渠道衬砌机混凝土施工措施及应用

杨培仁

(河南省水利水电工程建设质量监测站，河南 郑州 450003)

1 渠道衬砌机简述

1.1 渠道衬砌机的结构解析

1.1.1 大车行走系统

主要用来拖动整套衬砌机沿着水利工程渠道前进的方向保持匀速移动，确保渠道衬砌施工保持连续性。

1.1.2 主机桁架系统

在水利工程渠道坡面布置一套桁架，在渠道上下桁架安装轨道用以布料小车和摊铺小车的行走。

1.1.3 主机桁架升降系统

主要功能是连接主机桁架系统和大车行走系统，利用支腿的伸缩来调整桁架与坡面的高低距离，从而实现对混凝土浇筑厚度的调整。

1.1.4 上料输送机

将混凝土通过机械转运到布料系统。

1.1.5 布料系统

通过布置在主机桁架系统上部的胶带输送机、布料小车、牵引系统等为渠道坡面的混凝土均匀浇筑提供支持。

1.1.6 摊铺衬砌系统

主要利用动力装置将坡面上的混凝土进行摊平、振实、压光。

1.1.7 电控系统

主要是电气化控制装备用来辅助机械设备的电气自动化运转，从而为渠道衬砌机施工作业提供强劲动力支持。

1.2 渠道衬砌机的应用优势

渠道衬砌机的应用实现了水利工程渠道施工作业的自动化，尤其是混凝土施工的自动化、流程化,既提高了施工作业效率，同时还全面提升了施工质量，对水利工程项目建设的顺利推进意义重大。渠道衬砌机在水利工程施工环节的应用避免了人工作业出现的误差，同时利用机械自动化作业，施工人员、技术人员只需要简单的机械操作即可完成大型施工作业，一方面减少了人力资源支出，另一方面利用机械作业可以提高施工现场的安全系数。

2 渠道衬砌结构及衬砌施工工艺

2.1 渠道衬砌结构

从目前中国水利工程渠道衬砌施工来看，大多采用的是预应力高压灌浆水泥混凝土衬砌:一是因为水泥混凝土的结构性稳定;二是因为水泥混凝土的使用性价比最高。一般来说，渠道衬砌施工采用的是内衬，即在渠道表面施工前进行混凝土施工，一次衬砌施工后通过质量验收才可进行表面施工处理，否则就要进行二次衬砌，目的就是确保渠道的给排水性能、结构稳固等，为后续水利工程正常运行打下基础。

2.2 渠道衬砌施工工艺

2.2.1 渠道衬砌坡面准备

渠道衬砌施工设备准备完成后，需要对渠道基面进行处理并联检，做好渠道坡面的防冻胀施工设计及处理，同时还需要在施工过程中铺设质量性能优良的防渗膜：一是基面处理主要是对渠道坡面、堤坝表面进行加固处理，确保渠道、堤坝的稳固性，联合水利工程施工的多个部门进行检验，确认合格后才可进行下一阶段的施工；二是水利工程项目运行过程中受环境气候变化，渠道容易出现热胀冷缩等现象，在施工中必须要充分考虑到相关因素并制定科学的施工措施；三是防渗膜铺设，是为了避免工程运行期间大量的水渗入渠道土壤之中、造成渠道出现安全隐患。

2.2.2 混凝土配比施工与衬砌机施工准备

结合水利工程项目建设的规模及其现实状况科学选择混凝土配合比设计，进而进行科学设计与轨道铺设，将渠道衬砌机准确安装到位并进行空载试运行，确保渠道衬砌机正常运转，为后续施工顺利推进打下基础。利用衬砌机进行混凝土的拌制及运输，确保渠道衬砌施工所需物料的质量、性能及数量，保证施工质量安全。全力做好混凝土开仓前的质量验收等工作，严格按照施工设计方案拟定的质量规格、性能进行抽检，对不符合质量要求的材料，必须拒收并要求重新配置。

2.2.3 渠道衬砌施工作业的一般流程与规范要求

将符合质量要求的混凝土材料入仓布料，利用机械设备使之搅拌均匀后通过衬砌机的摊铺衬砌系统在渠道表面进行摊铺、振捣。在前述作业完成的基础上做好渠道混凝土施工的抹面压光，按照施工方案进行施工作业。对业已施工完成的渠道进行养护、切缝以利于渠道表面的排水，后期在运行过程中持续按照水利工程管理要求进行养护。

3 渠道衬砌机混凝土施工措施及应用分析

3.1 施工准备阶段要科学充分

3.1.1 施工准备

施工人员首先需要到水利工程渠道衬砌施工现场进行实地勘查，全面厘清施工现场的各项资料，为后续施工作好准备。施工规划安排要结合工程规模和详细资料制定现场施工方案，并合理配置现场施工物资设备等，在此基础上对参与施工各单位进行全面协调整合，确保施工秩序。

3.1.2 施工测量作业

根据前期设计的施工图纸与水利工程施工现场的实际状况进行渠道的放线测量，尤其是对地势起伏变化的部位要在原有测量的基础上进行细化，确保水利工程渠道的测量施工点位精确，为后期机械施工和人工作业提供保障。

3.1.3 因地制宜渠坡处理

由于水利工程项目建设大多在环境相对较差的区域进行，一些已经开挖的渠道或长期运行的水利工程渠道的维护常常面临变形、沉陷等问题，必须结合实际需要采用高强度混凝土进行加固处理。同时对渠顶高程、坡面高程等直接影响水利工程项目建设及运行安全的渠道处理工艺严格控制施工工序及质量安全。

3.2 复合土工膜及混凝土脚槽浇筑

首先，严格按照水利工程渠道土工膜焊接施工设计方案的要求，对施工工艺、控制参数严格按照经过科学论证的实验结论实施。其次，根据一般施工工艺要求，先用封口机缝合最下层的土工布，再使用土工膜热焊机对夹膜进行匀速焊接，确保土工膜施工的质量与性能。最后，复合土工膜施工大多采用的是双层覆膜施工工艺，在第一幅土工膜铺好后进行焊接边的翻折，然后在第一层膜上反向铺设第二层土工膜，接着进行焊接边缘的调整并采用封口机进行缝合。混凝土脚槽浇筑施工是对渠道进行全面处理的前期必备工序，主要是使用混凝土从开挖的渠道底部开始逐层浇筑，采用水平分层的技术措施，确保浇筑的混凝土按照既定施工设计方案进行，采用机械与人工平仓相结合的作业方式，对混凝土进行振捣后进行抹面压光，确保混凝土脚槽的伸缩性与防水性能。

3.3 渠道衬砌机调试准备

3.3.1 衬砌机组装要求

水利工程渠道施工采用的衬砌机是大型机械设备，其安装使用必须严格遵守相关工序要求，尤其是在跨点施工作业时需要拆卸，更需要注意结构配件的使用安全，确保整机装备的性能及安全。在衬砌施工前测量的渠道基准线准确标注后，铺设好轨道并调直整平待用，轨道中心线的高低必须保持一致，确保后续安装的衬砌机结构部件的稳定与安全，严格按照衬砌机的结构安装顺序进行，避免违规安装导致的结构衔接配合不畅引起后续施工故障。

3.3.2 衬砌机调试要点

前期按照衬砌机安装说明与要求安装完成的衬砌机，必须经过一系列的调试后，才能投入正常的施工作业中。对机械设备进行调试，包括对大车行走系统、主机桁架系统、主机桁架升降系统、上料输送机、布料系统、摊铺衬砌系统等涉及大型机械设备的调试；进行电气系统调试，包括线路安全、电气自动化运行状况等，避免出现电气故障；在前述调试完成后进行整机的联动调试，确认衬砌机的性能安全后方可进行施工作业。

3.4 混凝土衬砌施工

3.4.1 衬砌参数设定

当前采用的大型衬砌机具备一定的智能化，其施工作业的相关数据参数是可以进行自由调节的，技术人员根据水利工程渠道施工的实际需求，按照科学论证的相关参数进行机械设备自动化运作、电气运作的参数设置。

3.4.2 衬砌机进行混凝土搅拌与运输

在水利工程渠道的混凝土施工作业中采用传统人工作业不仅费时费力且效率不高、质量没有保障，利用衬砌机的机械设备进行自动化作业，一方面能够对经过科学配比的混凝土进行全面的搅拌，确保其中的气泡等影响混凝土结构性能的细微因素被全面消除；另一方面机械设备的运输能力更强，且速率更快，有助于提升作业效率。

3.4.3 混凝土布料作业

通过调整衬砌机两端的升降装置使振动辊与渠道坡面距离达到施工要求的厚度，此后利用布料系统的机械自动化作业控制上料速度、搅拌速率等，同时利用布料小车的牵引作业将混凝土均匀布置到渠道坡面上。

3.4.4 混凝土摊铺、振捣、压光及质量检测作业

前述施工工艺完成后，首先启动预振装置、摊铺机将渠道坡面的混凝土摊平；其次利用混凝土与振捣器的高差进行挤压振捣从而提高混凝土的密实性，此后进行反复循环作业进一步提升混凝土的性能；最后对渠道混凝土施工进行压光调整其表面平整性，现场进行强度检测，验收后方可投入使用。

4 结语

渠道衬砌机作为一个多机械结构的整机装备，将水利工程混凝土施工作业的各个环节和步骤统一协调进行，且电气自动化的发展极大地提升了施工作业的效率，确保了施工安全，对整个水利工程渠道的防水性能、坚固性有较大的提升，随着科学技术的持续发展进步，未来渠道衬砌机将会向着自动化、智能化方向进一步发展，对促进水利工程的发展非常有利。