陡坡薄壁混凝土機(jī)械化襯砌施工技術(shù)研究

任 冰高秋艷

（中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司 湖北 宜昌 443002）

陡坡薄壁混凝土機(jī)械化襯砌施工技術(shù)研究

任 冰1高秋艷2

（中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司 湖北 宜昌 443002）

南水北調(diào)中線干線京石段應(yīng)急供水工程第四施工標(biāo)石渠段襯砌屬于陡坡薄壁混凝土襯砌，工程初期采用大模板臺(tái)車襯砌和常規(guī)滑模方法結(jié)合進(jìn)行施工，效果不佳；通過技術(shù)創(chuàng)新采用自行滑模臺(tái)車施工技術(shù)進(jìn)行施工，解決了陡坡混凝土成型難和施工效率低的問題。

陡坡薄壁；混凝土；機(jī)械化；襯砌施工

1 概述

南水北調(diào)中線干線京石段應(yīng)急供水工程代建或直管第四施工標(biāo)工程位于河北省保定市淶水縣境內(nèi)，工程區(qū)為傾斜平原地貌形態(tài)。本工程明渠段總長 6398m，包括土渠段和石渠段兩部分，石渠樁號(hào)范圍為 438+500～439+300；440+400～441+800；渠段設(shè)計(jì)流量60m3／s，加大設(shè)計(jì)流量70m3／s，渠內(nèi)設(shè)計(jì)水深4.3m。石渠渠底寬 11m～13m，內(nèi)邊坡 1:0.75～1:0.5，縱坡 1/20000～l/18000。渠道兩側(cè)開口線以外均設(shè)置防洪堤或防護(hù)埝。石渠渠道過水?dāng)嗝嫘褪綖樘菪?；采用混凝土襯砌，襯砌厚度邊坡、渠底均為15cm，襯砌高程至一級(jí)馬道。

2 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析

在國外，大型渠道機(jī)械化襯砌技術(shù)已有幾十年的發(fā)展歷史，其中以美國高馬克、意大利瑪森薩以及德國維特根等公司的產(chǎn)品最具有代表性。由于機(jī)械化襯砌具有混凝土均勻、密實(shí)性和表面質(zhì)量好，而且施工速度快、工程壽命長、經(jīng)濟(jì)效益好等特點(diǎn)，故國外的長距離、大斷面輸水渠道工程，大多采用機(jī)械化襯砌設(shè)備進(jìn)行施工。

我國為了填補(bǔ)在大型渠道襯砌施工技術(shù)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等方面的空白，從2003年6月完成大型渠道襯砌成型機(jī)方案論證工作開始，大型渠道混凝土機(jī)械化襯砌設(shè)備研發(fā)和技術(shù)走上了“引進(jìn)—消化—吸收—?jiǎng)?chuàng)新”的自主創(chuàng)新之路。2006年8月，“SCFM”“CCFM”“CDM”渠道襯砌成型設(shè)備通過了水利部綜合事業(yè)局組織專家進(jìn)行的產(chǎn)品鑒定，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，使我國大型渠道機(jī)械化襯砌技術(shù)得到了跨越式發(fā)展。

現(xiàn)有國內(nèi)外大型渠道機(jī)械化襯砌設(shè)備及技術(shù)所涉及的混凝土襯砌坡度較小，針對(duì)1:0.5或1:0.75的坡度，類似的陡坡機(jī)械化襯砌設(shè)備與技術(shù)難以適用。在南水北調(diào)工程中出現(xiàn)了較多類似陡坡薄壁襯砌邊坡的石方渠段，對(duì)于現(xiàn)有成熟的大型渠道機(jī)械化襯砌設(shè)備與技術(shù)而言，大型渠道陡坡薄壁機(jī)械化襯砌設(shè)備與技術(shù)還存在大量空白需要填充。

3 施工技術(shù)難點(diǎn)分析

3.1 襯砌面坡度大，混凝土成型困難

該工程石方渠道襯砌邊坡坡比為1:0.5和1:0.75，這種坡度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通混凝土襯砌設(shè)計(jì)坡度，若采用常規(guī)混凝土襯砌澆筑的方法進(jìn)行施工，常態(tài)混凝土混凝土不能自然成型，混凝土自重狀態(tài)下的塌落引起的混凝土裂縫容易產(chǎn)生。要想解決成型困難的問題，須對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)、成型方法進(jìn)行優(yōu)化。首先通過優(yōu)化配合比，最大限度的減少塌落度，保證和易性，使混凝土在工程坡比情況下既不塌落，又能順暢入倉；南水北調(diào)干渠作為輸水構(gòu)造物其混凝土面平整度及光潔度要求很高，通過對(duì)成型設(shè)備進(jìn)行多次改進(jìn)和創(chuàng)新，最終確定了滑模成型的方案。

3.2 壁薄素混凝土，裂縫防治成為質(zhì)量控制的重點(diǎn)

該工程混凝土襯砌厚度薄、板面面積大、無鋼筋網(wǎng)設(shè)置，為混凝土裂縫防治增加了難度。15cm厚薄壁素混凝土板面結(jié)構(gòu)本身抗拉應(yīng)力能力較低，加之板面面積較大（約42㎡），其溫度應(yīng)力和混凝土干縮應(yīng)力累加效果更加明顯，63.4度的坡度養(yǎng)護(hù)保水難度進(jìn)一步增加，養(yǎng)護(hù)及保溫工作稍有疏忽即容易形成裂縫。裂縫防治工作成為該項(xiàng)目的質(zhì)量控制重點(diǎn)。

3.3 線性布置，長距離單位里程工程量小、施工效率低

渠道工程屬于線性工程，在長距離范圍內(nèi)其單位里程工程量小，按6m一個(gè)板塊計(jì)算，每一個(gè)倉位循環(huán)僅有6.3m3混凝土，若采用常規(guī)施工方法施工，正常立模、澆筑、拆模的循環(huán)時(shí)間較長，每套設(shè)備每日完成混凝土澆筑量難以保證工期需要。

4 技術(shù)方案研究

4.1 施工總體布置

大型渠道陡坡薄壁混凝土機(jī)械化襯砌施工技術(shù)采用的新型設(shè)備自行滑模襯砌臺(tái)車有三個(gè)系統(tǒng)組成：滑模系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、配套系統(tǒng)。如圖4.1所示（以1:0.75坡度為例）。滑模系統(tǒng)由滑模面板、滑輪及鋼大梁組成；行走系統(tǒng)由軌道、枕木、行走輪、調(diào)節(jié)螺桿及連接鋼架組成；配套系統(tǒng)由提升設(shè)備、溜筒、振搗平臺(tái)、抹面平臺(tái)及配電箱組成。軌道架立于一級(jí)馬道與渠底的軌道上，軌道平行于渠道軸線方向布設(shè)。混凝土在拌合樓集中拌合，混凝土攪拌車通過一級(jí)馬道直接運(yùn)輸至臺(tái)車頂部，利用溜筒下料至滑模內(nèi)，人工軟軸振動(dòng)棒振搗，電動(dòng)葫蘆或手動(dòng)葫蘆提升滑模，人工收面壓光成型襯砌面?；炷翝仓戤吅蟛捎猛凉げ几采w灑水養(yǎng)護(hù)。

圖4.1 自行滑模臺(tái)車側(cè)視示意圖

4.2 施工技術(shù)方案

4.2.1 滑模臺(tái)車施工工藝流程

基面驗(yàn)收、校核基準(zhǔn)線→滑模臺(tái)車安裝→施工準(zhǔn)備→倉位驗(yàn)收→混凝土澆筑→混凝土抹面、壓光→混凝土養(yǎng)護(hù)。

4.2.2 滑模臺(tái)車安裝

滑模臺(tái)車安裝前需精確測(cè)放出滑模臺(tái)車安裝的正確高度、位置及安裝中心線，并利用上、下兩條平行于渠道中心線的軌道作為基準(zhǔn)線，以確?；Ｅ_(tái)車安裝的準(zhǔn)確性。按照測(cè)放的滑模臺(tái)車位置點(diǎn)、中心線進(jìn)行滑模臺(tái)車的安裝?；Ｅ_(tái)車上部和底部采用枕木固定輕軌，可在滑模臺(tái)車上增設(shè)防雨和防曬雨布。

4.2.3 滑模臺(tái)車運(yùn)行

混凝土運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行陡坡薄壁襯砌混凝土澆筑，澆筑機(jī)械采用滑模臺(tái)車?；炷劣蓴嚢柢囆读现亮锊郏儆闪锊坌读系搅锿踩雮}，混凝土卸入溜槽和由溜筒卸入倉內(nèi)的自由高度控制在1.5m以下，入倉混凝土坍落度控制在10mm～20mm之間，入倉混凝土層厚控制在30cm～35cm，入倉后采用Φ30插入式軟軸振動(dòng)棒進(jìn)行振搗，待混凝土振搗密實(shí)后采用手動(dòng)葫進(jìn)行滑模臺(tái)車的提升；當(dāng)滑模臺(tái)車提升至距渠底1.5m時(shí)，在滑模臺(tái)車下部搭設(shè)臨時(shí)施工平臺(tái)進(jìn)行跟進(jìn)抹面。

每層混凝土澆筑完畢后，及時(shí)進(jìn)行抹面壓光工作，收面后混凝土表面應(yīng)密實(shí)、平整、光滑、且無石子外露。采用人工抹面，抹面壓光次數(shù)為3遍，使混凝土在初凝前消除氣泡，混凝土表面平整、光滑、無抹痕，以保證混凝土表面平整度控制在8mm/2m以內(nèi)。

待整倉混凝土全部澆筑完畢后，及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，采用土工布覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，以保持混凝土表面的濕潤性。根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)在6～18h之間開始養(yǎng)護(hù)，但在炎熱、干燥的氣候情況下應(yīng)提前養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)始終保持混凝土表面經(jīng)常濕潤性，防止混凝土的干縮裂縫。養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28d。

5 結(jié)語

本工程施工中采用的陡坡薄壁混凝土機(jī)械化襯砌技術(shù)方案既是對(duì)施工設(shè)備的創(chuàng)新也是施工技術(shù)的新應(yīng)用，并在工程施工過程中進(jìn)行了成功應(yīng)用，該工程經(jīng)過了多次由國務(wù)院南水北調(diào)辦公室組織的各級(jí)質(zhì)量監(jiān)督和檢查，工程質(zhì)量優(yōu)良，滿足設(shè)計(jì)要求。該技術(shù)的成功應(yīng)用，彌補(bǔ)了我國大型渠道機(jī)械化襯砌技術(shù)的欠缺，為今后類似工程提供了很好的借鑒和參考，具有較好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

[1]大面積陡坡鋼筋混凝土屋面防滲漏施工.黑龍江水專學(xué)報(bào)-2005.32（1）

[2]渠坡混凝土機(jī)械化襯砌施工方法.山西水利科技-2009（4）

[3]淺談開孔聯(lián)鎖混凝土砌塊護(hù)坡施工技術(shù).水電能源科學(xué)-2009（6）

[4]模袋混凝土施工的質(zhì)量控制.山西建筑-2009.35（34）

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1007-6344（2016）07-0237-01