大型渠道混凝土襯砌施工管理及質量控制

□陳學才 □張全才 □景 佳 □王青峰 □李永強

（中國水利水電第十一工程局有限公司）

1.前言

在渠道混凝土施工過程中，渠道混凝土襯砌施工管理及質量控制方面的技術、經驗、改進措施和成果經不斷總結和改進，解決了坡面粗砂墊層不易壓實的技術難題，研制了可調壓力式抹光機、2 cm縫寬的混凝土面板切割機。提出了高邊坡混凝土面板伸縮縫切割的簡易支持體系、防止混凝土面板發生膨脹鼓起的技術措施及齒槽上部段坡面混凝土面板容易產生裂縫的預防措施等。

2.工程概況

南水北調中線一級工程安陽段五標渠道總長5568 m，渠道邊坡地基均為土質邊坡。渠道過水斷面型式見圖1。設計底寬17 m和18.5 m兩種，渠道內邊坡坡比全部為1：2，邊坡坡長20 m和22.3 m兩種。

圖1 渠道設計典型斷面示意圖

3.渠道地基處理

3.1 渠道削坡施工

一是采用反鏟粗削，然后人工精削的方法。二是測量放出坡腳線和坡肩線，采用儀器控制指揮反鏟粗削。三是人工精削在挖掘機粗削完成后進行。在坡腳線和坡肩線上每5 m對應各設一控制樁，用線繩掛線，先削出一條基準線，并在基準線上的1/4、1/2、3/4處設一個垂直坡面的高程控制樁，每5 m范圍內安排6～7人自上而下平行削坡作業，依此基準線人工精細削坡至設計坡面。

3.2 齒墻開挖

測量放線后采用人工進行開挖齒槽，若齒槽距離坡腳處的逆止閥較近，可在齒槽與坡腳的透水管槽之間臨時砌筑一道磚墻。

3.3 排水管的預埋

在軟式透水管的基礎上鋪設10 cm厚粗砂后開始鋪設軟式透水管，注意透水管與逆止閥的結合部位要嚴密，逆止閥的位置要準確。

4.砂墊層、保溫板及防水層的施工

4.1 砂墊層的施工

先攤鋪：用自卸汽車把砂運輸到施工現場，用裝載機鏟送到坡面上，人工由上向下攤鋪；或者通過襯砌機將砂料攤鋪在渠坡上。后壓實：使用振動碾壓式襯砌機的振動平板直接壓實，砂墊層壓實，見圖2。

圖2 渠道邊坡砂墊層壓實圖

4.2 聚苯乙烯保溫板施工

渠坡保溫板應自下向上、沿渠道軸線方向有序錯縫梅花型鋪設，見圖3。將竹簽釘入土基內固定，釘入土基內的深度10㎝左右。在進行保溫板的固定時，除在4角固定外，應在中間部位的上下處加釘2根竹簽。

圖3 保溫板錯縫鋪設圖

4.3 復合土工膜施工

4.3.1 采購復合土工膜時，應按渠坡坡長及坡肩錨固長度、坡腳預留搭接長度計算每一卷復合土工膜的長度。按渠底寬度及與渠坡復合土工膜搭接長度計算每一卷復合土工膜的幅寬。

4.3.2 渠坡：沿渠軸線方向，按先下游后上游、上游幅壓下游幅的順序鋪設。鋪設時由坡肩自上而下滾鋪至坡腳，渠坡上的復合土工膜只有橫向的連接縫。渠坡和渠底結合部以及和下段待鋪的復合土工膜部位要預留足夠的長度，一般控制在50～80 cm，坡肩處預留復合土工膜應能夠滿足路緣石底部設計長度要求，鋪設過程采用編織袋裝土覆壓，隨鋪隨壓，以防止復合土工膜滑移。

4.3.3 渠底：沿渠軸線方向按先下游后上游、上游壓下游的順序滾鋪。渠底復合土工膜端頭縫與端頭縫、端頭縫與坡面橫向接縫應相互錯開100 cm以上。

4.3.4 鋪設齒槽部位的復合土工膜時，應適度松弛，且與齒槽緊貼，鋪設過程采用編織袋裝土覆壓，隨鋪隨壓。尤其要在邊坡頂部對土工膜進行固定，以防止混凝土施工時復合土工膜向下滑移，可用普通腳手架鋼管將土工膜卷起，后用鋼釬將鋼管固定。

4.3.5 土工膜焊縫檢測方法為充氣法：焊縫為雙條，兩條之間留有約1 cm的空腔，將待測段兩端封死，插入氣針，充氣至0.2 MPa，持續2 min，觀察氣壓表，如氣壓無下降，表明接縫合格。

5.混凝土澆筑施工

5.1 混凝土配合比

襯砌混凝土塌落度很重要，過大或過小都不利于施工。混凝土拌合物的入倉坍落度宜為70～90 mm，含氣量宜為3%～6%；塌落度根據氣溫及時調整，實行動態控制。

5.2 生產性施工檢驗（試驗段）

渠道混凝土機械化襯砌施工必須先進行生產性施工檢驗，檢驗段長度一般不小于100 m。目的在于選擇適宜施工參數，熟悉設備特點，演練人機配合，為大規模襯砌施工積累經驗。通過生產性施工檢驗確定襯砌速度、振搗時間、抹面壓光的適宜時間和遍數、切縫時間等襯砌施工參數，確定輔助機械、機具的種類和數量，確定施工組織形式和人員配置，制定可操作性的施工組織方案。

5.3 入倉、振搗施工

5.3.1 運輸：選用專用的混凝土罐車，運至襯砌機的上料皮帶處卸料。

5.3.2 入倉攤鋪：采用皮帶輸送機布料攤鋪，布料速度應與振動碾壓速度相適應，邊坡混凝土襯砌機襯砌速度一般每小時襯砌8 m；設計邊坡混凝土厚度10 cm，混凝土的虛鋪厚度為10.9 cm，見圖5。

5.3.3 振動碾壓：專人操作襯砌機，進行振動碾壓施工。控制振動碾壓時間，使混凝土不過振、漏振、欠振，達到表面出漿，不出現露石、蜂窩、麻面等即可。

5.3.4 坡肩、坡腳齒槽和周邊模板位置須人工輔助布料，人工使用小型器具振搗。

5.4 收面、壓光

施工標段作為安陽段第一家開始襯砌施工，當時國內尚沒有成熟的大型邊坡襯砌抹光機，為此與某公司聯合研制了可調壓力式桁架抹光機，見圖4。

圖4 自動可調式抹光機收面

該抹光機的優點是具備垂直邊坡自動調節功能見。自動調節范圍：1～100 mm。收面壓光時平整度達到設計標準，壓實提漿效果好。

5.5 混凝土伸縮縫切割施工

混凝土襯砌機械化施工的伸縮縫間排距及型式應滿足設計要求。大齒槽襯砌段，坡腳以上20～50 cm范圍內，為防止出現貫穿性裂縫，及時設置坡腳誘導縫。

5.5.1 通縫可采取預留方法。按設計圖紙要求：通縫下部8 cm為閉孔板，上部2 cm為聚硫密封膠。經過現場實踐，我們要求閉孔板廠家直接生產定型閉孔板：總寬度10 cm、其中一邊2 cm出預切割一道深1.8 cm的縫。密封膠施工前將頂部2 cm閉孔板輕輕取出即可。

5.5.2 半縫及通縫均可采取混凝土切割機切割。切縫前應按設計分縫位置，用墨斗在襯砌混凝土表面彈出切縫線,使用人工導向切割。

5.5.3 坡面縱縫一般采用簡易支撐系統支撐切割機進行切割，一人操作切割機，通過手柄連桿機構，轉動手輪使前輪升降，進行切割深度的調節控制，另一人在一端手搖轉向輪，將轉向輪的鋼絲繩與切割機相連，利用轉向輪鋼絲繩牽引切割機勻速前進。

工程開工前期，經過多次考察，了解到當時河北段坡面縱向伸縮縫切割，是將切割機固定在桁架上。后經研究，改進制作了支撐切割機的簡易支撐系統，見圖5。實踐證明該支撐系統簡易、安全可靠，施工質量容易保證。后在安陽段全面推廣使用。

圖5 渠道邊坡切縫示意圖

5.5.4 坡面橫縫一般由坡腳向坡肩切割。首先在混凝土表面伸縮縫位置彈出墨線，在坡肩上固定一手搖轉向輪，將轉向輪的鋼絲繩與切割機相連。一人操作切割機，通過手柄連桿機構，轉動手輪使前輪升降，進行切割深度的調節控制。其次另一人在坡肩手搖轉向輪，利用轉向輪鋼絲繩牽引切割機勻速前進。切割機前進過程中，人工控制導向輪沿墨線行走。

5.5.5 宜先切割通縫，后切割半縫；先切割垂直渠道方向縫，后切割順渠道方向縫。

5.5.6 為防止切割混凝土縫時傷到土工膜，澆筑混凝土前，在通縫部位預埋斷面2 cm×3 cm的閉孔泡沫板，精確定位。切縫時控制切割8 cm深（設計板厚10 cm）即可，這樣做既不傷害土工膜又保證了真正的通縫。

5.5.7 切縫時鋸片磨損較大，施工過程中經常用鋼板尺檢查切縫的寬度和深度，當不能滿足設計要求時及時更換鋸片。

5.5.8 由于安陽段渠道伸縮縫設計縫寬為2 cm，與河北段不同，市場上也沒有能切割2 cm縫寬的切割設備。工程開工前期，項目部經過多次考察，與某機械廠聯合研制了2 cm縫寬的混凝土面板切割機。該切割機帶有控制切縫順直度的導向輪裝置、帶有控制切割深度的手搖轉向輪裝置、帶有自動水箱裝置，使用十分方便。該技術在安陽段得到了推廣使用。

6.施工質量控制

6.1 質量控制要點

6.1.1 削坡控制要點：一是高填方段，原則上需經半年以上或一個雨季沉降。施工期內，注意加強對渠道填方的沉降觀測，及時分析。沉降基本穩定后（最后一個觀測時間段，實測沉降值在0～1 mm），方可安排襯砌削坡施工。二是削坡應避免超挖。當出現超挖、雨淋溝或坍坡時，應清理至堅實基礎面并進行補坡；補坡前將坡面清理成鋸齒形（臺階形）；補坡材料宜采用水泥土；補坡厚度應高出設計斷面，并按設計要求夯實后重新削坡。

6.1.2 壓砂控制要點：一是壓實設備、鋪料厚度、壓實方式、碾壓遍數和含水率等施工參數應通過現場試驗確定。嚴格按試驗獲取的施工參數進行施工。二是采取有效措施，解決坡腳處保溫板下部砂墊層空腔問題。即用土工布縫制直徑8 cm的細長袋子，內裝粗砂，然后用竹簽將其固定在土基上。

6.1.3 土工膜鋪設控制要點：一是渠坡復合土工膜不能留縱縫。二是復合土工膜應固定牢固，應到達平順、整齊、無褶皺、無繃緊、無破損，與基礎面之間應壓平緊貼、避免架空。三是土工膜雙縫焊接，充氣全檢；漏焊或燙傷必須及時補焊；如實記錄焊縫樁號位置。四是做好渠坡與底板土工膜的連接焊接，做好逆止閥穿土工膜的細部粘接處理，重視橋墩與襯砌渠道結合部位的細部控制。

6.1.4 混凝土澆筑控制要點：一是根據氣溫及時調整入倉塌落度，實行動態控制。二是做好襯砌機軌道測量校核，確保軌道空間位置正確。三是澆筑順序，先齒槽，自下而上，以防止坡面混凝土下墜裂縫。

6.1.5 切縫控制要點：一是切縫時機宜早不宜遲。原則上切割過程中混凝土不出現飛棱掉角即應進行切割。二是多刀片時，人工收面結束后350～400 h℃積溫時，開始切縫；單刀片時，人工收面結束后400～450 h℃積溫時，開始切縫。采用日平均氣溫計算積溫。三是嚴格控制切縫深度，嚴禁切破下層土工膜。

7.結語

南水北調工程是千秋偉業的世紀工程。安陽五標通過施工過程中的不斷改進和總結，渠道混凝土襯砌施工質量做到了外光內實，其強度、平整度、厚度等性能指標均滿足了設計質量要求，為河南段南水北調渠道混凝土襯砌提供了借鑒經驗。