水工明渠渠身砼衬砌施工技术探讨
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【摘 要】 水工明渠渠身采用C10砼砌毛石及C10防渗砼结构。施工过程中立模板、砼浇筑、拆模等时间较长，考虑对施工工期、成本、质量等影响，本文通过对C10砼砌毛石及C10防渗砼两种施工方法的介绍，确定明渠渠身适合本项目的施工方法。
1.工程概况
梭嘎明渠起讫桩号为总干4+931～总干5+518，长587m。其中总干5+418～总干5+458渠身开挖后实际地质情况为：渠身左侧呈破碎状散体结构，岩体溶沟、溶槽、溶蚀裂隙较发育、粘土充填，其中总干5+453～总干5+458段有一深约2.0m、高约5.0m的溶蚀空洞;渠身右侧为强风化带内顺向泥化夹层及夹泥裂隙发育，存在不利稳定的结构组合面，形成不稳定的楔形体，部分地段有泥质充填物。
渠道断面型式为矩形断面，衬砌后净宽为4.70m，净高为4.80～5.30m。渠顶外侧设2.0m、内侧设1.6m的平台，内侧平台上设0.3×0.3m排水沟。渠道断面开挖采用控制爆破开挖，渠道外侧基岩以上或填方段的内侧挡墙采用C10砼砌毛石，渠道开挖过程中如遇溶沟、溶槽、断层破碎带以及局部坍塌采用C10砼砌毛石回填找平后再浇筑渠道C10防渗砼。
渠道衬砌砼采用C10抗裂纤维砼（一级配细石砼、抗冻等级F50、抗渗等级W6）衬砌防渗，外掺纤维0.9kg/m3，渠道防渗衬砌砼高于设计水深0.5m。渠道衬砌每隔8m设置一道伸缩缝，渠底纵向设两道伸缩缝，伸缩缝缝宽2.0cm，缝内充填无毒性双组份聚硫密封胶。
2.主要施工机械设备与人员
2.1 设备配置
渠道施工主要机械设备表 表1
序号 设备名称 型号及规格 单位 数量 备注
1 挖掘机 CAT 320D 台 1
2 装载机 ZL-30 台 1
3 砼运输车 重庆红岩 8m3 辆 1
4 振捣棒 ZDN35 台 2
5 附着式振振动器 1.5KW 台 4
6 衬砌钢模 9m 套 1
7 手推车 台 3
8 电焊机 BX1-330 台 1
9 手风钻 Y18 台 2
10 空压机 2.8m3 台 2
2.2 人员配置
项目副经理兼作业队长1人、技术主管1人、技术员1人（兼质量员、安全员） 、施工员1人。
砼施工班配置班长1人、模板工8人、砼现场运输及入仓工4人、振捣工2人、电工1人。
3.施工技术总结
3.1 模板
渠道衬砌砼模板均采用自制钢模台车，衬砌台车纵向分6节，每节长1.5m，每2节拼成一个整体。立模前先清理校正模板，安装好后，进行尺寸复核，检查支撑是否稳靠。
模板制作允许偏差值 表2
项目 允许偏差值（mm）
与现浇边坡砼板设计斜长和表面模板设计长度相应尺寸的偏差 ±10
与砼板设计厚度和伸缩缝设计深度、宽度相应尺寸的偏差 ±2
模板面局部不平整度（用2m直尺检查） ±2
连接配件的孔眼位置 ±1
3.2 砼浇筑及养护
（1）、砼分层连续浇筑，振捣棒或附着式振捣器振捣密实，振捣要均匀，防止砼漏振及过振现象发生;并安排有经验的工人专门进行振捣。
（2）、砼环与环间设置2cm厚泡沫板，以便于伸缩缝施工。
（3）、做好排水工作，防止仓内水量增加而影响砼质量。
（4）、砼浇筑并拆模后，立即进行撒水养护，以保持砼表面处在湿润状态为度，养护期不少于7天。
3.3 防渗渠道断面及防渗结构尺寸允许偏差值
防渗渠道断面尺寸和防渗结构尺寸允许偏差值 表3
项目 允许偏差值（cm）
土基 石基
渠底高程 ±（1～3） ±（1～2）
渠道中心线 ±（1～3） ±（1～2）
渠底宽度 +（2～4） +（3～5）
断面上口宽度 +（3～5） +（4～6）
平整度 ±（1～2） ±（1～2）
伸缩缝间距 现场浇注施工 ±2 ±2
预制铺砌施工 ±5 ―
边坡防渗结构斜长度 +（1～2） +（1～2）
现浇施工，渠坡、渠底防渗结构纵向分块长度 ±（0.5～1） ±（0.5～1）
现浇施工，渠坡、渠底防渗结构横向分块长度 +（3～5） +（1～6）
预制板两对角线长度差值 ±0.7 -
防渗结构厚度 现场浇注施工 ±5% -5%～-15%
预制铺砌施工 ±（5%～10%） ―
注：大型、中型渠道取大值
3.4 总干5+449～总干5+458段施工
3.4.1 施工方案
本段施工方案：对渠身左侧清除呈破碎状的岩层直至地基承载力达到设计要求后，再砌筑顶宽2.0m的C10砼砌毛石挡墙至设计高程，挡墙外侧坡比为1：0.15，总干5+453～总干5+458段溶蚀空洞采用C10砼砌毛石回填，将局部岩体溶沟、溶槽、溶蚀裂隙内的粘土填充物及杂质清除干净，再采用C10砼进行回填密实;对渠身右侧布置M20Φ25砂浆锚杆，锚杆长3.0m，下倾角为10～20°，锚杆沿渠道纵向方向间距为2.0m，竖向为2排;清除松动岩块及泥化夹层，采用C10砼进行回填浇筑。
项目部综合考虑施工成本、工期，在对渠身右侧M20Φ25砂浆锚杆施工完成后，利用自制每节长3m、总长为9m的衬砌台车，将原设计为C10砼砌毛石挡墙改为C10片石砼挡墙，待浇筑10h～12h拆除模板后，把C10片石砼挡墙表面凿毛，再次利用自制模板浇筑10cm厚C10防渗砼。
3.4.2 施工措施
砼浇筑前清理完破碎岩体、杂物等，并进行湿润处理。为防止砼运输车在渠道底板行走破坏渠道底板砼，渠道的每个衬砌段按先浇筑边墙砼后再浇筑底板砼的顺序进行施工。
边墙砼浇筑采用自制行走式钢模台车进行，行走钢模在渠道底板I14工字钢上行走。边墙砼在总干2#营地内搅拌站集中拌合，8m3砼罐车运至施工现场，人工配合挖掘机入仓，待浇筑10h～12h拆除模板，并对C10片石砼表面进行凿毛处理后，再进行C10防渗砼模板安装。C10片石砼施工时采用ZDN35型振捣棒对砼进行振捣，C10防渗砼施工时采用附着式振捣器对砼进行振动。
3.4.3 施工工艺
明渠衬砌施工工艺流程图 图1
3.4.4 施工技术总结
（1）、根据施工工艺，总干5+449～总干5+458段明渠衬砌施工，需要安装、拆除2次模板。安装模板需要约10h，拆除模板需要约2h，因此施工总干5+449～总干5+458段明渠仅安装拆除模板就需要约24h，加上第一次浇筑需要约10h，浇筑后需等待10h～12h才能拆除模板;第一次拆除模板后，还需约1h对渠身左右侧C10片石砼挡墙表面进行凿毛处理;这就造成浇筑一模C10防渗砼需多要增加工序时间约33h，导致施工周期增长，施工进度缓慢。
（2）、10cm厚的C10防渗砼施工采用附着式振动器对砼进行振动，浇筑层厚50cm，因砼厚度太薄导致砼出现过振或振捣不足的现象出现，难以消除砼中的气泡，致使C10防渗砼表面存在蜂窝、麻面等质量缺陷，按《水利水电工程施工质量检验与评定规程》（SL 176-2007）引水（渠道）建筑物工程外观质量标准（表A.4.2-2）规定，砼表面外观质量缺陷达到二级。
（3）、采用上述施工方案，不仅施工周期较长，且砼外观质量存在一定的质量缺陷;同时存在随着时间的增长，可能会出现10cm厚的C10防渗砼与先期浇筑的片石砼分离的现象，甚至10cm厚的防渗砼出现开裂的现象。因此，施工第二环时须改进施工方案，以提高施工效率，保证施工质量。
（4）、环与环设置2cm泡沫板，一是方便操作，二是隔开环与环间砼以利于伸缩缝发挥作用，三是便于以后伸缩缝的施工。
3.5 总干5+440～总干5+449段施工
3.5.1 施工方案
根据总干5+449～总干5+458段渠身施工技术总结，总干5+440～总干5+449段渠身砼衬砌不宜再采用两次浇筑施工方案。
项目部在原自制台车基础上，对衬砌台车进行改进，在台车两侧迎水面以上增设钢模板，以解决C10防渗砼结构尺寸满足设计要求。
在对渠身右侧M20Φ25砂浆锚杆施工完成后，利用自制每节长3m、总长为9m的衬砌台车，将原设计为C10砼砌毛石挡墙施工成C10片石防渗砼挡墙，并与10cm厚C10防渗砼一次性整体浇筑。
3.5.2 施工措施
砼浇筑前清理完破碎岩体、杂物等，并进行湿润处理。为防止砼运输车在渠道底板行走破坏渠道底板砼，渠道的每个衬砌段按先浇筑边墙砼后再浇筑底板砼的顺序进行施工。
总干5+440～总干5+449段渠身位于半径为50m的曲线上，衬砌台车利用每节长3m的模板拼装，尽可能按设计弧线拼装。渠身砼在总干2#营地内搅拌站集中拌合，8m3砼罐车运至施工现场，人工配合挖掘机入仓。C10片石砼施工时采用ZDN35型振捣棒对砼进行振捣，C10防渗砼施工时安排专人改用ZDN35型振捣棒对砼进行振捣，浇筑层厚30cm，以充分释放C10防渗砼中的气泡，尽量减少砼表面的蜂窝、麻面等质量缺陷，待浇筑10～12h拆除模板。
3.5.3 施工工艺
明渠衬砌施工工艺流程图 图2
3.5.4 施工技术总结
（1）、总干5+440～总干5+449段明渠衬砌砼施工，仅需安装、拆除1次模板。安装模板需要约10h，拆除模板需要约2h，整体浇筑需要约12h，浇筑后需等10～12h才能拆除模板，比第一环施工时间缩短约33h。C10衬砌砼施工改用附着式振捣器配合35型振动棒进行振捣，浇筑层厚30cm，有利于消除砼中的气泡， C10衬砌砼外观质量得到很大的改善。
（2）、该段明渠位于曲线上，且半径较小，模板最小长度为3.0m一节，在渠道弯道外侧（明渠左侧）存在环与环间5～8mm的错台;在后续曲线段砼浇筑过程中，虽经多次调整，仍无法从施工工艺上消除曲线段上的错台。针对该问题，计划在施作伸缩缝时采用砂轮机人工打磨，使环与环间砼表面顺接。
（3）、在曲线上，要根据曲线半径调整每环模板的长度，以保证曲线圆顺，减少水头损失。
（4）、环与环设置2cm泡沫板，一是方便操作，二是隔开环与环间砼以利于伸缩缝发挥作用，三是便于以后伸缩缝的施工。
5.结论
（1）、采用整体式浇筑施工方案，能减少一次拆模、装模、第一次浇筑后养护时间及凿毛共约33h，极大的缩短了施工周期，加快了施工进度。
（2）、采用整体式浇筑施工方案，由于砼厚度增加，一是有利于释放砼中的水泡，二是能使10cm厚的C10防渗砼结构永久安全性得到保障，三是能大大提高明渠衬砌砼的外观质量。
（3）、虽然在本次两段明渠砼的施工中总结出了可值得推广的经验，但采用整体浇筑的缺点就是施工成本高，浇筑C10片石砼中砼用量比浇筑C10砼砌毛石要多，且数量不好控制，同时在所浇筑砼中均要按设计要求掺加了纤维，增加了纤维用量，如果在本项目推广则将极大地增加施工成本，不利于施工成本控制。
（4）、综上所述，虽然通过本次两段明渠砼的施工，总结出了可值得推广的经验，但为了施工成本控制，不建议采用整体式浇筑方法进行施工;我部将先施工一段C10砼砌毛石后，再施工10cm厚的C10防渗砼。
6.持续改进
（1）、在后续施工过程中，需要不断总结振捣时间，进一步提高砼外观质量。
（2）、加强环与环间模板的衔接问题，尽可能在曲线半径上减少错台，提高明渠的圆顺度。
7.建议
（1）、通过本次试验及技术总结，建议将明渠C10防渗砼厚度增加到30cm及以上，一为解决砼的外观质量问题，二为解决防渗砼与砌体间时间一长产生分离脱层的问题，三为防止砼厚度较薄时间一长产生分裂、翘曲变形等质量问题。
（2）、建议在嵌补地段，将嵌补的C10砼砌毛石改成C10防渗砼，与10cm明渠防渗砼一起浇筑，有利于规避上述质量问题，以提高明渠防渗砼的耐久性能。
参考文献
[1] 中华人民共和国水利部.GB/T 50600-2010，渠道防渗工程技术规范.北京：中国计划出版社，2011.
[2] 《水利水电工程施工质量检验及评定规程标准应用指南》编写组.水利水电工程施工质量检验及评定规程标准应用指南.北京：中国水利水电出版社，2008.