淺談南水北調(diào)渠道襯砌混凝土施工.doc

淺談南水北調(diào)渠道襯砌混凝土施工 作 者：張 海 軍 工作單位：中國葛洲壩集團 關(guān) 鍵 詞：南水北調(diào) 渠坡襯砌 施工工藝 施工方法 施工設(shè)備 密 度 強 度淺談南水北調(diào)渠道襯砌混凝土施工中國葛洲壩集團 張海軍 摘要：針對現(xiàn)階段已開工的南水北調(diào)工程渠道襯砌混凝土施工工藝、施工方法、主要施工設(shè)備以及施工中存在的一些常見問題，通過各種方法進行控制、處理，從而提高襯砌混凝土施工質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：南水北調(diào) 渠坡襯砌 施工工藝 施工方法 施工設(shè)備 密度 強度 1.工程簡介 南水北調(diào)顧名思義就是將中國南部多余的水資源調(diào)到北方缺水城市，經(jīng)過幾代人的論證，在21世紀初正式啟動工程建設(shè)。南水北調(diào)工程總體規(guī)劃分為：東線、中線和西線三條主調(diào)水線路。通過三條調(diào)水線路與長江、黃河、淮河和海河四大江河的聯(lián)系，構(gòu)成以“四橫三縱”為主體的總體布局，以利于實現(xiàn)我國水資源南北調(diào)配、東西互濟的合理配置格局。南水北調(diào)中線、東線和西線現(xiàn)已全面開工，整個南水北調(diào)結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要為渠道工程，同時在路經(jīng)各省、市、縣、村時考慮了各種跨渠生產(chǎn)橋、交通橋、倒虹吸和渡槽來解決各地的出行、灌溉、防洪等問題。南水北調(diào)工程中工程量最大、施工難度大、占線最長的項目也就是渠道工程，渠道主體工程設(shè)計基本為：渠道坡比為1：2和1：2.5，渠底寬為21.5m和23m，保溫材料為4、5的聚苯乙烯保溫板和31cm的砂礫料，防滲材料為復(fù)合土工膜，渠坡襯砌混凝土板厚度為10，渠底襯砌混凝土板厚8cm，渠坡分縫為每12m一條通縫，12m之間每4m一條半縫，通縫縫寬2，半縫縫寬1，渠底分縫為左右坡腳和渠底中心位置各設(shè)一條通縫，其余縱縫均為半縫，渠道在通過部分地下水位高的地段時進行渠基排水。2.渠道坡面襯砌混凝土的施工南水北調(diào)現(xiàn)開工項目均已開始渠道坡面和渠底襯砌混凝土施工，在襯砌混凝土施工的初期階段，不斷在摸索適合機械化施工的工藝，最終從質(zhì)量、進度、效益三方面進行綜合控制，控制從每個細節(jié)抓起：渠道坡面修整、保溫板土工膜的鋪設(shè)、混凝土的澆筑、抹面、結(jié)構(gòu)分縫的切割、養(yǎng)護，每道工序合理安排施工都與質(zhì)量、進度、效益有著緊密的聯(lián)系，制定一套比較適用的施工方案是非常由必要的。渠道襯砌混凝土施工渠道襯砌混凝土施工流程如下：渠道襯砌混凝土施工流程圖機械修整坡面渠道土方開挖人工修整坡面保溫板鋪設(shè)或砂礫料鋪設(shè)養(yǎng)護（d）切縫養(yǎng)護（-2d）復(fù)合土工膜鋪設(shè)復(fù)合土工膜焊接襯砌混凝土施工施工流程圖中來看，渠道襯砌混凝土施工同一般混凝土施工沒有太大的區(qū)別，對于施工單位來說，最主要就是從控制混凝土的質(zhì)量、加快施工進度和控制成本三方面進行考慮。從目前施工來看并不能完全解決這些問題，諸如，混凝土的密實度和成本方面存在較大的問題，如何才能解決這些類似通病的問題，這也是各級單位比較關(guān)心的問題，對于混凝土的密實度在后面章節(jié)中將會進行詳細的討論。2.1渠道坡面的修整渠道坡面修整分兩步進行，第一步：機械設(shè)備先進行修整，但要求設(shè)備在坡面行走或工作時要注意保護層的預(yù)留，不能將坡面原土破壞。機械設(shè)備修坡時先對坡面進行測量放樣，并安排人工隔510m的距離按照設(shè)計邊線預(yù)留510cm的保護層進行抽槽，方便設(shè)備工作時能很好的控制其尺寸，從表面增加了人工，意味著費用隨之增加，但實際情況并非如此。設(shè)備根據(jù)人工抽的溝槽進行修坡，很好的控制了超欠挖現(xiàn)象，給后期人工修坡減少了很多工作量，這樣顯而易見即減少了機械設(shè)備的臺班，又減少了人工工作量，從而節(jié)約了成本；第二步：人工進行坡面修整，機械修坡時已經(jīng)提到超欠挖現(xiàn)象，前者控制好的話，人工修坡會減少很多工作量，人工修坡只需根據(jù)測量放樣單進行加密控制坡頂高程、坡面高程、平整度和渠底的開挖高程。三道工序中最主要，也是將來渠道襯砌混凝土的關(guān)鍵一個環(huán)節(jié)就是坡面的超欠挖現(xiàn)象的控制，這就要求測量放樣時特別要仔細，給現(xiàn)場施工人員出具的放樣單要準確無誤，現(xiàn)場施工人員在根據(jù)測量放樣單加密控制，一般加密采用網(wǎng)格掛線法進行，修坡時隨時檢查超欠挖進行修補，將平整度控制在5mm，使用2m靠尺進行檢查。2.2保溫板的鋪設(shè)坡面驗收合格后，進行保溫板的施工，鋪設(shè)之前先對坡面再次進行檢查，若發(fā)現(xiàn)平整度較差的斷面，用細砂或砂土填平，填平的方法依舊是用2m的靠尺將鋪灑到坡面的砂土或細砂掛平，是保溫板和坡面緊密接觸。保溫板的尺寸一般為3.13*2.24m，在鋪設(shè)保溫板時有的部位需要裁斷，尤其是渠道底部的齒槽部分為異型尺寸，保溫板的切割采用最簡單、快捷、經(jīng)濟的辦法進行，主要工具為：裁紙刀、2m木尺、鋼卷尺一把即可進行施工。保溫板材料準備好后進行坡面鋪設(shè)工作，保溫板的固定采用竹纖固定，竹纖來源：購買成品竹竿 切斷成10cm左右的長度（但不得低于10cm）用刀或斧頭劈成若干個（竹纖的粗細由當?shù)氐耐临|(zhì)來確定），竹纖在鋪設(shè)保溫板之前準備。在鋪板時要注意板與板之間、板與坡面基礎(chǔ)之間緊密結(jié)合，這樣對襯砌混凝土的施工質(zhì)量有保障，位置放好后用竹纖從板上面釘入，鋪好的板上面嚴禁穿帶釘鞋行走，以免損壞板的表面。鋪板完成后、鋪設(shè)復(fù)合土工膜之前同樣要對保溫板的接縫、平整度進行檢查，平整度控制在5mm，使用2m靠尺進行檢查，接縫控制在2mm。2.3復(fù)合土工膜的鋪設(shè)復(fù)合土工膜施工之前首先要對復(fù)合土工膜的焊接工藝進行試驗，抗拉強度至少不能低于母材的80，從試驗得出適應(yīng)與現(xiàn)場實際操作、施工的一些技術(shù)參數(shù)。復(fù)合土工膜材料尺寸為5.5m*50m，渠坡、齒槽、路緣石底部鋪設(shè)的土工膜共約16m，為使土工膜浪費減少到最低限度，在鋪設(shè)時先將土工膜按尺寸、匹幅鋪好，膜與膜之間不能有褶皺，每卷土工膜長度要比實際的長度要長，復(fù)合土工膜垂直于水流方向鋪設(shè)，膜與膜重合10進行焊接。在鋪每趟時將焊接接頭預(yù)留好后用剪刀剪斷。土工膜鋪好后要進行固定，土工膜的作用主要是防水，堅決杜絕用尖銳的材料固定，最好使用土、石頭或其它重物將其壓緊，以免被風(fēng)吹走。準備工作完成后進行土工膜的焊接，焊接工藝及控制參數(shù)根據(jù)試驗結(jié)論進行實施，先用封口機將最下層的土工布縫合，再用熱楔焊焊機對夾膜進行焊接，焊機溫度控制在300350。C范圍內(nèi)，行走速度控制在0.81m/min之間，溫度過高會導(dǎo)致土工膜被燙傷，溫度過低土工膜不能結(jié)合，導(dǎo)致焊縫不合格；焊機行走速度過快或過慢也會導(dǎo)致土工膜焊接不合格，夾膜焊縫檢測采用充氣法，并經(jīng)監(jiān)理工程師現(xiàn)場檢測，焊縫合格后將上層土工布用封口機縫合。鋪設(shè)好的復(fù)合土工膜由專人看管，防止被人為或機械刮傷，保持表面清潔。為方便施工人員行走，土工膜又不被破壞制作行走梯放在渠道坡面，根據(jù)實際施工情況進行移動，這樣即避免土工膜被破壞，又能使現(xiàn)場施工人員在坡面上行走，還得解決因土工膜被破壞所造成的經(jīng)濟損失和返工。2.4襯砌混凝土施工對于渠道工程來說，襯砌混凝土施工是最關(guān)鍵也是成本控制的主要環(huán)節(jié)。從質(zhì)量來分析，坡比為1：2，坡長14.5317.5m，厚度為10cm，混凝土板因溫度變化、切縫延遲等現(xiàn)象產(chǎn)生裂縫、平整度不好控制等缺陷。為消除這些問題并滿足國家現(xiàn)在機械化施工的性質(zhì)，渠坡混凝土施工采用了襯砌機進行施工、切縫采用了電動切縫機進行切縫，較好的控制了混凝土的通病。渠道襯砌機大面積施工和應(yīng)用在目前國內(nèi)除南水北調(diào)工程之外沒有其它工程大范圍應(yīng)用。目前就南水北調(diào)中線來說襯砌機生產(chǎn)廠家有很多，大規(guī)模生產(chǎn)的僅有山東、河南開封兩大產(chǎn)家，部分為施工單位自己研制生產(chǎn)，評價較好的是山東和德國合資生產(chǎn)的滑模襯砌機，在混凝土密度、厚度、平整度以及生產(chǎn)速度均超過了河南開封生產(chǎn)的以及各施工單位生產(chǎn)的襯砌機，但唯一一點就是價格要比其它廠家生產(chǎn)的機械高出45倍。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)南水北調(diào)工程中購買山東生產(chǎn)的襯砌機的施工單位僅有1/3，其主要原因還是高達150萬的設(shè)備費用使很大一部分施工單位不能接受。從技術(shù)角度分析，山東生產(chǎn)的襯砌機形式為滑模式，在混凝土的厚度控制、振搗保障、平整度控制以及120m/臺班生產(chǎn)速度上目前是沒有任何一個廠家能比，但也存在較大的問題。就此問題來講，混凝土的入倉和振搗可以滿足質(zhì)量要求，但收面、切縫工作以及最早的人工削皮不能滿足它的生產(chǎn)需要?；炷寥雮}可以增加混凝土水平運輸設(shè)備來滿足，振搗主要是靠兩側(cè)箱體的振搗棒進行振搗，每臺襯砌機的振搗棒多達30個，在加上滑模自重和機械本身自重，理論分析可以滿足混凝土密度要求，但仍有局部混凝土密度不能達到要求；混凝土收面工作不能滿足襯砌機的生產(chǎn)速度，主要原因關(guān)系到配合比和渠坡結(jié)構(gòu)，渠坡結(jié)構(gòu)為1：2或1：2.5，配合比要求塌落度為48cm，這樣混凝土襯砌速度過快很容易造成澆筑好的混凝土收面工作滯后造成初凝，無法進行收面，這樣就不能滿足混凝土糙率要求；混凝土澆筑速度過快也會使后期機械切縫工作不能跟進，混凝土水化熱不能很好的釋放產(chǎn)生裂縫。同樣河南開封生產(chǎn)的襯砌機最大極限為6080m/臺班，人工收面和機械切縫工作基本和混凝土澆筑速度相匹配，但澆筑后的混凝土密度、厚度、平整度等質(zhì)量不是很好。襯砌機的工況基本類似相同，混凝土布料都是由混凝土運輸車通過上料皮帶傳輸至運輸皮帶，運輸皮帶通過下料斗在桁架上行走將混凝土攤鋪至渠坡坡面，混凝土入倉塌落度控制在56cm，單趟鋪料時間為2,40,，下料小車行走速度控制在3.5m/min。在攤鋪砼的過程中用擋板將砼刮平并由后面的3臺振搗棒進行初步振搗，振搗時間為20，在砼布料時隨時檢查砼攤鋪厚度，攤鋪厚度必須比設(shè)計厚度厚34cm，有利于復(fù)振，在局部攤鋪不均勻的部位人工鋪料找平。 河南生產(chǎn)的襯砌機振搗主要是在布料完成后將襯砌機行走至鋪料段，從下至上用安裝在襯砌機上的高頻平板振搗器或振動棒進行振搗，平板振搗器安裝高差為2，上高下低，上部振搗器振搗后的砼高度要比下部振搗器面板高2cm，利用砼與振搗器的高差進行擠壓振搗，從而提高砼的密實度，單趟碾壓振搗時間為2，30，2，（坡長為14.53m），振搗設(shè)備行走速度控制在5.8m/min，根據(jù)坡面長度在適當增加振搗時間。振動小車從坡頂行駛至坡腳時，及時調(diào)整襯砌機高度，向下行走時不進行振搗，振搗工序重復(fù)2-3遍，振搗完成后將襯砌機行駛至下一段進行鋪料、振搗循環(huán)作業(yè)；山東襯砌機振搗主要是靠襯砌機本身的自重和四周箱體內(nèi)的振搗棒進行振搗，整個施工工序都要不河南襯砌機要快。 2.5、混凝土質(zhì)量控制綜上所述，襯砌混凝土在生產(chǎn)過程中根據(jù)實際配備的人員、設(shè)備情況進行調(diào)整澆筑速度，不能盲目的搶趕工期，不注重混凝土質(zhì)量。兩大廠家生產(chǎn)的襯砌機各有有缺點，很好的控制襯砌混凝土質(zhì)量只要從一下幾個方面進行控制：2.5.1、平整度平整度一般先從人工修坡工藝進行控制，再就是保溫板鋪設(shè)時用砂土或細砂找平進行控制，最難控制也是最容易出現(xiàn)問題的就是混凝土襯砌時的平整度控制，混凝土襯砌完成20min后抹光機進行工作，抹光機在坡面上的行走主要是靠渠頂絞車慢速絞動行走，絞動速度控制在3m/min，抹光機完成抹面后抹面工坐在抹面桁架上進行局部不合格面進行人工抹面。電動抹面機進行收面，局部不平整部位人工在進行處理。2.5.2、混凝土厚度混凝土厚度直接關(guān)系到項目成本問題，主要取決于坡面開挖時是否存在欠挖現(xiàn)象和襯砌機工作時的工況，據(jù)統(tǒng)計，目前90的襯砌混凝土施工中混凝土損耗約占1015的比例，是一個很驚人的數(shù)據(jù)，為能把損耗減低到最小程度，在混凝土施工過程中安排一個專人在混凝土趟鋪時用對混凝土的厚度量測，量測工具簡單易做，僅為一個鋼筋，然后標上刻度后進行量測，若發(fā)現(xiàn)超澆部分及時進行襯砌機高度的調(diào)整。2.5.3、混凝土密度混凝土密度也是建設(shè)單位最關(guān)心的一項指標，但唯一有弊病的就是混凝土設(shè)計密度遠遠大于規(guī)范要求密度，一定程度上很難達到要求。最初襯砌混凝土設(shè)計級配為二級配，混凝土密度為2380kg/m3，含氣量控制在4.55，后來修訂的有關(guān)機械化襯砌的施工規(guī)范中規(guī)定襯砌混凝土級配為一級配，混凝土密度仍為2380kg/m3，含氣量控制在4.55，砂石骨料沒有改變。從各種規(guī)范中查得含氣混凝土一級配控制在2320kg/m3，根本達不到要求。另一方面就是從混凝土拌和、運輸、布料以及現(xiàn)場振搗施工工藝要做好，否則更不會達到要求。提高混凝土密度要不從更換砂石骨料，要不將設(shè)計指標降低，按照國家發(fā)布的規(guī)范進行控制，提高現(xiàn)場施工工藝、振搗能力并不能改變本質(zhì)。2.5.4、混凝土養(yǎng)護混凝土養(yǎng)護工作非常重要，一時不注意混凝土就會產(chǎn)生裂縫，襯砌砼澆筑完成后的14h后鋪蓋塑料膜或草簾子或噴灑養(yǎng)護劑（根據(jù)當日溫度和砼的凝結(jié)情況可做適當調(diào)整），使砼不在強光下曝曬，進行灑水養(yǎng)護，保證砼面經(jīng)常濕潤防止砼發(fā)生裂縫，養(yǎng)護工作不少于28天，養(yǎng)護安排專人負責(zé)并做好相應(yīng)養(yǎng)護記錄。2.5.5、機械切縫切縫工作同養(yǎng)護工作一樣，為使混凝土產(chǎn)生的水化熱不能很好的釋放產(chǎn)生裂縫，切縫工作要跟進。砼切縫工作在砼澆筑完成2430h、砼強度達到1-5Mpa時用專用切縫機配行走軌道、絞車進行橫縫、縱縫的施工，橫縫、縱縫位置的確定是由測量隊現(xiàn)場測量放樣，切縫人員根據(jù)放樣單進行確定，用墨線標明。位置確定后進行切縫，切縫機的行走速