探究南水北调工程渠道衬砌机械化施工技术

摘 要:南水北调沿线工程绝大部分区段为明渠，渠道的衬砌结构、坡长，坡比的差异性，决定了渠道施工方法的多样性。本文介绍了渠道混凝土机械化衬砌施工技并阐述了衬砌施工过程的质量控制要点，为今后大型渠道混凝土机械化衬砌施工提供参考性依据。

关键词:南水北调；渠道衬砌；机械化；施工技术

中图分类号： TU74 文献标识码： A

引言

南水北调是国内大型的调水工程，采用明渠过水，渠道衬砌是施工中的关键技术。为保证渠道使用年限、运用安全，还应在防渗、防冻胀等方面采取恰当的措施，如砂垫层、土工布等。衬砌混凝土具有厚度薄、面积大的特点，在混凝土成型、养护方面具有独特的特点，通过衬砌机械化施工，提高了衬砌速度、节约了人力资源、降低了劳动强度、加快了工程的建设，因此选择合适的施工工艺是保证衬砌质量、提高衬砌速度的关键。

一、南水北调工程渠道衬砌施工相关问题概述

1、渠道衬砌施工工艺流程

渠道衬砌采用机械化施工，本标段渠道衬砌机械化施工设备选用具有多项专利技术的大跨度振动滑模式渠道坡面衬砌机，现该设备已进场，现场组装已基本完成。该套设备具有简单实用，技术可靠，造价低，维修方便的特点。可以联合作业，也可以单机使用。

2、渠道衬砌施工不仅仅指衬砌混凝土的施工，还包括相关的辅助工序,如基面清理、保温板、土工膜铺设、伸缩缝施工等。

（1）基础面平整清理

削坡采用削坡机粗平，人工精平。在挖掘机前面安装刮料板，削坡将近达到标准时，在横向边坡上隔每 4 m 从上到下立钢筋桩，拉控制线，人工用铁锨冲出约 25 cm 宽的标准控制带，再沿纵向拉线控制进行削坡，削坡工具用窄长平面铁锨。渠道口边线的允许误差：直线段±20 m m ；曲线段±50 m m ，平面位置用 GPS 定位，高程用水准器控制。削坡面平整度允许偏差：20 m m /2 m ，用 2 m 直尺检查。

（2）聚苯乙烯保温板铺设保温板铺设

铺设前对保温板进行检查，挑除缺角、断裂、尺寸不够、板厚偏差 >1 m m 局部凹陷的材料，可将缺角、断裂的材料用于顶部变截面的拼接。为减少因板的变形导致的铺设后板缝宽度误差及有利于板面的固定，采取错缝梅花型铺设方案，从渠底向渠坡敷设，铺放整齐，板与板之间紧密结合。保温板铺设后保持板面完整、洁净，两板连接处的高差不得 >2 m m ；不得踩踏、放置重物。当不可避免地要在保温板上作业时，先在其上铺设 3 cm厚的防护木板（每 40 cm 横向平行钉防滑木条），然后再进行相关作业，或者穿平底软鞋在上面行走，同时在一级马道处拉设安全防护绳索。

（3）土工膜铺设

第一，土工膜材料：渠道防渗采用 两布一膜复合土工膜作为防渗材料，布为宽幅聚酯长丝针刺土工布。第二，土工膜铺设：复合土工膜的铺设采用垂直于主干渠轴线，将成卷的土工膜穿入钢管，在钢管两头系上绳子，人工牵引绳子，将土工膜从一级马道反滚到渠底。铺设时注意张弛适度，采用波浪形松弛方式，富余度约为 1.5 % 。随之拉平后再铺另一幅，左右幅拼接完成后，要求土工膜与保温板面贴实，平整无突起褶皱，并避免人为和施工机械的损伤。在铺设时，从下游往上游铺，要做到上游幅压下游幅，搭接长度为 10 cm 。第三，土工膜铺设施工要点:一是复合土工膜采用专车运输。装卸、搬运不得拖拉、硬拽，不得使用任何可能对复合土工膜造成损伤的机具，避免尖锐物刺伤;二是复合土工膜铺设人员穿软底鞋，严禁穿硬底鞋或带钉鞋作业;三是堤顶预留的土工膜混凝土浇筑完成后及时进行路缘石安装封压，坡脚部位土工膜在混凝土浇筑前采用包裹进行保护，防止损坏和老化。

二、渠道工程中混凝土衬砌施工方法探究

渠道衬砌混凝土分底板、边坡两部分。底板厚度 8 cm ，向下依次为复合土工膜、5 cm 厚粗砂。混凝土护坡下依次为复合土工膜、2 cm 厚聚苯乙烯板、5 cm 粗砂。渠道混凝土浇筑工作量较大，为保证混凝土浇筑工期，同时提高混凝土浇筑质量，采用渠道衬砌机进行坡面混凝土浇筑，底板采用梁式整平机整平，抹面机抹面，采用混凝土割缝机按设计要求每 4 m 切半缝或通缝。

1、混凝土的布料

布料机入口处宜为 50～70 m m 。这样既能保证正常布料，又能保证混凝土能稳定在坡面上，不出现滑移现象。混凝土运输车辆卸料时,混凝土的自由下落高度≤1.5 m 。采用皮带输送布料,料量分布应均匀。应控制布料厚度,松铺系数应根据坍落度的大小由试验确定, 当坍落度为 4～6 cm 时松铺系数宜在1.15～1.25 之间。

2、混凝土摊铺、振捣

衬砌机宜匀速连续工作, 振动碾压小车上下行走速度宜为3～6 m /m in。应控制振动碾压时间,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。衬砌后的板面上出现局部露石、蜂窝等现象,应立即人工填补原浆混凝土,重新振动碾压。进入弯道施工时,应保证衬砌机始终与渠道上口线保持垂直工作状态。

3、混凝土抹面压光

衬砌成型后的混凝土在混凝土初凝前进行抹面，由人工操作混凝土抹面机进行抹面。坡面混凝土抹面机桁架悬挂电动抹光机，沿衬砌坡面往返抹面,抹面压光在渠道衬砌混凝土浇筑宽度约有 3～4 m 时开始。初凝前及时进行压光处理,清除表面气泡,使混凝土表面平整、光滑、无抹痕。

4、混凝土切缝施工

采用定制的合金锯片切缝，斜坡宜由低向高处进行。边坡上先在横向伸缩缝上设固定点后，铺设切缝机轨道，再切割水平缝，切缝位置、深度由轨道控制，并在切缝位置用墨斗打线，明显标注伸缩缝位置，以便于控制。坡面纵缝采用简易支撑架支撑切割机进行切割, 由坡脚开始向坡肩依次切割。

5、混凝土养护

混凝土底板采用分格洒水养护，坡面采用薄膜养护。混凝土坡面采用喷混凝土养护液养护，在混凝土表面喷一层养护剂，形成保水薄膜，使混凝土与空气隔绝，阻止混凝土内水分蒸发。涂料经试验方可使用。喷洒时间，在混凝土表面已收水，呈润湿状态时进行。小面积采用喷雾器喷洒，大面积采用压缩空气喷枪喷洒，喷洒后 3 h 内，薄膜上不能行人或堆物。

三、南水北调工程渠道衬砌施工的质量控制

1、削坡质量控制。边坡开口线及渠底线测量放线控制。削坡不允许欠挖，超挖深度不大于规范相关要求。

2、砂石垫层质量控制。砂石料应适当洒水填筑，在铺设过程中测量队应全程跟踪测量，确保砂石垫层厚度、表面平整度满足要求，发现凸点及时人工清除。

3、衬砌施工质量控制。衬砌过程中经常检查衬砌厚度，如误差超出允许范围及时调整。质检员对衬砌作业面进行全程盯仓，确保作业队严格按照施工工艺及规范要求施工。试验室做好出机口混凝土质量控制及抗压试块的取样检测工作。衬砌机厂家安排技术员常驻施工现场，负责衬砌机的操作检修及调试等工作，确保衬砌机运行、使用正常。

4、抹面质量控制。人工抹面要视气温和强度的变化而增加或减少人员以确保衬砌混凝土表面光滑平整。

5、伸缩缝质量控制。按设计伸缩缝宽度购买混凝土切割片，及时切缝，施工过程中经常检查切缝的宽度和深度，当不能满足设计要求时及时更换锯片。

6、排水孔质量控制。排水孔预埋前先按照设计图纸进行定位，在排水管安装位置埋设排水管，埋设完成后及时对堵塞的排水孔进行疏通。

结束语

渠道衬砌机在南水北调工程大型渠道坡面衬砌中衬砌成型好，效率高，表面平整，达到高效优质的效果。由于衬砌机购买的成本高，再利用率小，在购买前应建议进行经济效果评价，使用过程注意机械的维护和保养，机械的正常运行对施工质量是至关重要的。相较于南水北调中线干线，先边坡后底板的施工顺序，采用先底板衬砌后边坡衬砌的施工工艺更适合地下水资源丰富、地下水位高、汛期长、设计渠道底板无土工膜、无保温板的引江济汉工程渠道施工。

参考文献:

[1]郑怀刚，高岳．南水北调 S18 标渠道岸坡机械化衬砌施工工艺[J]南水北调与水利科技，2011(6):21-22．

[2]张跃松.南水北调渠道混凝土衬砌施工技术[J].华北水利水电学报，2010（17）

[3]水利水电工程施工手册[K].北京:中国电力出版社，2012（18）

[4]混凝土疾结构工程施工质量验收规范[S]. GB50204-2002. 28-35.