渠道衬砌机混凝土施工措施及应用

第Ｏ１期（总第３６８期）　［文章编号】１００９—２８４６（２０１３）０１－－００４８—０６　吉　林水利　２０１３年０１月　渠道衬砌机混凝土施工措施及应用　马继敏夏海峰　长春１３００３３）　（吉林省长泓水利工程有限责任公司，吉林［摘要］普通混凝土衬砌采用分仓支模、跳仓浇筑、人工摊铺及振捣的方法，人工消耗量大，工期较长，衬砌质量得　不到保障。渠道衬砌机对于大坡面衬砌施工具有一次性成型、摊铺厚度均匀、不漏震、振捣密实、平整度高等特点，　有助于提高施工效率和施工质量，降低施工成本，改善施工环境。本文从实践出发，系统的介绍了混凝土衬砌机的　实际应用。　［关键词］混凝土衬砌机；ＰＰ纤维混凝土；渠道衬砌　［中图分类号］ＴＶ　４３１　［文献标识码］Ｂ　混凝土摊平、振实、压光；电控系统作用为控制整　１　概述　混凝土衬砌机能一次性完成布料、振捣、提　浆、压光等整套边坡衬砌工作，适用坡比为１：２．５、　１：３，适用坡面长度１０—３Ｏｍ。摊铺厚度１Ｏ一　３０ｅｍ。具有　次性成型　、摊铺厚度均匀、不漏震、平　整度高等特点。混凝土衬砌机可以将混凝土布料、　摊铺、振捣、轧实布置在同＿台机架上，可随时调　机机械部分运转，实现自动化衬砌。　２　工程概况　输水总干渠坡面采用渠道衬砌机现浇８ｃｍ厚　ＰＰ纤维混凝土板护砌，　混凝土浇筑完成后采用机　械切缝　切缝后混凝土板的规格１×＿ｌｍ，渠道横缝　和纵缝缝宽１．ｃｍ。分缝填料上部采用聚硫密封胶　（明渠专用），下部选用聚乙烯泡沫板填充。混凝土　整坡度和摊铺厚度，满足坡面坡比和混凝土厚度　的设计要求，简单实用。适用于大面积衬砌＿作业。　衬砌机主要结构包括大车行走系统、主机桁　板块下铺一层复合土工膜（两布一膜．）进行防渗。　为增加边坡混凝土板的抗滑稳定性。在坡脚设有　架系统、主机桁架升降系统、上料输送机、布料系　统、摊铺衬砌系统、电控系统。大车行走系统用于　拖动整套衬砌机沿渠道移动，实现渠道连续衬砌　作用；主机桁架系统为沿渠道坡面布置的桁架，桁　现浇混凝土脚槽，脚槽底宽０．３ｍ，顶宽０．５ｍ。深　０．５ｍ。渠顶设有宽０．２ｍ，高０．３ｍ，长１ｍ的现浇混　凝土板块封顶。　架上布置有上下轨道，用于行走布料小车与摊铺　小车：主机桁架升降系统为主机桁架与大车行走　系统联接的支腿。通过支腿的伸缩．可以调整桁架　３施工环境及条件分析　由于本工程处于北方寒冷地区，坡面较长，常　规分块支设模板浇筑混凝土方法存在着骨料堆　积、振捣不均、表面平整度达不到规范要求等现　与渠道坡面的高低距离。实现不同混凝土厚度的　衬砌：上料输送机作用为将拌和站运来的混凝土　转运到布料系统；布料系统包括布置在主机桁架　系统上部的胶带输送机、布置在主机桁架系统上　象，且渠顶宽度较窄，混凝土运输车辆无法在渠顶　行走，采用普通混凝土机械施工难度较大，因本工　程渠道坡比变化不大，渠底宽度较大，所以适合于　混凝土衬砌机浇筑。　部轨道上的布料小车、布料小车牵引系统，其作用　为将上料输送机运来的混凝土基本均匀的布置在　渠道坡面上：摊铺衬砌系统的作用为将坡面上的　本段渠道的主体土方填筑是在２００７年下半　［收稿日期］２０１２—１０—２２　【作者简介］马继敏（１９７８一）．女．吉林德惠人，工程师，现从事水利水电工程建设与管理工作。　４８—．　—．吉林水利　渠道衬砌机混凝土施工措施及应用　马继敏等　２０１３年Ｏ１月　年完成的，经过一段时间的沉陷及过水试验，个别　地段变形较大．在施工前需要对坡面重新进行处　统．保证渠道衬砌机的正常使用。　雨季对土坡施工影响较大，所以在坡面处理　理。渠道衬砌机的施工工艺要求较高，所以施工前　要严格培训专业人员，设专人操作混凝土衬砌系　完毕后应及时进行混凝土衬砌，以免造成土坡的　冲刷。　施工准备　施工放样　Ｉ　ｌ混凝土原材料检验Ｉ　ｌ配合比设计试验　坡面削坡　Ｉ　ｌ　材料供应　Ｉ　Ｉ配合比检验调整　土工膜铺设　Ｉ　ｌ　混凝土搅拌　基准线设置　Ｉ　ｌ　混凝土运输　布料机就位卜—叫　混凝土布料　衬砌机就位卜———叫混凝土振捣（碾压）　电动抹光机就位卜－——＿叫混凝土抹面压光　放线标注　混凝土养护卜—————｛　养护机具就位　工　混凝土切缝　ｌ　ｌ　缝面清理　混凝土填缝卜————　填料配置　－切缝机就位　质量检测　竣工验收　少各施工区及施工队之间相互影响。保证各工序　４施工工艺流程　达到连续施工、工序间形成流水作业。　５．２施工测量　根据设计图纸提供的数据．放出输水干渠的　５　施工措施　５．１　施工准备　轴线，在轴线上按照地形的起伏变化点直接测出；　横断面按照桩号每１０米测一条。地形起伏变化较　大的部位再增加断面．图纸设计的断面桩号必须　施工人员首先到现场进行勘察．摸清工程场　测量，便于对设计工程量校核。需在实地放出控制　地情况，收集施工需要的各项资料。　根据查勘施工现场，研究制定现场的详细施　开挖轮廓的坡顶点、转角点或坡脚点，并用白灰撒　线以利于机械开挖作业。　工方案，绘制施工总平面布置图，安排施工顺序，　提出需用施工机具、劳动力计划。　各个施工队分别配有专业人员和设备，项目　部实施整体项目施工总协调、调度和技术管理．减　当渠道土方按设计要求开挖及回填完毕后，　对渠道进行精确放样，采用全站仪按照开工前监　理工程师给定的坐标基准点，对渠道边坡进行订　桩，挂线，并采用人工对其边坡进行精确修整。　—．４９—．　吉林水利　渠道衬砌机混凝土施工措施及应用　马继敏等　２０１３年０１月　５．３渠坡处理　由于本标段为渠道衬砌．且渠道经自然沉陷　及过水冲刷，渠坡个别部位变形严重，而混凝土衬　砌机对渠坡的平整度及干密度要求非常严格．所　以，在混凝土衬砌正式开始前，将对原有渠坡进行　统一测量放样，对渠坡满足不了设计要求的部位　进行处理，对于需要进行填筑的部位，采用人工夯　实的办法将填筑部位夯实至设计干密度，然后采　用ＴＭ７０００修整机先进行修整，但要求设备在坡面　行走或工作时要注意保护层的预留，不能将坡面原　土破坏。修整机修坡完毕后，人工进行坡面修整，　根据测量放样单进行加密控制坡顶高程、坡面高　程、平整度和渠底的开挖高程。修坡时随时检查超　欠挖进行修补，将平整度控制在￣５ｍｍ，使用２ｍ靠　尺进行检查。严格控制渠顶高程，坡面高程，平整　度。　５．４复合土工膜铺设及混凝土脚槽浇筑　准备工作完成后进行土工膜的焊接．焊接工　艺及控制参数根据试验结论进行实施，先用封口　机将最下层的土工布缝合，再用ＺＰＲ－－２１０Ｖ型土　工膜热焊机对夹膜进行焊接，焊机温度一般控制　在３００￣Ｃ一３５０ｃ【＝问不等。焊接速度一般控制在　１．５—２Ｉ　ｉｎ左右为宜。第一幅土工膜铺好后，将　需焊接的边翻叠（约６０ｃｍ宽），第二幅反向铺在第　一幅膜上，调整两幅膜焊接边缘走向，使之搭接　１０ｃｍ。夹膜焊缝检测采用充气法，并经监理工程师　现场检测合格后，采用封口机对上层土工布进行　缝合。　脚槽混凝土采用６ｍ。混凝土搅拌罐运输。浇筑　混凝土时，从低处开始，逐层升高，并采取措施保　持水平分层，防止混凝土向低处流动，混凝土平仓　采用人工平仓，振捣采用１．１ｋｗ插入式振动器　（５０ｃｍ）振捣。人工抹面压光。入仓的混凝土应及时　平仓振捣，不得堆积。每层浇筑厚度应控制在３０ｃｍ　左右，振捣时间宜在１０－＿２０ｓ，否则混凝土表面浮　浆较多容易产生收缩裂缝。　５．５渠道衬砌机及其附件的安装　衬砌设备属大型机械设备，跨点移运搬运时　必须拆开运输，尤其桁架必须分段拆开，当设备闲　置时，应在其底部加垫木支稳垫实，以防变形。　在混凝土衬砌施工前将基准线测放出来，铺　设两条１０＿－２Ｏｍ长的轨道，调直整平待用。轨道安　装时，必须保证基础高低一致，轨道中心与渠道参　一５Ｏ一　照点距离一致，轨道中心之间水平、高低距离统　一，轨道选用不小于２４ｋｇ钢轨，枕木间距５０ｃｍ。枕　木长度不小于８０ｃｍ。　先把升降器位置调至最大处。用两只吊钩分　别在坡顶、坡底起吊主桁架，用两台吊车分别在渠　底和渠坡同时起吊（２５ｔ和１６ｔ各一台），将大车行　走轮箱放置于预先铺设的轨道上．与主机桁架组　装，紧固支腿调节装置。主桁架拼装完成后，放置　于预先调平的轨道上，接着安装主输送带和布料　小车，输送带粘接完成后，开抬安装摊铺小车及振　捣、碾压、抹面系统，最后完成整车的控制系统，并　做好各部位的安全防护设施和限位装置。　５．６渠道衬砌机调试　５．６．１机械调试　１）桁架长短调整。按照施工坡长并根据桁架的　具体尺寸进行组合。组合后的桁架必须重新测量　挠度，以满足施工要求为准。　２）机架高低调整。衬砌设备在桁架两端分别装　有两台蜗轮升降器，可根据需要调整桁架高度，如　坡顶或坡底两侧高低不一致．可通过切断一侧升　降机电源，通过另一台升降机的升降调平。　３）牵引钢丝绳松紧调整。卷扬机是靠缠绕在　滚筒上钢丝绳产生摩擦力实现回转运动，从而带　动布料小车、摊铺小车进行往复运动，以达到工作　目的。钢丝绳不宜过紧或过松，以不在滚筒上打滑　为宜，可通过调节松紧机械以满足要求。　４）摊铺机调整。根据衬砌厚度，调整摊平绞龙　底部高低，使其与振动压光辊部高差相适应，即摊　铺绞龙摊平，的混凝土能被振实且振实后的混凝　土基本没有余量或很少余量。因为混凝土级配和　塌落度不同，需要操作工根据现场情况调整，以达　到最佳效果。　５　６　２　宅专调斌　１）电气系统总功率为３９ｋＷ，引入电源线（铜　芯线）的横截面积不得小于１６ｍｚ，因控制系统采用　变频调速。所以在引入电源进线时，在进线端线路　上禁止装设漏电断路器。否则变频器不能正常工　作。　２）为控制柜接人电源后，要逐步检查各部运　行是否和控制方案一致，待各部位检查正常后再　整机运行。否则会造成机器严重损害。　３）电气控制系统中，布料小车、铺料小车采用　自动往复运行，调整限位开关位置，以调整布料机　吉林水利　渠道衬砌机混凝土施工措施及应用　马继敏等　２０１３年０１月　及摊铺机行程。　结合衬砌混凝土的厚度通过生产性试验确定　５．６．３调整结束后。进行整机联动试车　施工参数，本工程ＰＰ纤维混凝土衬砌厚度为　经整机联动试车确认无误后。进入施工作业　８ｅｍ，按此厚度确定混凝土坍落度控制在４—６ｃｍ，　面。　单趟铺料时间为１—２ｍｉｎ．下料小车行走速度控制　５．７混凝土衬砌施工　在１２ｍ／ｍｉｎ。　５．７．１衬砌参数设定　衬砌机主要技术参数　５．７．２混凝土搅拌及运输　继续工作。如发现皮带跑偏，应及时停机进行调　、本标段混凝土衬砌主要分两段。分别为桩号　整。　０十５２３—２十４ｏ０和桩号３＋８００—８＋ｏｏ０段，由于衬砌　启动布料小车牵引卷筒。通过布料小车来回　混凝土水平运输采用混凝土搅拌罐，不必考虑运　移动将混凝土布置到渠道坡面上。单趟铺料时间　距问题。所以衬砌混凝土施工设一固定混凝土搅　为１—２ｍｉｎ。布料小车行走速度控制在１２ｍ／ｍｉｎ。　拌站。位置在桩号３＋８００处。　５．７．４混凝土摊铺及振捣　本工程ＰＰ纤维混凝土的搅拌设备采用ＪＳ７５０　启动预振装置，启动摊铺机摊平绞龙，通过绞　型强制式混凝土搅拌机．水平运输采用６ｍ，混凝土　龙将渠道坡面上的混凝土摊平，同时启动摊铺机　搅拌罐运输。砼板采用一级配混凝土，聚丙烯纤维　牵引卷筒，使摊铺绞龙连续摊平混凝土。在砼布料　的长度为２０ｍｍ．混凝土中聚丙烯网状纤维掺量为　时随时检查砼摊铺厚度．摊铺厚度必须比设计厚　０．９ｋ￣ｍ。，投料过程：先投入碎石，然后投入纤维，再　度厚３—４ｃｍ，有利于复振，在局部摊铺不均匀的部　投入砂子搅拌两分钟，使纤维充分打开，然后投入　位人工铺料找平。在布料完成后将衬砌机行走至　水泥和水搅拌均匀即可。搅拌时间：采用强制式搅　铺料段，用安装在衬砌机上的振动压光辊进行振　拌机拌和，搅拌时间为２—３ｍｉｎ即可。边坡衬砌混　捣，振动压光辊安装高差为２ｅｍ，上高下低，上部振　凝土的坍落度初步确定为４—６ｃｍ。　动压光辊振捣后的砼高度要比下部振动压光辊面　衬砌混凝土外加剂选用ＤＨ３Ｇ高效减水剂和　板高２ｅｍ，利用砼与振捣器的高差进行挤压振捣．　ＤＨ９引气剂，掺量分别为０．６％和０．５／１０　０００，以满　从而提高砼的密实度，单趟碾压振捣时间为２—　足抗冻抗渗设计要求和改善混凝土拌和物的和易　３ｍｉｎ，振捣设备行走速度控制在５．８ｍ／ｍｉｎ．根据坡　性和粘聚性，外加剂宜采用后掺法掺人。以液体形　面长度在适当增加振捣时间。振动压光辊从坡顶　式掺加。　行驶至坡脚时，及时调整衬砌机高度，向下行走时　５．７．３混凝土布料　不进行振捣。振捣工序重复２—３遍，振捣完成后　调整衬砌设备两端的升降装置。使振动辊与　将衬砌机行驶至下一段进行铺料、振捣循环作业。　渠道坡面距离达到要求厚度的距离，通过移运摊　５．７．５混凝土压光　铺机，多点测量。衬砌厚度的控制是由衬砌机的液　衬砌成型后的混凝土利用工作台车在混凝土　压升降支腿和内置的模板进行调节控制，轨道的　初凝前约２小时后，混凝土表面水分稍散失，采用　铺设的纵坡比率与渠道的纵坡比率一致，在衬砌　圆盘抹光机进行粗抹面。首次抹面时。混凝土表面　过程中经常检查衬砌厚度。如厚度有误差及时进　还比较稀软，尽量从下而上进行。抹面机的适易高　行调整。　度以刚好接触到混凝土表面为好．在向下放抹面　启动前，根据位置移动大车，将设备移动到需　机时，边转动磨盘边向下降落，不可放到位后再开　要衬砌渠道位置，启动主机胶带机及上料胶带机．　动转盘，这样电机不易转动，会导致烧毁电机。抹　然后通过罐车开始上料，要注意控制上料速度，严　光机每次移动间距为２／３圆盘直径．在连续作业时　禁放料过多将皮带机压死造成皮带机其他部位损　能保证不发生漏抹、表面均匀一致为宜。等混凝土　坏，如出现放料过多压死，应及时停机清理后方可　初凝后终凝前，再由人工压实抹光３遍成活。混凝　一５１—　吉林水利　渠道衬砌机混凝土施工措施及应用　马继敏等　２０１３年Ｏ１月　土表面平整度控制在５ｍｍ／２ｍ以内为主要控制指　度、混凝土坍落度、混凝土压实及抗冻强度指标进　行质量检测，检测质量标准参照《渠道混凝土衬砌　标。　５．７．６质量检测　机械化施工技术规程》。经监理、设计、业主及施工　方的联合抽检，施工质量结果能够满足设计和规　现场混凝土衬砌对混凝土强度的检验，以在　混凝土浇筑地点制备并与结构实体同条件养护的　试件强度为依据。对混凝土表面平整度、混凝土厚　范要求。现场抽检检测结果见表：　现场抽检检测结果表　５．７．７混凝土养护　和内置的模板进行调节控制，轨道的铺设的纵坡　比率与渠道的纵坡比率一致。　在衬砌过程中经常检查衬砌厚度．每衬砌１２ｍ　由于衬砌混凝土属于薄板结构，抗裂要求较　高，砼浇筑完毕后，应及时洒水养护，以保持砼表　面经常湿润．保证砼在规定龄期内达到设计强度。　并防止产生收缩裂缝。一般在砼浇筑完成１２—　１８ｈ后开始养护，但炎热、干燥气候下应提前开始。　对一般浇筑层连续养护至上一层混凝土浇筑前　止，对较长暴露面一般部位养护２８天，重要部位　不少于２８ｄ。有特殊要求的部位按监理工程师的要　测量人员校核一次衬砌高程、衬砌坡面上下口的　位置和衬砌导轨的高程、位置，以保证衬砌厚度和　衬砌位置满足设计要求，如厚度有误差及时进行　调整。具体方法：在衬砌机在待衬砌段定位后。铺　料前沿布料机每隔２ｍ用直尺检查一点，确保厚度　误差在±５％以内。　６．２平整度控制　求适当延长养护时间。　混凝土表面平整度应控制在５ｍｍ／２ｍ以内，衬　６质量控制要点　６．１厚度的控制　砌结束后用２ｍ靠尺检查，发现超限时在人工抹面　时处理。　６．３机械切缝　由于衬砌机上下行走系统控制整个衬砌混凝　土坡面的控制。因此衬砌行走系统对于控制衬砌　切缝要掌握好时间，不能过早也不能过晚。砼　切缝工作在砼浇筑完成１８—３Ｏｈ，或砼强度达到１—　５Ｍｐａ时用专用切缝机进行横缝，纵缝的施工，位置　确定人准确。横缝，纵缝的缝宽，缝深严格按设计要　厚度起到至关重要的作用。衬砌机在行走过程中　会产生垂直于坡面的压力，该压力不仅使衬砌坡　面混凝土的厚度发生变化，并且会使衬砌机上下　导轨发生位移。将改变衬砌坡面上口和下口的位　置。衬砌厚度的控制是由衬砌机的液压升降支腿　求进行切缝，在切缝过程中不断抽查缝深，缝宽，发　现不合格的及时进行切缝机的调整。　６．４渠道混凝土浇筑质量检查项目和要求　一５２—　吉林水利　渠道衬砌机混凝土施工措施及应用　马继敏等　２０１３年０１月　６．５　渠道混凝土浇筑技术要求和外观质量检测项　可随时调整坡度和摊铺厚度，确保了渠坡中间部　目　分的衬砌厚度，同时布料、摊铺、压捣、压光互不影　响，生产效率高，振捣密实、均匀，表面平整度好，　７　结束语　节省劳动力，其主要技术参数、综合性能非常适用　于大规模的渠道衬砌施工要求。渠道衬砌机的应　渠道衬砌机为整体钢架结构，将混凝土布料、　用，获得了施工进度快、质量优、效率高的良好效　摊铺、振捣、压光布置在同一台机架上，大幅度的　果，取得了较好的经济效益和社会效益。口　降低了成本，机架高度采用电动调节，省时，省力　（上接第３７页）　３．５底板稳定计算’　Ｃ　＝１．１。经计算Ｋｃ＝１３≥［Ｋｃ］＝３．００，所以，抗滑稳定　本工程中的地质条件较好，属于岩基．所以在　满足要求。　抗滑稳定计算时采用岩基上的坝底板沿基础底面　的抗滑稳定进行验算。岩基上的橡胶坝底板是否　４　结语　会发生沿地基表面的水平滑动，采用“单一安全系　数计算公式”计算，公式如下：　国外橡胶坝的发展以及橡胶坝在中国应用４０　＝　（４）　多年的具体实践表明，橡胶坝不论在发达国家，还　是在发展中国家都具有很强的实用价值和广泛的　表２　ｒ、Ｃ　值（岩石地基）　适用性。但是我们对这一新技术的掌握和认识还　不够，在推广应用中，还须不断总结经验，重视设　计合理、选点适当，改进制造工艺，提高坝袋质量，　降低坝袋造价，创造出新型结构，扩大适用范围，　使它为加快水利、水电、水运建设发挥更大的作　用。口　参考文献：　式中：厂为坝基底面与岩石地基之间的抗剪断　【Ｉ］陆吾华，黄瑞森．橡胶坝［Ｍ］．北京：中国农业科技出版社，１９８９．　摩擦系数；∑Ｇ为作用在坝底板上的全部竖向荷载　［２］陆吾华，候作启．橡胶坝设计与管理［Ｍ］．北京：中国水利水电出　版社．２００６．　之和，ｋＮ；Ａ为坝基础底板底面的面积，ｍ　，本设计　［３］高本虎．橡胶坝工程技术指南［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，　中按单宽面积计算；Ｃ　为坝基底面与岩石地基之间　２００６．　的抗剪断粘结力，ｋＰａ；∑Ｈ为作用在坝基上的全部　［４］李波，魏东尧，李寿清等．蒲河仲官村橡胶坝工程设计［Ｊ］．黑龙　水平向荷载，ｋＮ；厂和Ｃ　按表２的规定计算，厂＝１．１，　江水专学报，２００３．３０（３）：７８—７９．　一５３—