管理制度以及下发的各项有关规定，按程序施工。（3）严格按照配合比拌合混凝土，禁止私自调整。混凝土运输过程中严禁私自加水。（4）混凝土拆模后，要加强表面养护，养护时间不少于7d，始终保持混凝土表面湿润。冬季还应特别加强对混凝土表面保温措施的落实。

7 安全措施

（1）对施工人员进行安全防护教育，提高安全防范意识。（2）施工操作人员必须遵照规定施工操作，进入现场施工人员必须戴安全帽。（3）各种机械要有专人挂牌运行操作，专人负责维修保养，经常对机械的关键部位进行检查，预防机械故障及机械伤害事故的发生。（4）现场施工必须符合“安全操作规程”的有关规定。

8 环保措施

（1）认真贯彻落实国家有关环境保护法律、法规，做好施工区域的环境保护工作。工程开工前编制环境保护措施计划，在施工中严格执行。（2）严格遵守“工完、料尽、场地清”的原则，完成一处，清理一处，不留垃圾。（3）对施工道路及时进行维护，减少道路扬尘。（4）机械车辆使用过程中加强保养，防止油料泄漏污染环境。（5）施工作业现场随时清理，现场配置垃圾箱，场地干净平整，无积水，无杂物，无垃圾。

9 效益分析

传统的衬砌机体积较大，存在对施工场地要求高、拆装转运调试复杂。自动一体成型机体量小，整体倒运方便，操作简单。最重要的是该设备提高了渠道衬砌施工的机械化程度，简化了施工工艺，实现了混凝土衬砌的连续作业。该设备体现了机械化和自动化的概念，有效提高了渠道衬砌施工的质量和速度。对于类似项目的施工有很大的借鉴意义。

10 应用实例

鄱阳县2017 年度高标准农田建设项目EPC（设计采购施工）Ⅱ标。

10.1 工程概况

鄱阳县2017 年度高标准农田建设项目EPC（设计采购施工）Ⅱ标总承包项目部位于江西省上饶市鄱阳县饶丰镇和三庙前乡。建设总规模9.33万亩，施工时段为2017年11月15日到2018 年3 月21 日。根据设计要求，本项目需新建渠道210km，其中混凝土衬砌渠道60km，渠道均匀分布在当地格田内部。斗渠渠道底宽600mm，开口1300mm，深度700mm，坡比为1∶0.5。农渠渠道底宽400mm，开口1000mm，深度600mm，坡比为1∶0.5，混凝土厚度12cm。

10.2 施工情况

跟现场测量结果和当地格田高程，大部分渠道高程大于格田，高于原有地形，需先进行土方回填，然后在回填面上开挖渠道。项目于2017 年12 月份开工，作业区刚完成水稻收割，由于当地农田为水田，作业区表面覆盖50cm左右腐殖土，且存有积水，因此混凝土运输和施工困难较大。当地位于属亚热带地区，具有大陆性季风气候特征，雨量充沛，受降雨和新年影响，合同要求2018 年3 月底完工，工期短暂，施工强度大。同时江西省地区高标准农田普遍开始建设，劳务人员数量紧缺，按照传统人工施工，已经难以按时履约。

我方通过实地考察，同时征求业主、设计、监理和现场施工人员意见，确定了采用衬砌机施工的方案。由于市场上设备不满足本项目施工要求，项目联系厂家，针对本项目，共同制定衬砌机设计方案，以及后续辅助工作。

项目开工前，项目部联合厂家根据渠道断面重新设计衬砌机尺寸，在厂家进行运行调试，保证衬砌机正常工作。然后再进行生产性试验，前期做好的配合比与设备不匹配，渠道衬砌表面不光滑，麻面露，设计、监理、厂家和项目部共同研究讨论，认为碎石粒径较大，设备在振捣过程中难以使混凝土密实均匀。实验室调整配合比，将碎石粒径由5mm～20mm 调整为5mm～10mm，经过现场试验，满足现场生产需要。

混凝土由拌合站严格按照设计配合比施工，混凝土为干硬性混凝土，使用平板车运至中转区域，由于作业面为水田，选择履带式运输车运至作业面，再使用反铲将混凝土倒至衬砌机。

每台混凝土衬砌机班组由5 人组成，设备操作人员1 人，轨道安装人员1 人，缺陷修补人员1 人，切缝人员1 人，混凝土入仓1人。施工过程严格按照操作过程进行施工，设备运行参数控制在40m/h～60m/h。在设备运行过程中，班组人员紧跟设备，各司其职。完成的渠道衬砌及时使用地膜覆盖养护。

10.3 工程质量评价

自动一体成型机应用过程中，业主、设计和监理多次到现场进行检查，成型的渠道断面尺寸标准，误差较小，混凝土表面光滑密实，混凝土渠道质量达到设计要求，受到业主、设计和监理表扬。

11 结束语

综上所述，为了进一步促进渠道衬砌施工质量及施工效率的提高，在当下应该重视对机械衬砌施工技术的研究和应用，有效把握整个工艺流程和施工技术重点，并做好施工中的质量安全控制，为水利工程建设行业做出有效贡献。