浅谈渠道边坡混凝土机械化应用及质量控制

李 尚

（湖南省大宇水电建设工程有限公司，湖南 长沙 410007）

1 概 述

衬砌机在大坡面渠道工程施工中得到广泛应用，对渠道大坡面混凝土一次性成型。衬砌机主要是由主要桁架、操作控制台、布料小车、摊铺小车、振动碾压小车、输送机等部分组成。衬砌机由操作控制台控制所有设备的运行，形成混凝土布料、混凝土摊铺、混凝土振捣及碾压等一体化施工。衬砌机的桁架长度可以根据坡面长度调整，衬砌机按照设计坡度设置，设置坡度主要是调节桁架铰接处的联结螺栓。衬砌机具有操作方便、人工费用低、外观质量好、密实度好等优点。

工艺流程：削坡—→衬砌机械安装及调试—→生产性试验—→土工膜铺设—→混凝土搅拌和运输—→混凝土布料和振捣—→混凝土修补与抹面—→混凝土养护—→混凝土切缝—→质量检测。

2 渠道边坡混凝土衬砌施工准备工作

混凝土衬砌施工前，必须全面细致检查现场各方面准备工作，主要检查边坡削坡情况、衬砌机械安装及调试、生产性施工试验等。

1）衬砌机械安装及调试

机械设备操作人员和安装拆卸人员经厂家技术人员培训合格后，在厂家技术人员指导下进行安装和调试。根据渠道的断面尺寸和机械的特点，做好轨道中心线和高程测量工作，铺设轨道要求地基平整和密实，防止地基土层沉陷，避免造成混凝土厚度不足，影响衬砌质量。衬砌机的安装及调试是非常重要的步骤，直接关系混凝土衬砌生产工作。衬砌机在进场后，先用测量仪器按渠道纵坡坡度测量高程并铺设轨道。按构件编号顺序安装主要桁架。在主要桁架安装完成后，再用吊车在渠底和渠顶吊起桁架，安装于渠道顶部和底部的轨道上，接着按坡段长度安装输送带及布料小车，调试输送带和布料小车后，安装下部平料螺旋摊铺小车及振捣和碾压器，完成衬砌机的电路控制系统，并安装好安全防护设施和电路保护装置，衬砌机安装完成后，还要进行各分部构件的运行调整，然后再进行衬砌机联合试运转。在联合试运转前，清理施工现场范围内影响衬砌机运行的障碍物及杂物，在确定没有障碍物及杂物后，按下启动电源，启动后空载运行。检查电机接线是否正确，检查输送带和布料小车运行情况，检查摊铺小车和振捣器运行情况等。混凝土衬砌机在投入正常工作前，要根据施工实际需要，调节升降液压支撑腿，使混凝土衬砌机处于正确的姿态和高度，桁架挡板底部距轨道底部100 mm（按衬砌厚度设置）。检查完成后，进入施工状态。

2）削坡环节

首先，对于高填方段，原则上应该经长达半年以上甚至一个雨季实施沉降处理。加强对渠道填方部分的沉降过程观测，及时进行分析。沉降基本保持稳定，实测沉降值达到0～1 mm，才允许实施衬砌削坡施工处理。其次，削坡过程应防止边坡超挖。当产生边坡超挖、雨淋沟或坍坡等问题时，必须清理至坚实基础面并适时补坡，将坡面清理成锯齿形（台阶形），补坡材料宜选取水泥土，实际补坡厚度应超过设计断面，按设计图要求实施夯实后重新削坡。

3）生产性施工试验

在正式施工之前，生产性施工试验必不可少。确定衬砌机械与混凝土搅拌机、运输汽车、抹面机等生产能力和数量；确定衬砌机的行走速度、振捣时间和遍数、抹面机械抹面时间和遍数、混凝土养护时间、混凝土切缝时间；确定混凝土适应衬砌机的坍落度范围。

3 渠道边坡混凝土衬砌施工工作

1）衬砌机参数设定（表1）

表1 衬砌机主要技术参数

2）土工膜铺设

每段渠道衬砌混凝土不设置纵缝。复合土工膜应保持固定牢固，应满足平顺、整齐、不存在褶皱、绷紧、破损等情况，与混凝土基础面之间完全压平紧贴、防止架空。

3）混凝土拌和与运输过程

运输采用混凝土搅拌车完成。丹纤维的长度为30 mm，每立方混凝土的丹纤维0.9 kg。混凝土投料顺序：碎石—→丹纤维—→砂子—→水泥—→水，实验证明混凝土强度、抗裂性能及抗渗性能满足设计和规范要求。强制式搅拌机搅拌1～2 min，混凝土坍落度控制在4～6 cm。运输过程中避免分离、离析、凝结等问题。同时，实际的运输时间不宜过长，一旦混凝土运输时间过长，大于混凝土的初凝时间，必须更换混凝土，不允许加减水剂或其他的材料继续使用。另外，将混凝土运至现场后，及时清理运输车，切实保证运输车清洁，不存在各类残留凝结混凝土。

4）混凝土布料和振捣施工

卸料过程中，混凝土卸料高度不得大于1.5 m，有效保证混凝土的各类施工指标参数。摊铺小车铺料时间为1～2 min，铺料厚度比设计厚度大3 cm 左右，布料小车行走速度控制在12 m/min，安装在衬砌机上的振动器振捣，重复碾压振捣2～3 次。必须及时开展混凝土振捣处理，避免混凝土凝结减小振捣效果和混凝土中出现空穴情况，确保混凝土振捣到位。通过专职人员实时检测混凝土振捣效果，一旦出现振捣不均问题，立即停机检查，同时对混凝土浇筑质量不合格的位置开展补振或重新浇筑处理。机械连续衬砌过程中产生缺料或漏振情况时，现场工作人员必须及时开展人工补料作业，同时辅以振捣处理。振捣处理设备转弯时，衬砌机机械必须保持始终垂直于对应的渠道上口位置。另外，在混凝土浇筑过程中，及时调整混凝土坍落度，实现动态控制。其次，完善衬砌机设备轨道测量校核作业，确保轨道空间位置合理正确。最后，混凝土浇筑自下而上，以避免坡面混凝土出现下坠裂缝问题。

5）混凝土修补与抹面压光

渠道坡面混凝土摊铺衬砌后，往往会产生浮浆、麻面、气泡、坑凹等现象，为有效保证渠道表面粗糙度的要求，需要在混凝土初凝前，采用台车开展抹面和压光处理。混凝土抹面机可按照轨道自行滑动，有效调节支腿高度，真正控制坡面平整度。磨光机使用抹盘对混凝土表面实施打磨和压光处理，首先采取抹盘挤压整平，待混凝土初凝前采取抹片来实施压光收面处理。抹面机完成抹面之后，采取人工抹面方式，进一步加强表面平整度的处理，有效消除抹面机施工过程中存在的问题。人工采取钢抹子进一步对混凝土表面实施抹面压光处理。现场施工人员必须踩在桁架上作业，不得直接接触混凝土表面。

6）渠道衬砌混凝土养护

及时合理的养护是保证混凝土强度满足设计要求，避免混凝土缩水开裂的重要方式。混凝土浇筑施工结束后，应该在12～18 h 开展洒水保湿处理。若混凝土衬砌施工时现场天气较为干燥，应该在混凝土初凝之前开展喷雾养护；施工现场所在场地如果水源不充足时，混凝土养护可采取草苫、草帘、毡布等设施覆盖进行保湿处理；如果现场温度偏低，混凝土衬砌之后要及时进行保温处理，实际养护方式可按照施工场地特定条件确定。

7）切缝施工

首先，混凝土切缝时机必须遵照宜早不宜迟的要求。渠道边坡横缝间距2.5 m，底板横缝间距5 m，缝宽1 cm。原则上，切割过程中，要避免混凝土产生飞棱掉角的情况，才能开展切割作业。根据规范等要求，混凝土强度为1～5 MPa 时进行，一般情况在收面完成1～2 d内完成。最后，严格管理混凝土切缝深度，严禁出现下切到土工膜的情况。

8）质量检测

对现场混凝土的试块应与结构实体同条件养护并做检验，对混凝土的表面平整度、混凝土厚度、混凝土强度、混凝土麻面、蜂窝、孔洞、表面裂缝等指标进行质量检测，联合业主、监理、设计抽检，满足设计和规范要求。质量检测如表2。

表2 质量抽查检测表

4 混凝土裂缝控制

引起混凝土裂缝的有温度、伸缩不均匀、不均匀沉降、荷载作用、养护不当等。在施工中，特别是高温季节施工，需要对裂缝进行控制。可以采取以下措施：一是混凝土初凝时及时覆盖，安排专人洒水养护，养护期间保持混凝土表面湿润，并做好相关记录；二是坡面混凝土强度达到1～5 MPa，开始混凝土切缝工作；三是按设计和规范要求对坡面进行削坡和土层压实，避免不均匀沉降产生裂缝；四是抹面机械完成作业后，混凝土没有强度，在荷载作用下，会产生裂缝，因此抹面人员必须踩在桁架上施工；五是科学合理确定混凝土的配合比，严格控制掺和料的比例。

5 结 语

随着施工机械化的全面发展，切实减轻了渠道边坡混凝土衬砌施工处理的劳动强度，改善了工程的实际施工质量。渠道边坡混凝土的衬砌施工过程中，还要采取各种措施，有效保证混凝土强度、避免产生混凝土裂缝，同时要实施全程质量监测工作，只有这样，才能真正提升工程质量。