襯砌機在渠道混凝土施工中的應用

鄧小飛

（中國電建集團中國水利水電第十二工程局有限公司，杭州 310000）

1 概述

馱英水庫灌區工程涉及崇左市下轄的江州區、扶綏縣和寧明縣，共21個鄉鎮127個行政村。馱英東干渠全長64.21 km，主要建筑物由隧洞、渡槽、暗涵、倒虹吸、渠道段等相對應的土建工程、水保工程、環保工程、機電設備及金屬結構安裝工程。其中長46.29 km渠道屬于土石方開挖地段渠道，渠道過水斷面主要設計斷面為梯形，底寬1.2～2.2 m，渠深1.5～2.5 m，邊坡為1∶1.5，混凝土襯厚度10 cm。根據設計圖紙渠道混凝土襯砌橫縫按照5 m一塊進行分縫，斷面結構的縱縫分在渠底與兩側混凝土襯砌邊坡交接處，在土方開挖段的分縫位置與基礎接觸面采用反濾土工布作為防滲層，在土方回填段的分縫位置采用與基礎接觸面采用兩布一膜的防滲土工膜作為防滲層，分縫之間2 cm的縫寬采用瀝青砂漿和聚氯乙烯膠泥作為止水材料建設，使整個渠道混凝土襯砌的水平進一步提升。同時利用外加劑來進行質量提升，加強其抗滲等級和抗凍等級，使混凝土的技術水平得到提升，能夠符合建設標準。

根據設計圖紙并結合此次渠道的實際情況，設計應用于本工程的襯砌機，渠道混凝土襯砌施工能將混凝土布料、攤鋪、振實及壓面等工序融于一臺機器上，槽身分段拼接可適應各種坡長，可調節坡比結構以適應不同坡比，振搗采用高頻振搗器，布料采用擺線針輪減速機和鏈條傳動，變頻器自動控制，確保在各種工況下安全可靠工作。能夠一次成型，攤鋪厚度整體均勻，振搗不漏震，整體的平整度滿足要求等特點。

2 施工技術實施

2.1 渠道混凝土襯砌機系統

渠道混凝土襯砌機由6 部分組成，分別為行走系統、攤鋪系統、布料系統、電器控制系統、振搗系統及壓面系統[1]。

（1）行走系統采用軌道式行走機構，即鋪設鐵軌來固定行走間距，控制好軌道線是襯砌機定位的關鍵。根據設計渠道縱軸線、渠道斷面尺寸和襯砌機的特性，用經緯儀放出軌道中心線，人工精心鋪設。軌道基地要求平整、密實，便于控制渠坡襯砌厚度，避免軌道基地沉陷影響襯砌質量。襯砌厚度的控制是由襯砌機的液壓升降支腿和內置模板進行調節控制，軌道鋪設的縱坡比率與渠道的縱坡比率一致，在襯砌過程中經常檢查襯砌厚度，如厚度有誤差要及時進行調整。使用4 kW 電動機傳動減速機帶動齒輪行走，并且通過控制一臺4 kW調速變頻器來調節行走速度，行走輪距為1.18 m。

（2）攤鋪系統采用螺旋，攪葉端部到根部長度150 mm，且16片攪葉的中心軸直徑為110 mm；應用5.5 kW 4極電動機、BLD3-23-5.5 kW擺針式減速機各一臺來傳動作業。其中最重要的是轉速，經過反復實驗驗證，最終確定符合實際要求最佳轉速比率，以此保證坍落度使襯砌順利進行。

（3）布料系統。布料機使用一組長4 m 的螺旋，攪動推進上料到攪拌桶，經過攪拌后再分別放入鋪設在西側的螺旋。攪拌桶放料速度、放料量可手動調節設置。電器控制系統采用接觸器，各按鈕控制各路電器ON/OFF。振搗系統采用4 臺1.5 kW振動器，固定在槽鋼上，槽鋼兩側用橡皮帶連接增強振動性。壓實系統采用寬1.5 m、長3.6 m鋼板，壓在混凝土面，防止表層龜裂，保證表面光潔密實，無麻面、蜂窩，無高低不平現象。混凝土澆筑完畢后采用土工布覆蓋灑水養護。

2.2 渠道混凝土襯砌機調試

先進行渠底段底板混凝土澆筑施工，底板混凝土強度到達設計強度20 MPa時襯砌機進場，首先根據現場實際情況鋪設20～30 m長的軌道，在轉彎段部分采用1.5 m 長的軌道。軌道安裝完成后，將襯砌機吊放至上面，并將渠坡兩邊面的襯砌平面模板調整襯砌混凝土的厚度，襯砌機調整完成后開始初步調試，調試結束后，就可以投入施工中。襯砌機調試見圖1。

圖1 襯砌機調試

2.3 渠道混凝土襯砌機施工工藝流程[2]

施工工藝流程圖見圖2。

圖2 施工工藝流程圖

2.4 渠道混凝土施工

施工人員根據當天施工實際情況，配備專業人員，從施工準備、渠坡基礎面修正、混凝土布料平倉、壓光收面、覆蓋薄膜灑水養護、分縫施工處理方面進行連續作業。

（1）施工準備。施工前制定現場的詳細施工方案，安排施工順序，提出需要施工機具、勞動力計劃等。同時做好施工協調、調度與技術質量管理，減少因其他部位施工帶來的影響。

（2）渠坡基礎面修正。渠道初步開挖完成后，由測量工程師根據設計圖紙確定渠道開挖輪廓的坡頂點、轉角點、或坡腳點，并用石灰進行撒線，便于機械開挖作業。在渠坡混凝土施工前，再采用人工對渠道邊坡進行精確修整。同時將基礎面存留的浮渣、草皮等雜物清理干凈。

（3）混凝土布料平倉。混凝土主要是利用混凝土罐車運至施工現場，按襯砌機前進方向安排專人對混凝土進行下料。下料過程中可以直接從罐車輸送至傳送帶上，下料高度50 cm，未發生骨料分離現象，保證混凝土骨料均勻。混凝土由傳送帶送至倉面后，采用安裝在襯砌機上的平面附著式振搗器進行振搗，隨著襯砌機向前移動，應隨時檢查渠坡面振搗的情況，如發現襯砌過后的混凝土面上出現蜂窩、麻面現象，及時補料并重新振搗，當出現鼓包時，需人工進行整平處理。

（4）壓光收面。渠道混凝土襯砌施工成型后，在混凝土初凝前由專業人員進行抹面和壓光收面施工，渠坡頂口邊線由人工采用抹灰刀配合處理，為了確保渠道襯砌混凝土外觀的整體質量，壓光收面處理不得少于兩次。

（5）覆蓋薄膜灑水養護。混凝土壓光收面后及時采用塑料薄膜進行覆蓋保濕養護，有效地防止水分過快散失。并覆蓋養護毯后灑水養護28 d，養護過程中始終保持表面濕潤。

（6）分縫施工處理。根據設計圖紙，渠道混凝土襯砌橫縫按照5 m 一塊進行分縫，混凝土澆筑至分縫位置處時，采用預先定制好的2 cm寬、10 cm高的鋁合金方條進行埋設，待混凝土終凝后取出鋁合金方條即可。渠道混凝土襯砌機現場施工見圖3。

3 渠道混凝土襯砌的質量檢測

圖3 渠道混凝土襯砌機現場施工圖

現場渠道混凝土襯砌質量主要圍繞著混凝土表面平整度、混凝土厚度、混凝土密實度，混凝土抗壓強度、抗凍強度等指標進行檢測，檢測質量標準參照《渠道混凝土襯砌機械化施工技術規程》（NSBD5-2006）。

4 渠道混凝土襯砌機的運行成果

在馱英水庫及灌區工程東干渠的渠道襯砌施工中，自行研發設計的渠道混凝土襯砌機得到很好地應用，順利地完成了混凝土襯砌施工工作。施工進度快，平均每天可襯砌施工長度60 m，也能很好地保證混凝土的整體質量，迎水面的不平整度均未超過0.25%，證明了采用襯砌機施工的可靠性與高效性，同時也減少了大量的人工投入，降低了材料損耗和施工成本，實現機械化作業。

5 結語

該襯砌機能有效應用于渠道厚度較薄的混凝土施工中，同時設備造價低、操作簡便、機械化程度高，混凝土整體性好、外觀及內在質量易于控制。具有較好的技術經濟效果，可推廣運用在今后類似的工程中。