機械化襯砌技術(shù)在中小型渠道混凝土襯砌施工中

1、機械化襯砌技術(shù)在中小型渠道混凝土襯砌施工中    1.前言2011年中央1號文件公布了中共中央國務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定，為促進經(jīng)濟長期平穩(wěn)較快發(fā)展和社會和諧穩(wěn)定，奪取全面建設(shè)小康社會新勝利，必須下決心加快水利發(fā)展，大力加強水利建設(shè)，突出強調(diào)中小型水利設(shè)施的建設(shè)，并要求健全水利科技創(chuàng)新體系，加大技術(shù)引進和推廣應(yīng)用力度。大型渠道混凝土機械化襯砌已在南水北調(diào)項目上受到高度好評，具有施工速度快、施工質(zhì)量高，降低工程成本等特點。但國內(nèi)研制生產(chǎn)的襯砌設(shè)備多適用中短坡(515m)和長斜坡(1329m)，并不適用中小型渠道襯砌。目前，國內(nèi)中小型渠道防滲主要為現(xiàn)澆

2、混凝土襯砌，大多采用人工襯砌,施工效率低,工期長,質(zhì)量不穩(wěn)定，而隨著農(nóng)民工資源緊張及人力成本的不斷上升，引進中小斷面機械化襯砌技術(shù)， 既有利成本控制，又有利于襯砌質(zhì)量控制。下面將以大廣壩灌區(qū)為例，探索機械化襯砌技術(shù)在中小型渠道襯砌施工中的應(yīng)用。2.工程概況大廣壩灌區(qū)工程位于海南省西部，西、北面瀕臨北部灣，東南面與本島腹部五指山、黎母山接壤，覆蓋東方、昌江和樂東三市(縣)的22個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))和5個國營農(nóng)、林、牧場，灌區(qū)總土地面積205.43萬畝，設(shè)計灌溉面積101.08萬畝，為大型灌區(qū)工程。設(shè)計年灌溉總用水104747萬m3,工業(yè)及城鄉(xiāng)生活用水23926萬m3。整個灌區(qū)分5個灌溉渠系，分別為高干渠、

3、中干渠、昌江干渠，低干渠及陀興干渠系統(tǒng)。灌區(qū)總投資13.5億元，總工期為5年。工程社會綜合效益顯著，特別是對發(fā)展海南省西部經(jīng)濟，改善干旱缺水的自然條件，提高糧食自給率，鞏固“糧食安全”，發(fā)展南繁育種及改善西部生態(tài)等具有重大意義。3.機械襯砌技術(shù)的引進及設(shè)備改造、試驗過程3.1大型渠道混凝土襯砌設(shè)備簡介渠道襯砌機是為進行長距離、大斷面的渠道襯砌施工而開發(fā)的一種機械設(shè)備。它既可完成平面、又可完成斜面的襯砌施工，是一種多功能的機械化、智能化、自動化連續(xù)作業(yè)的施工機械。它先用修平機平整渠道斷面，然后用混凝土鋪砌機攤鋪混凝土、平整、搗實，繼而處理接縫、抹面和養(yǎng)護等完成混凝土襯砌。 襯砌設(shè)備主要由行走裝置

4、、升降裝置、布料系統(tǒng)、振動裝置、滑模成型裝置、電控系統(tǒng)等部分組成。3.2試驗標段的技術(shù)參數(shù)大廣壩灌區(qū)昌江干渠II標段全長22.36km，其中明渠長19.04km，工程渠道級別為4級，設(shè)計流量為10.894.46m3/s，加大流量13.075.58m3/s，設(shè)計坡降1/6000。設(shè)計渠道斷面為梯形斷面，渠底寬1.52.5m，渠深2.43.0m，內(nèi)邊坡1:1.5，渠道襯砌為C15現(xiàn)澆混凝土，厚度7cm，每3m設(shè)置橫向伸縮縫，縫寬2cm。通車一側(cè)渠頂?shù)缆穼?.5m，另一側(cè)渠頂寬2m。3.3機械化襯砌設(shè)備的針對性改造經(jīng)多方考察和咨詢，結(jié)合試驗標段現(xiàn)場實際情況，經(jīng)與設(shè)備研制單位探討，按照試驗段參數(shù)進行針

5、對性改造，設(shè)計初稿完成后委托機械生產(chǎn)廠家進行加工并運至施工現(xiàn)場進行現(xiàn)場調(diào)試和改裝，然后投入使用。1、由于實驗標段設(shè)計斷面小，渠頂只有一側(cè)通車，混凝土供料只能在通車一側(cè)完成。經(jīng)與設(shè)備研制單位溝通，對大型渠道混凝土襯砌機的攤鋪系統(tǒng)進行改造，增加了水平方向的輸送帶，不通車一側(cè)混凝土由水平輸送帶送至料斗內(nèi)。2、由于設(shè)計渠道標準斷面要求在邊坡上設(shè)置齒槽，為了能夠提高機械化程度。經(jīng)與設(shè)備研制單位溝通，參照農(nóng)業(yè)旋耕機設(shè)計原理，渠道修坡機由銑刨體、修整螺旋、齒槽銑刨裝置構(gòu)成。接通電源后銑刨體對開挖的渠槽邊坡進行粗修，修整螺旋再進一步精修，同時齒槽銑刨裝置會開挖出設(shè)計圖紙要求的齒槽。3.4機械化襯砌施工試驗1、

6、施工人員配置組建一個襯砌機襯砌作業(yè)隊，設(shè)施工負責(zé)人一名、技術(shù)、測量、試驗人員八名，施工人員數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場具體情況而定。2、機械設(shè)備擬投入機械襯砌設(shè)備1套，砼罐車2臺、發(fā)電機1臺，開挖設(shè)備和測量儀器根據(jù)需要現(xiàn)場調(diào)配。渠道施工前，應(yīng)對試驗和施工的設(shè)備進行檢測和試運行，如不符合要求，應(yīng)予更換或調(diào)整。1、修坡前準備工作修坡機修坡前先利用挖掘機開挖渠槽，在開挖過程中嚴格控制施工坡比。并預(yù)留好保護層的厚度，一般預(yù)留3-5cm。杜絕出現(xiàn)超挖現(xiàn)象。渠槽開挖完成后先進行測量放樣，將導(dǎo)軌的平面位置和底標高在現(xiàn)場標定出來，根據(jù)現(xiàn)場測量交底安裝導(dǎo)軌。導(dǎo)軌采用3mm厚的鋼板加工成型結(jié)構(gòu)，每根導(dǎo)軌兩端各開兩個孔，利用4根3

7、0cm長的道釘打入地面以下進行固定。導(dǎo)軌的長度分為2m和1m長，安裝導(dǎo)軌時根據(jù)現(xiàn)場情況在直線和曲線半徑較大的渠道上全部安裝2m長的導(dǎo)軌，在曲線半徑較小的渠道上為了保證渠道襯砌圓滑全部采用1m長測短導(dǎo)軌進行鋪設(shè)，導(dǎo)軌之間采用承插式連接。2、修坡機修坡修坡機啟動之前先利用電纜將修坡機控制箱與移動發(fā)電機連接，接通電源，通過坡比調(diào)節(jié)裝置調(diào)整好修坡機坡比，使其達到設(shè)計圖紙要求的1：1.5的標準坡比，然后啟動工作按鈕，坡面銑刨體、修整螺旋、齒槽銑刨裝置開始工作，調(diào)節(jié)升降裝置將銑刨體調(diào)整至坡面修坡設(shè)計值。銑刨體先對開挖的渠槽邊坡進行粗略修整，將坡面上預(yù)留的保護土層全部打松，修整螺旋對渠槽邊坡再進一步精修，將

8、坡面上打松的虛土全部旋至渠底，同時齒槽銑刨裝置開始工作，開挖出符合設(shè)計標準的齒槽。行走裝置在導(dǎo)軌上沿渠道長度方向行走，帶動整個修坡機向前進行修坡作業(yè)。如果邊坡上預(yù)留的土層較厚，銑刨體一次性無法通過時調(diào)節(jié)升降裝置，整體抬高修坡機滾軸，分層進行修整，直至修出的坡面達到設(shè)計標準坡面為止。修坡完成之后及時將齒槽和坡面上殘留的少量虛土及時清理至渠底，利用挖機配合人工將虛土及時清理至渠槽外。3、攤鋪機攤鋪坡面混凝土將混凝土襯砌機安裝在導(dǎo)軌上，通過坡比調(diào)節(jié)裝置按照設(shè)計要求1：1.5調(diào)整好襯砌機的坡比。接通主電源，調(diào)試各工作裝置正常工作，利用電動升降裝置調(diào)整襯砌機的高度，將混凝土襯砌厚度調(diào)整至設(shè)計7cm厚度值

9、。坡比和厚度調(diào)整完成后準備進行攤鋪混凝土施工。4、抹光機抹面混凝土攤鋪完成后開啟抹光機。首先，將混凝土抹光機安裝在導(dǎo)軌上，通過坡比調(diào)節(jié)裝置調(diào)整好抹光機坡比。再接通主電源，調(diào)試各工作裝置正常工作，調(diào)節(jié)電動升降裝置將抹光機磨盤接觸到攤鋪成型的混凝土面上，開啟抹光裝置正常工作。行走裝置在導(dǎo)軌上沿渠道長度方向行走，并帶動抹光機向前行走。抹光機上附帶的抹光盤直徑為1m，在電機的驅(qū)動下順時針轉(zhuǎn)動，并沿主機架在坡面上下移動，對攤鋪成型的混凝土提漿抹面。抹光機抹面完成后對坡面上局部沒有收光的地方以及齒槽頂部利用人工收光。抹光機抹面完成后待混凝土初凝后覆蓋土工布并灑水養(yǎng)護。抹光機結(jié)構(gòu)大樣圖見圖4。5、切縫機切縫

10、坡面混凝土強度達到設(shè)計的50%以上時開始切縫施工。切縫前將混凝土切縫機安裝在支架上，人工推動支架將切縫機移到切縫位置。接通主電源，調(diào)試各工作裝置正常工作，開動卷揚機牽引切縫機沿機架由渠頂向渠底方向行走進行切縫。切縫完成后再利用卷揚機拉至渠頂，人工推動支架到達下一切縫點。切縫機采用普通混凝土切縫機。渠道坡面每3m設(shè)一條橫縫，縫寬2cm。鋸片直徑為350cm，厚度為9mm，2個鋸片重疊使用，切出符合設(shè)計及規(guī)范要求的橫縫。切縫完成后及時覆蓋土工布繼續(xù)灑水養(yǎng)護，直至達到設(shè)計強度為止。3.5機械化襯砌施工效果大廣壩灌區(qū)昌干標采用機械化襯砌施工，節(jié)省了大量勞動力，施工效率提高50%以上，與人工襯砌相比，每立方米混凝土可節(jié)省成本135元。且機械化襯砌的渠道混凝土厚度均勻，表面光滑、平整，達到混凝土內(nèi)實外光的效果，得到參建單位的一致好評。4結(jié)束語大廣壩灌區(qū)昌干標成功引進機械化襯砌技術(shù)，為國內(nèi)中小型渠道混凝土襯砌施工積攢了寶貴的經(jīng)驗，且該套設(shè)備支腿部位全部采用液壓千斤頂支撐，隨時都可以調(diào)整上下支腿高度，可隨意改變修坡坡比和修坡厚度，不受渠道坡面坡比的限制，在同一渠道內(nèi)坡面有多個坡比的渠道上照樣可以靈活使用。隨著水利建設(shè)步伐加快，在中小型渠道工程中推廣使用機械化襯砌施工，有利于提高渠道襯砌混凝土的質(zhì)量，并加強我