浅谈渠道机械化衬砌施工技术
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【摘要】随着南水北调工程建设的全面展开，渠道衬砌技术成为急需的重大技术。通过本工程渠道机械化衬砌机的应用，施工工艺和施工技术更加成熟，为今后广泛的推广应用奠定了坚实的基础。
【关键词】渠道衬砌；机械化；施工工艺；质量控制
0.前言
南水北调中线工程是一项跨流域的特大型调水工程，是优化我国水资源配置的战略性基础设施，总干渠全长1267Km，主要建设内容为大断面渠道现浇混凝土衬砌施工。渠道衬砌混凝土衬砌厚度薄，衬砌面积大，在衬砌板振捣、成型、养护等方面具有其独特的特点。为了保证衬砌混凝土施工质量，必须选择合适的衬砌施工机械及施工工艺。
1.工程概况
南水北调中线京石段应急供水工程S27标段位于河北省唐县境内，设计桩号335+500～339+721，全长4221m，设计流量 135m3／s加大流量160m3／s，渠道过水断面型式为梯形，设计纵坡1/25000，设计底宽21.5m，边坡系数2.5，设计水深4.5m。渠道结构形式为C20现浇混凝土衬砌板，衬砌板厚度为渠底8cm，渠坡10cm。衬砌板下均采用576g/m2的复合土工膜加强防渗，采用聚苯乙烯保温板防冻。
2.衬砌施工机械
本工程渠坡衬砌设备选用1台滑模衬砌机，渠底衬砌选用2台带搅龙的混凝土摊铺机，经过改进，实现了混凝土布料、摊铺整平、振捣、提浆、压光、行走等多功能一体化；混凝土抹面采用电动抹光机，保证了混凝土衬砌面的平整度、光洁度。
3.施工工序和施工方法
3.1削坡
渠坡按设计要求进行压实验收合格后即可挂线分段进行削坡。削坡时严格按设计坡比进行施工，并应纵横方向挂方格网线，纵向方向（平行水流方向）每10米定一条自堤顶至坡脚的控制线，横方向（垂直水流方向）每5米定一条控制线。清坡后表面应光洁、平整，严格控制出现超挖现象。渠坡削坡完成后，如仍有压实不合格或亏坡处，必须进行补压或补坡。
3.2保温板铺设
在渠坡削坡完成，建基面验收合格后，进行保温板铺设。铺设前将边坡基层的杂物清理干净；检查保温板完整情况，不使用断裂，局部有缺陷的材料。保温板铺设分块紧密排列，接缝严密，平整，相邻两块板之间高差不得大于2mm，为保证保温板铺设的稳定性，用木楔将保温板四周固定，但必须保证木楔不外露，以免损伤土工膜。渠坡保温板铺设自下而上进行。
3.3复合土工膜铺设
土工膜选用576g/m2的复合土工膜（两布一膜），其中膜选用后0.3mm的聚乙烯土工膜，布选用150g/m2的聚酯长丝针刺土工布。
3.3.1土工膜铺设
⑴铺设前应检查复合土工膜外观质量，土工膜不允许有砂眼、疵点杂质，机械损伤等缺陷，严重的予以更换。
⑵复合土工膜与基础及支持层之间应压平贴紧，避免架空，清除气泡，以保证安全。
⑶铺设过程中，作业人员不得穿硬底皮鞋及带钉的鞋。不准直接在复合土工膜上卸放混凝土护坡块体，不准用带尖头的钢筋作撬动工具，严禁在复合土工膜上敲打石料和一切可能引起复合土工膜损坏的施工作业。
⑷施工机械、车辆、设备等跨越复合土工膜时，必须采取相应的保护措施。
⑸复合土工膜完成铺设和拼接后，应及时进行适当保护，防止长时间阳光暴晒、土工膜破损。
3.3.2土工膜焊接
⑴为便于接缝，复合土工膜两侧预留10cm宽光膜面（10cm宽一布一膜，两侧膜面相反），垂直于水流方向铺设，接缝宽度10cm，上游边压下游边，土工膜采用热熔焊法拼接。
⑵应进行现场铺设试验，确定焊接温度、速度、施工工艺等参数，试验前，承包人应向监理人提交试验大纲，批准后才能进行试验。试验完成后，应将试验成果和报告送报监理人审批，报告应说明选定的施工工艺及相应的施工参数，经监理人批准后才能进行施工。
⑶复合土工膜的焊缝搭接面不得有污垢、积水、砂土等影响焊接质量的杂质存在。
⑷采用双焊缝搭焊，双焊缝宽度采用2×10mm，焊缝处PE土工膜应溶结为一个整体，不得出现虚焊、漏焊和超接焊。
⑸连接的复合土工膜必须搭接平缓、舒展。
⑹对焊缝进行充气检测，在双缝间充气，压力达到0.2MPa，保持10～20min，压力无明显下降即为合格。
3.4渠坡混凝土衬砌施工
3.4.1混凝土拌和及运输
渠坡混凝土标号为C20W6F150，混凝土配合比经委托具有相应资质的单位试验并经专家论证，准予使用。混凝土拌合系统采用JS1000全自动电子计量的拌合楼一套，并配备了JS750全自动电子计量的拌合楼一套做为备用系统，搅拌时间根据实验参数确定。混凝土出机后，由混凝土搅拌运输车运至浇注地点，运输过程中保持混凝土运输车存储罐的低速运转，防止混凝土出现离析、沁水等现象。
3.4.2混凝土浇注
混凝土由输送皮带、布料皮带机和布料器送至各料仓内，达到规定料位时，振捣棒开始振捣、提浆，衬砌机沿轨道前行，滑模进一步将混凝土料压实、提浆，形成均匀密实的混凝土层。
当料仓内衬砌面低于规定料位时，振捣棒停止工作，衬砌机停止行走，再次准备布料，以此循环。
衬砌机前行过程中，抹面人员在衬砌机平台上及时进行抹面，发现局部缺陷，及时进行修补，保证衬砌面平整。通过工作台车行走，整个斜坡断面配置10～12人，在混凝土初凝前及时进行压光处理，消除表面气泡，使混凝土表面平整、光滑、无抹痕。
3.4.3混凝土养护
由于衬砌板浇注面积大，厚度薄，为避免新浇筑混凝土表面出现干缩裂缝，在抺面压光完成后，即用塑料薄膜覆盖保水养护，待割缝完成后再覆盖草栅洒水养护，养护由专人负责，养护时间为28天。
3.4.4混凝土质量检查
混凝土衬砌板衬砌厚度允许偏差为设计值的-5%～+5%，施工过程中应经常检查，确保衬砌厚度控制在合格范围内，检查时，使用专用工具，在每个断面上选取5个点进行控制。
混凝土衬砌板表面平整度允许偏差为5mm/2m，及用2m直尺靠在衬砌板表面，用塞尺检测其平整度，偏差值不大于（下转第316页）（上接第394页）5mm，施工过程中应经常抽查，确保衬砌板表面平整度符合标准要求。
3.4.5伸缩缝处理
根据设计要求，渠道过水断面衬砌板横缝（垂直水流方向）每隔4m设一道半缝，每12m设一道为通缝，渠坡纵缝（平行水流方向）全部为半缝，渠底纵缝中间设一道通缝，其余纵缝为半缝，通缝宽2cm，贯通衬砌断面；半缝宽1cm。切割最重要的是把握好切割时机，切缝过迟后导致混凝土硬化过程中收缩徐变产生的应力裂缝，切缝过早则由于混凝土强度不足而造成掉角、毛边等现象。衬砌分缝填料下部采用聚乙烯泡沫板填充，上部2cm厚采用明渠专用聚硫密封胶。切缝完成后，必须使用高压水枪将缝内所有松散杂物冲洗干净，缝面清洗干净后按照要求填缝。聚硫密封胶按照不同组份配置比例搅拌均匀后使用专用胶枪注胶，注胶要饱满，无外溢、下垂、气泡等现象，表面用刮刀压紧刮平。聚硫密封胶填充后应注意保护，固化期间防止遇水。
4.结语
大型渠道机械化衬砌技术在国外已有几十年的发展历史，其施工设备和施工工艺都已比较成熟。随着南水北调工程建设的全面展开，渠道衬砌技术成为急需的重大技术。应用于本工程的振捣滑模成型机具有动力性能优越，结构布置合理，工装互换性强，能耗低，工效高，使用维护方便等特点。并且采用高频电动内置振捣密实系统，成型质量易保证，操作方便，运行可靠。通过本工程渠道机械化衬砌的施工，设备的改进将更趋完善，性能更加优越；施工工艺和施工技术更加成熟，为今后广泛的推广应用奠定了坚实的基础。 [科]
【参考文献】
［１］NSBD 5-2006，渠道混凝土衬砌机械化施工技术规程[S].
［２］NSBD 6-2007，南水北调中线一期工程渠道工程施工质量评定验收标准（试行）[S].
［３］水利部河北水利水电勘测设计研究院.南水北调中线京石段应急供水工程第S27标段渠道工程施工技术要求（S27QD水工技字第1号）[Z].2006,6:12.