大型渠道混凝土襯砌關(guān)鍵技術(shù)

□陳敦剛（中國水利水電第十一工程局有限公司）

1 工程概況

南水北調(diào)中線一期工程焦作1段第2標段位于河南省焦作市,總干渠渠道采用梯形斷面，設(shè)計渠底寬度為21m，渠底高程98.57～98.11m，渠底內(nèi)外邊坡1:2，一級馬道（堤頂）寬5m，渠道縱比降為1/29000。全區(qū)段采用混凝土襯砌，渠坡厚度12 cm，渠底厚度10 cm，混凝土襯砌強度等級為C20,抗凍標號F150,抗?jié)B標號W6,在渠底及渠坡防滲復合土工膜下均鋪設(shè)保溫板。

2 渠道混凝土襯砌施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 復合土工膜施工

防滲層采用的復合土工膜幅寬為6m，上層、下層土工布接頭均采用自動縫合機縫合，中間的土工膜采用自動焊接機雙縫焊接，焊縫密封性采取充氣法檢測。

2.1.1 鋪設(shè)

土工膜鋪設(shè)時注意張馳適度，要求土工膜與保溫板面層務(wù)必吻合平整，避免土工膜的損傷。土工膜鋪設(shè)時要考慮焊機行走方向，縱、橫向土工膜搭接位置。

2.1.2 拼接

復合土工膜的連接分兩個程序進行，即下、上層土工布的縫接，中層膜的焊接。土工布的縫接用手提縫紉機、尼龍線進行雙道縫接，搭接寬度10 cm，縫寬1 cm；膜采用焊接工藝連接。為了施工方便，復合土工膜的焊接在施工現(xiàn)場進行。

2.1.3 縫合

復合土工膜上下層土工布縫合按照對搭→折疊底布→縫合→檢查→拉平→折邊→驗收程序進行。縫合使用手提式工業(yè)縫包機，縫線用3×3尼龍線，兩人配合，邊折疊邊縫合，折疊縫合寬度約5 cm；縫合結(jié)束后應(yīng)仔細觀察所縫土工布，看有無空縫、漏縫、跳線，如若有不合格，應(yīng)重新縫合。

2.1.4 焊接

土工膜焊接按照鋪設(shè)、剪裁→對正、搭齊→壓膜定型→擦拭塵土→焊接試驗→焊接→焊接質(zhì)量檢查→對破損部位修復→復檢修復部分→驗收程序進行。焊接前，應(yīng)先進行工藝試驗，確定焊機行走速度與焊接溫度。土工膜焊接工具以自動調(diào)溫（調(diào)速）電熱楔式雙道塑料熱合機、擠壓焊接機為主，塑料熱風焊槍作為局部修補用輔助工具，采用雙焊縫搭焊。焊接時，先用干凈紗布擦拭焊縫搭接處，做到無水、無塵、無垢，土工膜應(yīng)平行對正，適量搭接；根據(jù)當時當?shù)貧夂驐l件，調(diào)節(jié)焊接設(shè)備至最佳工作狀態(tài)；在調(diào)節(jié)好的工作狀態(tài)下，做小樣焊接試驗；試焊接1m長的復合土工膜樣品；現(xiàn)場焊接試驗合格后，用已調(diào)節(jié)好工作狀態(tài)的熱合機逐幅進行正式焊接。

土工膜搭接時施工時，相鄰土工膜搭接應(yīng)平行對正，搭接寬度適量，縫合要求松緊適度、自然平順，確保膜、布同受力；操作人員嚴格按照復合土工膜施工工藝試驗所確定的施工參數(shù)進行焊接，并隨時觀察焊接質(zhì)量，根據(jù)環(huán)境溫度的變化調(diào)整焊接溫度和行走速度；不得出現(xiàn)虛焊、漏焊或超量焊；連接處兩層復合土工膜必須搭接平展、舒緩；焊接前，保證膜面干凈；底板土工膜焊接采用先焊橫縫后焊縱縫的方法，并合理規(guī)劃焊機行走方向，使土工膜采用焊接方式連成一體；定期檢查焊機熱熔烙鐵，皮帶壓輥，發(fā)現(xiàn)異物及時清理，保證土工膜焊接質(zhì)量。

2.2 襯砌混凝土施工

面板混凝土澆筑由于澆筑面積大，且渠道襯砌邊坡為1：2斜坡，混凝土施工難度較大，要求在混凝工作度控制方面采取相應(yīng)措施，滿足施工現(xiàn)場的要求。

2.2.1 混凝土配比優(yōu)化

混凝土襯砌面板水分蒸發(fā)面積大，同時受到基礎(chǔ)及四周模板的約束，易產(chǎn)生早期裂縫，添加纖維可有效降低開裂風險，同時按照最優(yōu)砂率法和最小單位用水量對混凝土進行試拌，并結(jié)合拌合物性能找出最優(yōu)砂率，最小單位用水量及減水劑和引氣劑摻量，使混凝土配合比達到了較優(yōu)效果。

2.2.2 混凝土拌和與運輸

混凝土拌合前，對本班次擬使用混凝土混合物材料，按照混凝土配合比進行室內(nèi)試拌，對混凝土的和易性及工作度進行檢查，保證拌合物膠凝材料不變的情況下，根據(jù)粗細骨料超遜徑情況及含水率情況，對各種材料的配比進行計算或微調(diào)，由試驗室主任簽發(fā)配料單交拌合站進行控制。

采用拌合樓拌合混凝土時，按配料單嚴格控制配料，檢驗混凝土出機口坍落度是否符合規(guī)范要求，并經(jīng)試驗人員核對后，決定是否調(diào)整配料單。澆筑前由試驗人員測定坍落度，并跟隨第一輛混凝土罐車至澆筑部位，測定塌坍落度損失，及時調(diào)整混凝土坍落度，保證混凝土運至現(xiàn)場就能入倉，減少等待時間。拌和物從拌和樓出料到入倉的時間一般控制為30-45min。

2.3 襯砌布料振搗機進行改進

襯砌機混凝土布料過程中下料口易出現(xiàn)堵料現(xiàn)象，在下料口側(cè)面增加兩臺附著式振搗器，布料過程中開啟附著式振搗器，保證襯砌機布料均勻。

襯砌機刮板與布料皮帶間隙調(diào)整，襯砌機刮板與布料皮帶過緊，會導致布料皮帶不能轉(zhuǎn)動，間隙過大，布料過程中漏漿現(xiàn)象嚴重，經(jīng)調(diào)試，在布料口設(shè)置兩道刮板（一道為鋼制刮板，與布料皮帶間隙稍大，一道為橡膠刮板，緊貼布料皮帶），有效減少漏漿量。

混凝土澆筑面積大，厚度僅10～12 cm，布料平整、振搗、提漿較困難，增加一臺混凝土找平振搗提漿設(shè)備（采用方鋼焊接骨架，2根20槽鋼對焊作為刮尺，刮尺上安裝2臺平板振搗器作為振搗提漿設(shè)備，隨襯砌機上下左右行進。）混凝土襯砌機布料完成4m后，使用坡面混凝土找平振搗設(shè)備進行找平、振搗提漿。

2.4 抹光機行走桁架進行預拱設(shè)置及調(diào)試

襯砌抹面機桁架行走過程中易出現(xiàn)下垂撓度，在抹面機調(diào)試完成后，進行空載運行，測量確定桁架撓度，根據(jù)測量成果，對抹面機桁架預拱設(shè)置，有效避免因桁架撓度造成混凝土面表面平整度超標的現(xiàn)象。抹面機縱向行走過程中，調(diào)整好行走軌道高程，使抹面機能連續(xù)作業(yè)。

2.5 選擇合理時機采用機械對襯砌混凝土進行一次抹面

混凝土初凝時間為3h，混凝土襯砌機澆筑完成一幅1.20m寬度混凝土條帶布料時間需20min，混凝土找平提漿機在首段布料完成后1h后進行振搗提漿，混凝土找平振搗設(shè)備行進2～3m以上時，便采用抹面機進行抹面、收平、進一步提漿，首次抹面時，混凝土表面還比較軟，從下而上進行，抹面機的適易高度以剛好接觸到混凝土表面為好。在向下放抹面盤時，應(yīng)先轉(zhuǎn)動磨盤、后下降落，抹光機每次移動間距為2/3圓盤直徑，在連續(xù)作業(yè)時能保證不發(fā)生漏抹、表面均勻一致為宜。

抹面機在第一次抹面過程中安排專人持2m靠尺進行檢測，不平位置及時找平。當混凝土開始初凝時，再用圓盤面重復抹面一次，以表面平整、水泥漿飽滿，表面無氣孔為宜。襯砌面的邊角、坡頂及坡底部位，抹面機不能達到時，由人工進行抹面和收光，兩側(cè)有邊模的位置，采用人工及時進行修理。

2.6 襯砌混凝土表面二次壓光摸面

用抹面磨盤對混凝土表面進行磨平以后，用手指輕壓混凝土表面，當表面發(fā)硬、但稍有痕印時，及時人工進行壓光處理，消除表面氣泡，使混凝土表面平整、光滑無抺痕。

過早不易壓光，會有劃痕；過遲會因局部的不平，抹不到的位置，表面發(fā)白，不美觀。壓光時間主要集中在混凝土襯砌后的3-5 h內(nèi)進行，保證混凝土表面平整、光潔。

人工壓面摸光時，工人每人配一桿2m靠尺，在摸光過程中，時刻檢查混凝土表面平整度，控制混凝土表面平整度滿足8mm/2m的要求。

3 渠道混凝土襯砌關(guān)鍵技術(shù)控制效果分析

通過對渠道混凝土襯砌關(guān)鍵工序土工膜施工質(zhì)量的控制和質(zhì)量問題追朔，提高了施工技術(shù)人員對渠道襯砌工作各工序質(zhì)量管控的認識，使土工膜鋪設(shè)時，與保溫板密貼，表面平順、無折皺，確保了襯砌面板混凝土厚度的均勻，避免了局部襯砌混凝土因土工膜折皺引起的厚度不達標現(xiàn)象，通過了南水北調(diào)建管單位多方面的檢查，同時，也減少了混凝土干縮引起的不均干縮裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生；對混凝土工作性能的優(yōu)化，提高了襯砌速度，減少了混凝土表面出現(xiàn)氣孔和麻面的頻次；改進后的襯砌機，克服了因振搗、提漿時間過短而引起的混凝土表面含漿過少現(xiàn)象，保證了襯砌面板表面的密實、平順和光滑，采用二次抹面施工，減少了混凝土產(chǎn)生干縮和龜裂裂縫的產(chǎn)生，確保了混凝土外觀質(zhì)量。改進后的工藝措施，使混凝土面板外觀質(zhì)量滿足了設(shè)計及規(guī)范要求。

4 結(jié)語

南水北調(diào)中線一期工程焦作1段2標大型渠道混凝土襯砌通過關(guān)鍵技術(shù)控制，提高了施工工效、避免了窩工、返工現(xiàn)象的出現(xiàn)，對大型渠道混凝土襯砌施工有較好的借鑒作用。