非直線型渠道邊坡混凝土襯砌施工工法研究

向 陽，黃立傳，陳崇德

(1. 湖北省漳河工程管理局，湖北 荊門 448156； 2. 湖北錦天禹建設(shè)工程有限公司，湖北 武漢 430040)

湖北省宜昌市東風(fēng)渠灌區(qū)善溪沖干渠，長23 km，底板寬度2.5 m，最大水深1.5 m，坡比1∶1.5(部分地段坡比1∶1.25)，設(shè)計流量5.0 m3/s，渠道采用混凝土襯砌，邊坡厚度0.1 m。在1∶1.5甚至更陡的邊坡上澆筑混凝土，混凝土入倉后受重力及振搗因素的影響容易下滑，既造成二次平倉增加了工人的勞動強(qiáng)度，也延長了施工時間造成工期滯后，同時質(zhì)量也難以得到保障。為解決這個問題，參照《水工混凝土施工規(guī)范》(SL677-2014)要求，選取坍落度較小(1～4 cm)的混凝土配合比，并采用2.2 kW單相平板式振搗器振搗。實踐證明，能有效解決混凝土下滑問題，但混凝土達(dá)到齡期后取芯檢測表明，直線段渠道邊坡混凝土襯砌效果較好，而非直線段渠道邊坡混凝土表面部分(3～4 cm)較為密實，里面部分則相對松散，有的達(dá)不到質(zhì)量要求。針對這個難點，經(jīng)過多次試驗研究，采用分層攤鋪、振搗的方式，取得了較好的成效。

1 非直線型渠道邊坡混凝土襯砌施工工法研究

1.1 施工方法

1)分層攤鋪。采用7～9 cm的坍落度配合比混凝土，第一次攤鋪厚度7 cm并進(jìn)行振搗，振搗工人無需顧慮混凝土振搗下座的問題；第二次攤鋪，達(dá)到混凝土的設(shè)計厚度，并再次進(jìn)行振搗；其后收面、養(yǎng)護(hù)等。

2)分層振搗。在2.2 kW單相平板式振搗器的施工條件下，采用坍落度適當(dāng)?shù)幕炷粒怪尤菀滋釢{密實和控制攤鋪、找平，提升了非直線型渠道邊坡混凝土襯砌的施工質(zhì)量。

1.2 施工工藝流程及操作要點

1.2.1 施工工藝流程

非直線型渠道邊坡混凝土襯砌施工流程見圖1。

圖1 渠道襯砌施工工藝流程圖

1.2.2 施工操作要點

施工現(xiàn)場準(zhǔn)備：

1)測量放樣。對原始地形測量放樣。

2)渠基礎(chǔ)清理。渠基清理的范圍不小于設(shè)計基面邊線外300 mm，包括渠基表層的淤泥、腐殖土及草皮、樹根、建筑垃圾等。

3)渠道開挖。按設(shè)計斷面進(jìn)行開挖，預(yù)留3～4 cm保護(hù)層。

4)渠道土方填筑。按規(guī)范與設(shè)計要求填筑。

5)坡面修整。按設(shè)計要求控制坡度，并預(yù)留1～2 cm坡面保護(hù)層人工精修，達(dá)到平整度。

6)渠道襯砌墊層。基面驗收合格后進(jìn)行砂石料墊層人工攤鋪，墊層厚度6 cm。

渠道混凝土襯砌。在非直線型渠道斷面，采用通倉澆筑混凝土的施工方法，便于施工人員判斷相鄰分倉對接處的表面是否平整。

1)鋪設(shè)土工布。按渠道襯砌斷面長度，采用人工展布，布面要平整，四周適當(dāng)留有余量。

2)模板安裝。按照設(shè)計要求和尺寸，在渠基上安裝模板并形成澆筑方倉[1]；在分縫處安裝彎折模板(見圖2)。

圖2 彎折鋼板結(jié)構(gòu)示意圖

3)聚乙烯閉孔泡沫板。縱向每隔3 m設(shè)橫縫，不設(shè)縱縫，渠底與兩側(cè)護(hù)坡交界處設(shè)施工縫。縫面結(jié)構(gòu)為矩形縫隙，縫寬2 cm，填料為長180 cm、寬10 cm的聚乙烯閉孔泡沫板。

4)混凝土倉面濕潤。澆筑方倉內(nèi)的土體表面灑水濕潤(見圖3)。

圖3 倉面土體表面灑水濕潤

5)第一次攤鋪混凝土。攤鋪采用人工攤鋪。首先鋪兩側(cè)(約15 cm寬)至設(shè)計厚度，用混凝土料堆壓反濾土工布；再鋪上下側(cè)，用于固定上側(cè)模板；最后全倉攤鋪，中部松鋪厚度均控制在7 cm左右(見圖4)。

圖4 第一次攤鋪

6)第一次振搗。先用Φ30插入式振搗器沿方倉四周對混凝土進(jìn)行振搗，再用插入式振搗器由一側(cè)向另一側(cè)振搗，然后用用2.2 kW單相平板式振搗器自下而上以1 m/min速度移動振搗，兩次振搗水平搭接不小于10 cm。振搗時，平板振搗器下緣混凝土表面明顯隆起、流動、后方可逐步上移。

7)第二次攤鋪混凝土第二次混凝土料人工攤鋪，松鋪厚度略高于設(shè)計坡面2 cm，用2 m靠尺刮平。

8)第二次振搗。第二次振搗與第一次振搗工藝基本相同，采用2.2 kW單相平板式振搗器對混凝土面進(jìn)行緩慢、均勻、連續(xù)不斷地自下而上振搗，速度控制在1 m/min。自下而上進(jìn)行振搗，平板振動器慢速平拖1遍，以表面明顯出漿和下沉為宜。根據(jù)混凝土坍落度的大小，調(diào)整振搗頻率或移動速度。

9)刮平處理。用2 m平整尺以頂口掛線和模板表面沿口為基準(zhǔn)，將經(jīng)過二次振搗后的混凝土坡面進(jìn)行刮平，對局部凹面進(jìn)行混凝土填補(bǔ)找平，對凸面進(jìn)行刮除。

10)磨光處理。用磨光機(jī)對刮平后的混凝土表面進(jìn)行打磨提漿，打磨順序由混凝土表面的一側(cè)至另一側(cè)，打磨兩遍(見圖5)。

圖5 磨光處理

11)收面壓光。用100型磨光機(jī)對刮平后的混凝土面進(jìn)行打磨提漿，打磨自下而上，磨光機(jī)充分搓磨混凝土2遍。當(dāng)混凝土面經(jīng)磨光機(jī)提漿完成后,用鐵板進(jìn)行第一次收光，以表面平整光潔、無孔洞、氣泡為準(zhǔn)。然后待混凝土表面初凝前,再用鐵板仔細(xì)抹光一遍，以達(dá)到密實、平整和光滑效果(見圖6)。

圖6 收面壓光

12)養(yǎng)護(hù)。混凝土初凝后采用灑水濕潤后，薄膜覆蓋的方式養(yǎng)護(hù)。薄膜四周壓重防止飛動，混凝土表面及所有側(cè)面始終保持濕潤。混凝土養(yǎng)護(hù)時間不少于28 d。

1.3 施工質(zhì)量控制與檢驗

1.3.1 準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制

1)編制專項施工技術(shù)方案，并報監(jiān)理單位審查[2]。

2)嚴(yán)格執(zhí)行施工技術(shù)交底制度，對施工工藝流程、操作技術(shù)、質(zhì)量控制要點等向作業(yè)班組詳細(xì)說明，并做好記錄。

3)按規(guī)范要求，每次進(jìn)場的原材料必須在監(jiān)理工程師見證下取樣送檢，檢測合格后才可運用到工程中，并在現(xiàn)場設(shè)置原材料標(biāo)識牌。

4)混凝土配合比由實驗室提交成果，并報監(jiān)理單位審查批準(zhǔn)[3]。

5)對混凝土拌合、運輸和澆筑等設(shè)備等進(jìn)行檢查，確保設(shè)備完好，并與混凝土澆筑強(qiáng)度相適應(yīng)。

1.3.2 施工過程中的質(zhì)量控制

對渠基礎(chǔ)清理、渠道開挖、渠道土方填筑、坡面修整、渠道襯砌墊層、土工布鋪設(shè)、聚乙烯閉孔泡沫板、模板安裝、混凝土倉面濕潤、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)等工序的質(zhì)量控制按規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計要求控制。

1.3.3 質(zhì)量檢測

1)制作混凝土試塊：按照規(guī)定要求，施工班組每班制作相應(yīng)數(shù)量的混凝土立方體試件，并在同條件下養(yǎng)護(hù)28 d。

2)外觀質(zhì)量檢查：包括平整度、順直度、蜂窩、麻面、表面裂縫等。

3)對養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)到28 d混凝土部位進(jìn)行鉆孔取芯，并送專門檢測單位檢驗[4]。

4)單元工程施工完成后，依據(jù)《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗收評定標(biāo)準(zhǔn)》(SL631-2012、632-2012)的規(guī)定組織驗收。

對檢測不合格原材料、中間產(chǎn)品在監(jiān)理工程師的見證下運離施工現(xiàn)場[5]；對檢測不合格的混凝土襯砌斷面，拆除重建[6]；對存在質(zhì)量缺陷混凝土襯砌斷面，按《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程》(176-2007)規(guī)定處理。

1.4 特點分析

1)通過兩次攤鋪、兩次振搗的分層施工工藝，渠道邊坡襯砌的混凝土密實度大于一次攤鋪振搗的施工工藝，且節(jié)省施工時間，質(zhì)量保證率提高。

2)分層攤鋪對模板具有一定的穩(wěn)固作用，可防止模板歪斜或者偏移，襯砌的幾何尺寸精確度提高，外形美觀。

3)插入式振搗器和平板式振搗器的振搗順序，可以避免斜坡面頂部的混凝土向底部流動，有利于斜坡面襯砌快速成型，施工方便。

4)非直線型區(qū)域的渠道襯砌采取通倉澆筑法施工，在通倉澆筑過程中施工人員很容易判斷相鄰分倉對接處的表面是否平整，進(jìn)而工作人員可以隨時控制調(diào)整相鄰分倉對接處的表面平整度，提升非直線型區(qū)域的施工質(zhì)量。

5)采用平整尺刮平，經(jīng)過磨光和收面壓光等工序后，渠道襯砌表面平整光滑,無蜂窩麻面,提升了整個渠道工程的美感度。

6)設(shè)計有伸縮縫的部位，用定制的彎折鋼板替換常見的鍍鋅方鋼管和木模板，由于彎折鋼板與木模板相比其表面具有較小的摩擦系數(shù)，拆卸彎折鋼板的過程中不易產(chǎn)生混凝土拉毛現(xiàn)象，同時，彎折鋼板與鍍鋅方鋼管相比其厚度較薄，拆卸彎折鋼板后留下的縫隙更窄，聚乙烯閉孔泡沫板在彈性回復(fù)變形后可以完全將該較窄縫隙填充滿，不會使施工得到的伸縮縫過寬，而且在拆卸彎折鋼板的過程中，橫板還方便工作人員施加作用力，有利于彎折鋼板快速被拔出。

7)本工法適用于河道、渠道施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是非直線型河道、渠道現(xiàn)澆混凝土襯砌施工。

2 效益分析

2.1 經(jīng)濟(jì)效益

采用非直線型渠道襯砌施工工法，有助于流水作業(yè)施工，加快進(jìn)度、縮短工期，提高施工效率，減少人機(jī)窩工現(xiàn)象的發(fā)生，節(jié)約施工成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

1)如宜昌市東風(fēng)渠灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程(宜昌市直部分)2019年度項目第三標(biāo)段，施工內(nèi)容主要是渠道疏挖襯砌11.554 km，計劃工期2019年9月30日-2020年1月31日。采用非直線型渠道襯砌施工工法施工后，實際完成工期為110 d，比計劃工期提前10 d，經(jīng)計算，節(jié)約人工、機(jī)械、管理等費用18.86萬元，占施工成本的4.37%。2019年11月，湖北省農(nóng)村水利工程管理培訓(xùn)班的111名水利行業(yè)代表，實地查看項目施工現(xiàn)場，肯定了該項工作開展扎實，管理規(guī)范，措施有力，亮點突出，有很多值得學(xué)習(xí)和借鑒的地方。

2)如湖北省石首市久合垸重點中型灌區(qū)節(jié)水配套改造項目第1標(biāo)段，施工時間為2019年12月4日-2020年4月14日，施工主要內(nèi)容包括渠道疏挖襯砌4 km。采用非直線型渠道襯砌施工工法流水作業(yè)方式，渠道襯砌實際工期100 d，比計劃工期提前15 d，節(jié)約人工、機(jī)械、管理等費用6.29萬元，占施工成本比例2.30%，實際應(yīng)用中效益明顯。

2.2 社會效益

在質(zhì)量檢測中，邊坡每100 m(雙邊)進(jìn)行鉆芯取樣3組，取樣近400組，檢測結(jié)果表明，所有的芯樣外觀均為密實狀態(tài)，強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。

在坡比為1∶1.5，斜面長為2 m的作業(yè)段面上，在相同作業(yè)人數(shù)(倉面作業(yè)人員12～14人)情況下，日均鋪筑渠道能力增加11.2%，工期縮短與投資降低效果明顯。

3 結(jié) 語

在山丘區(qū)中小型渠道工程中，普遍存在著斷面不規(guī)則、彎多、渠頂通行條件受限等狀況，因而在邊坡混凝土襯砌施工中，如何在保證渠道邊坡混凝土襯砌施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，縮短工期、節(jié)省投資，則需要水利技術(shù)人員深入研究。非直線型渠道邊坡混凝土襯砌施工工法的研究與應(yīng)用，較好的解決了非直線段渠道邊坡混凝土施工襯砌的難點，但這些施工工法也不是一成不變的，既需要組織施工人員認(rèn)真學(xué)習(xí)、逐步熟悉、掌握要領(lǐng)，更需要并在今后的施工中不斷改進(jìn)、完善。