南水北調中線明渠渠坡混凝土襯砌施工技術探討

□翟長風 □安立喬（河南水利建筑工程有限公司）

□劉宇飛（河南省水利第一工程局）

1.工程概況

南水北調中線一期工程總干渠安陽段第九施工標段，全段總長4395.2m。標段渠道內一級邊坡1∶2，堤頂至渠底深最大為9.10m，底腳處齒墻30cm×40cm、坡肩壓頂18cm×10cm，渠道縱比降為1：28000。渠道混凝土襯砌結構依次為：土質基面、5cm厚粗砂墊層、2cm厚聚苯乙烯保溫板、復合土工膜、10cm的薄壁混凝土。

渠道屬半挖半填結構，整個渠坡土層無地下水，土質以黃土狀輕中粉質壤土為主，渠坡整體穩定性較好。

2.渠道混凝土襯砌施工的機械設備、作業內容以及工藝流程

2.1 混凝土襯砌施工機械設備

目前混凝土襯砌施工機械設備較多且形式各樣，但整個襯砌作業系統采用的主要機械為桁架式鋪砂機、混凝土攤鋪機、提漿機、抹光機與抹面人工臺車等；行走模式多采用單軌或雙軌道鏈式自行系統；無論哪種行走模式都要嚴格控制行走軌道高程。

其中混凝土攤鋪機的工作原理：混凝土面板攤鋪澆筑時，攤鋪機前方連接皮帶輸料機將混凝土料輸送到機械下料口，進入螺旋輸料攪籠將混凝土料攤鋪于渠坡上，采用振動格柵振搗，震動刮平梁刮平（部分攤鋪機采用在車頂部設置皮帶機，自下而上輸送至車前分格料倉進行攤鋪，高壓振動棒振搗，振動刮平梁刮平方式），振動刮平梁坡度與渠坡設計坡度一致1∶2，刮平梁是控制混凝土鋪筑厚度的主要設備，襯砌前通過上下行走臺車上的液壓升降支腿調節控制，調整刮平梁距攤鋪基面至設計高度。

2.2 渠道混凝土襯砌施工作業內容及工藝流程

渠道混凝土襯砌施工作業的主要內容是：渠道內邊坡基面的渠床削坡整理、排水系統的安裝埋設、砂墊層的攤鋪及壓實、保溫板的鋪設、土工膜的鋪設、面層混凝土的澆筑攤鋪、收面抹光、縮脹縫的切割、養護。

混凝土襯砌機械化施工工藝流程圖

三、主要施工工序的控制

3.1 渠坡整理

渠坡基面整理目前主要采用兩種方式：挖掘機粗削坡，后經人工掛線精削；機械削坡，多采用旋耕系統把土打松，采用皮帶機或螺旋攪籠輸送削坡土至渠底，汽車運走。僅適用于土質渠道。

目前設備工藝不夠成熟，設備購買投入大，削坡速度慢，削坡厚度小（一般削坡厚度10～15cm），維護費用高。南水北調中線一期工程渠基整理多采用第一種形式，人工在渠坡上每隔6～8m挑出一道基準基面，坡肩和底角處打上高程樁，坡面經斗齒改作平板的挖掘機粗削后人工掛線精削。精削后，成品邊坡高程誤差控制范圍：直線段±20mm、曲線段±50mm；坡面兩米靠尺測量，平整度應≤2cm／2m。削坡后要及時覆蓋，防止邊坡失水開裂。

3.2 保溫板的鋪設

3.2.1 保溫板鋪裝前測量放樣，用水準線繩標出橫斷面起止線、坡頂、坡底鋪裝邊線，然后進行保溫板的鋪裝工作。

3.2.2 鋪設前對保溫板進行檢查，挑除缺角、斷裂、尺寸不夠的材料。其它輔助材料如固定用的竹簽、手錘、裁板用的美工刀、定位用的線繩等應準備齊全。

3.2.3 在進行保溫板的固定時，除在四角固定外，應在中間部位的上下處加釘兩根竹簽。在中上部可釘4根或2根進行穩固。釘竹簽時，竹簽頂部宜略低于保溫板頂面2mm左右，以防劃傷土工布。

3.2.4 保溫板應鋪放整齊、錯縫，兩板連接處的高差≤2mm；保溫板鋪設后應保持板面完整，潔凈，不應踩踏、放置重物。當不可避免地上保溫板時，采取鋪設防護木板或穿平底軟鞋在上面行走。

3.2.5 保溫板容易受陽光暴曬而膨脹，形成局部與砂面虛空鼓起的現象，因此，保溫板鋪設夏季鋪設時間應安排在早晚溫度低不受陽光暴曬的時候，已鋪裝好的保溫板要及時鋪設土工膜。另外切忌在風大天氣鋪設保溫板，施工現場保溫板要保護好以免造成損失。

3.3 復合土工膜鋪設與焊接

3.3.1 復合土工膜鋪設

復合土工膜鋪設質量好壞，如接頭平順度、中間褶皺的多少、大小對混凝土面層的厚度均勻性都有影響，同時土工膜焊接的嚴密性對主渠的防水起重要作用。因此，認真做好土工膜的鋪設工作，鋪設后對鋪設的質量進行檢測，對鋪設不平、不正的應進行調整。

3.3.1.1 鋪設前檢查土工膜的外觀有無機械損傷、生產創傷、孔眼等缺陷。發現膜面有孔眼等缺陷或損傷，應及時用新鮮母材修補。搬動時應輕搬輕放，嚴禁放在尖銳的東西上面，防止損傷土工膜。

3.3.1.2 鋪設土工膜時，應適當放松、避免應力集中，作業人員不得穿硬底皮鞋及帶釘的鞋，不準用帶尖頭的鋼筋作撬動工具，避免人為硬折和損傷。

3.3.1.3 土工膜鋪設前清除保溫板面板上雜物，保證鋪設面平整；

3.3.1.4 在鋪設過程中，為了防止大風吹損，當天鋪設的土工膜應在當天全部焊接完成。

3.3.2 復合土工膜焊接

復合土工膜焊接質量的好壞是影響復合土工膜防滲性能的關鍵。復合土工膜焊接程序：對正、搭齊→底層布縫合→壓膜定型→擦拭塵土→焊接→焊接質量檢查→對破損部位修復→復檢修復部分→驗收焊縫→上層布縫合。

3.3.2.1 土工膜搭接應平行對正，搭接至少10cm，縫合要求松緊適度、自然平順，確保膜、布同時受力。復合土工膜搭接是上下層土工布采用自動縫合機縫合，中間的土工膜采用應順水流向焊接。

3.3.2.2 焊接前清除膜面上的砂子、泥土等臟物，再用干凈毛巾擦凈，保證膜面干凈。

3.3.2.3 焊機操作人員應嚴格按照復合土工膜施工工藝試驗所確定的施工參數進行焊接，并隨時觀察焊接質量，根據環境溫度的變化適當調整焊接溫度和行走速度。

3.3.2.4 焊縫處復合土工膜應結為一個整體，不得出現虛焊、漏焊或超量焊。出現虛焊、漏焊、焊破時，必須使用KS熱熔膠膠對損傷部位使用母材粘合修補并超出損口邊緣10cm，且每兩幅土工膜間的焊縫補焊不得超過3處。

3.3.2.5 焊膜密封性的檢驗采取比較直觀的充氣法檢測。要求在氣壓值0.15～0.2MPa時保持5min。

3.4 渠道混凝土襯砌

3.4.1 混凝土原材料的選用

水泥、粉煤灰、砂、石、水、外加劑等原材料的選用均符合設計和有關規范要求，并同招標文件技術條款的相關章節及業主下發的渠道襯砌技術要求相對應，經由業主委托的第三方試驗室檢測合格。

3.4.2 混凝土配合比及拌和站出料塌落度要求

采用第三方試驗室提供的混凝土配合比，嚴格按照配合比參數進行拌和，不能隨意改變。配合比應滿足耐久性、強度、防滲、防凍和經濟性等基本要求。

渠坡混凝土襯砌施工對混凝土的塌落度要求很高，塌落度應嚴格控制在4～6cm之間，塌落度過大，混凝土在斜坡面上攤鋪極易發生粗骨料集中、縱向裂縫，甚至出現滑坡；塌落度過小不容易振搗出漿，襯砌機械向前行進時的橫向帶動作用容易產生混凝土坡面橫向裂縫。

3.4.3 混凝土運輸

3.4.3.1 運輸時間控制：混凝土拌和物從攪拌站出料到運輸、卸完的允許最長時間以不發生初凝為標準。

3.4.3.2 運輸過程中所采取的其它技術要求：為防止混凝土拌和物在運輸過程中發生離析現象，所有混凝土拌和物均采用混凝土拌合車運輸；為保證混凝土拌和物在入倉前不發生初凝，混凝土拌和物從開始運輸到卸料完畢的最長時間不能超過混凝土初凝時間；每次裝混凝土前，必須將車罐內清洗干凈，保持罐內濕潤、無存水；混凝土攪拌運輸車在裝、運、卸過程中杜絕加水。只允許用水及時沖刷罐外出口處及滑槽內的殘留混凝土；每次施工完成后，停車時必須仔細清洗罐內的殘留物。

3.4 渠坡混凝土襯砌澆筑施工

3.4.4.1 依照設計邊線立模板并加固牢靠，側模預先粘貼2cm厚的閉孔泡沫板填縫材料；校核頂模和底模的高程；將渠頂坡肩外和渠底齒槽處預留的復合土工膜卷好，特別是渠頂處預留土工膜卷上鋼管，并用鋼釬釘牢，以防混凝土澆筑過程中混凝土滑坡現象的出現，起到預先保護作用。澆筑前倉面及齒槽內清理干凈雜物及積水。

3.4.4.2 保證各項機械運轉正常，運輸車輛準備就緒。襯砌機在倉外調整好攤鋪機桁架坡比并設定到混凝土澆筑所需的正確高度和位置，空載試運行正常。抹面機等施工機械、工器具、輔助材料調試正常，收面抹光工人、機械操作手、卸料工人到位。

3.4.4.3 混凝土澆筑，澆筑前嚴格控制現場混凝土的塌落度在4～6cm之間。塌落度檢測合適后混凝土熟料經由皮帶機輸送至襯砌機進料口，將混凝土熟料均勻地攤鋪在襯砌面，并進行振搗，向前行進時刮平梁刮平。襯砌機施工出現的局部混凝土面缺陷由后面工作橋的工人人工進行修補，保證襯砌面的平整和美觀。

3.4.4.4 襯砌厚度控制，襯砌厚度的調整由襯砌機的液壓升降支腿調節控制，調整好刮平梁與基面的高度（10cm）。混凝土襯砌機鋪料后沿坡面每隔2m用直尺檢查一點，確保厚度誤差在±5%以內。施工員詳細了解第一手資料，施工過程中及時調整機械參數，控制好渠坡襯砌厚度。

3.4.4.5 當襯砌機出現故障時，應立即通知攪拌站停止生產，在故障排除時間內襯砌機內混凝土尚未初凝，允許繼續襯砌。停機時間超過2h，應將襯砌機駛離工作面，及時清理倉內混凝土，故障出現后澆筑的混凝土襯砌需進行嚴格的質量檢查，并清除分縫位置以外的澆筑物，為恢復襯砌作業作好準備。

3.4.4.6 抹面壓光要保證混凝土面板表面光潔密實；混凝土襯砌施工中，提漿機表面提漿過后，及時用抹光機抹面壓光處理，使混凝土表面平整、光滑。施工中要根據天氣情況及提漿情況適當的選擇抹光機抹面時間，時間過長，表面砂漿硬化，抹光機抹過之后容易出現砂眼；時間過短，混凝土還軟，待抹光機抹過之后，由于抹光機的帶動作用局部可能會出現起包的情況。部分位置如齒槽、壓頂位置由人工抹面。混凝土表面平整度應控制在5mm/2m以內，抹面工人應時常用靠尺找平，掛線使陰角和陽角處順直。在坡面混凝土終凝前人工抹面收光。

3.4.5 伸縮縫留置切縫

切縫施工宜在襯砌成型抗壓強度在1～5MPa時進行，一般在混凝土澆筑完成24～48h間切縫，根據氣候調整；按設計位置彈出切縫墨線，讓切縫鋸片一側對準墨線切割。具體施工時要嚴格掌握切割時機，并配備足夠的切縫設備，盡快將切縫完成，防止因氣溫、強度等的變化引起混凝土的收縮，產生裂縫。

3.5 混凝土養護

對襯砌混凝土濕潤養護不少于28d，可以采用噴灑養護劑進行養護，也可以覆蓋土工膜后灑水養護。混凝土收面完成后大風天氣必須使用土工布等先覆蓋，以防表面風干產生龜裂紋縫。而在溫度低于0℃時，采取補加一層棉氈進行保溫。

4.結語

南水北調中線渠道混凝土襯砌工程是各參建單位施工作業的重點和難點，施工工序多，工藝復雜，且施工受天氣和氣候影響較大，因此必須加強混凝土襯砌施工作業的現場施工管理，認真組織、精心施工，確保每道工序的施工質量。

[1]渠道混凝土襯砌機械化施工技術規程（NSBD5-2006南水北調工程建設專用技術標準）

[2]南水北調中線一期工程渠道工程施工質量評定驗收標準（試行NSBD7-2007）