張黎月 夏平華

摘要:渠道現(xiàn)澆襯砌以其防滲效果好、使用壽命長、施工質(zhì)量便于控制等特點(diǎn),在渠道防滲方面深受青睞。為了保證現(xiàn)澆混凝土防滲渠道效果和耐久性,除了正確合理的設(shè)計(jì)以外,必須嚴(yán)格提高施工技術(shù)水平,選擇合適的機(jī)械設(shè)備也至關(guān)重要,以保證施工質(zhì)量,做到優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、安全。文章以南水北調(diào)某標(biāo)段渠道襯砌為例,探討了在施工過程中的相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)澆砼;渠道襯砌施工;機(jī)械;施工設(shè)備

中圖分類號:S274文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0163-03

一、工程概況

南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程渠道項(xiàng)目(S11)標(biāo)段工程位于河北省新樂市境內(nèi),長4900m,渠底寬20～21.5m,渠上口寬度為61.7m,渠深6.95m。總干渠過水?dāng)嗝娌捎锰菪螖嗝?過水?dāng)嗝媲卓v坡為1/25000、邊坡系數(shù)為1:2.5～1:3.0。渠道過水?dāng)嗝娌捎矛F(xiàn)澆混凝土襯砌,渠道襯砌砼厚度邊坡為10cm,底板為8cm,下鋪復(fù)合土工膜加強(qiáng)防滲。渠道襯砌砼建基面為砂壤土、壤土、細(xì)砂等。

二、施工設(shè)備的選擇及人員配備

(一)選用PMCQ650型渠道坡面襯砌機(jī)

渠道砼襯砌機(jī)采用洛陽麗銘機(jī)器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的PMCQ650型渠道坡面襯砌機(jī),對PMCQ650型坡面襯砌機(jī)進(jìn)行了局部技術(shù)改進(jìn),使其性能更加符合實(shí)際施工的需要。通過實(shí)踐證明,PMCQ650型大型渠坡襯砌機(jī)基本能滿足南水北調(diào)中線京石段S11標(biāo)的工程渠道砼襯砌施工需要,但襯砌機(jī)在初始運(yùn)行調(diào)試階段也出現(xiàn)了一些技術(shù)故障,通過不斷實(shí)踐摸索和改進(jìn),襯砌施工工藝逐漸趨于完善,砼襯砌質(zhì)量得到了有效控制和保障。

(二)確定了砼襯砌時輔助設(shè)備及人員配置

由于PMCQ650型渠道坡面襯砌機(jī)不帶削坡及振搗設(shè)備,需輔助人工用平板振搗器振搗密實(shí),不能真正起到機(jī)械化施工的要求。砼抹面、壓光、需全部人工完成。為確保襯砌密實(shí)度,加強(qiáng)砼的振搗,我們在振動碾壓小車上增設(shè)了兩根插入式振搗棒,這樣插入式振搗棒隨著振動碾壓小車的上下行走對砼進(jìn)行加強(qiáng)振搗,保證了砼的密實(shí)度。

該標(biāo)段渠道坡面斜長為22m,坡比為1∶2.5或1∶3,每12m設(shè)一道通縫,每4m設(shè)一道半縫,砼襯砌厚度為10cm,砼澆筑采用跳倉法施工,倉面寬度為12m。

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),每12m砼襯砌(約30m3砼)耗時2.5～3.0小時,倉面砼澆筑施工人員約為12人左右。其中泥工6人,襯砌機(jī)操作人員1人,輔助工4人,指揮1人。主要施工機(jī)械設(shè)備配備如下(一臺襯砌機(jī)施工時配備的設(shè)備):拌和站襯砌機(jī)砼攪拌運(yùn)輸車平板振搗器插入式振搗器土工膜焊接機(jī)、熱風(fēng)焊槍、砼切割機(jī)、地面抹光機(jī)、跳倉木模板、灑水車。主要施工人員配備如下(一臺襯砌機(jī)施工時配備的人員):電工、土工膜鋪設(shè)、焊接、砼振搗、抹面工、木工駕駛員、普工、割縫。

三、確定各相關(guān)參數(shù)

1.確定襯砌機(jī)的適宜工作參數(shù),包括襯砌機(jī)的工作速度、砼抹面參數(shù)及切縫時間等。

經(jīng)過實(shí)踐總結(jié)分析,我們得出了襯砌機(jī)適宜工作參數(shù)為:

生產(chǎn)能力——10～12m3/h;大車行走速度——5～10m/min(變頻調(diào)速);攤鋪小車速度——5～10m/min(變頻調(diào)速);布料小車速度——3～6m /min(變頻調(diào)速);每次攤鋪寬度——0.2～0.4m;攤鋪厚度——10～12cm;主皮帶速度——1.0m/s。

渠道襯砌砼表面抹面壓光是一道保證砼外觀質(zhì)量的重要工序,渠道砼抹面共計(jì)4遍,其第1、2、3遍采用地面磨光機(jī)抹面,第4遍采用人工完善收面壓光,抹面時要掌好時機(jī),并連續(xù)進(jìn)行,中途盡量不停歇。

襯砌砼半縫采用HLQ-18型砼切割機(jī)施工,切縫時為防止砼崩裂,要控制好切縫時的砼強(qiáng)度,切縫時砼強(qiáng)度控制在1～5MPa為宜。切縫前先用墨線彈出分縫位置,根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn),當(dāng)溫度為14℃～16℃時以30小時切縫為宜;當(dāng)溫度為22℃～28℃時,以20～26小時切縫為宜。

2.圖1是該標(biāo)段施工時部分砼入倉坍落度及溫度統(tǒng)計(jì)圖。根據(jù)該標(biāo)段的施工統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),結(jié)合砼抗壓試塊強(qiáng)度及現(xiàn)場的砼施工質(zhì)量分析,渠道襯砌砼坍落度宜控制在4～6cm,入倉溫度不能超過28℃為宜。由于砼襯砌坡面為10cm,底板為8cm,因此粗骨料最好用5～16.5mm,16.5～31.5mm兩級配為宜。

3.渠道削坡控制要點(diǎn)及土工膜的焊接性能參數(shù)。渠道削坡主要控制建基面的密實(shí)度及平整度。削坡時盡量不要擾動原基面。削坡時先用挖機(jī)對渠道開挖預(yù)留的保護(hù)層(厚30cm)進(jìn)行削坡至離襯砌基面10cm左右,然后人工拉網(wǎng)格線,從上至下削坡,當(dāng)遇到砂基時,進(jìn)行灑水浸透砂層,再修坡,以保證基面密實(shí),并用2m靠尺檢查削坡平整度。在人工削坡后,再用襯砌機(jī)的平板振動器及滾筒對基面進(jìn)行壓實(shí)及再次找平處理,滾壓遍數(shù)為2遍,然后再用10#槽鋼刮平。

土工膜鋪設(shè)主要控制土工膜的搭接寬度,焊縫質(zhì)量。根據(jù)總結(jié)出來的施工經(jīng)驗(yàn),土工膜焊接溫度與當(dāng)天氣溫有關(guān),一般控制在240℃～270℃間不等,焊接速度一般控制在2～2.5m/min左右為宜。土工膜鋪設(shè)好后應(yīng)自然松弛,與基面貼實(shí),不得出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象。

四、施工工藝流程

測量放樣-開挖樣槽-機(jī)械配合削坡-人工精削坡-坡面夯實(shí)修整-土工膜鋪設(shè)-土工膜焊接-模板支設(shè)-倉面驗(yàn)收襯砌-機(jī)試運(yùn)行-拌合站運(yùn)行-混凝土運(yùn)輸-襯砌機(jī)鋪料,滾壓、振搗-平板振搗器振搗-磨光機(jī)抹光、收面-人工抹面、出面-養(yǎng)護(hù)-切縫-養(yǎng)護(hù)。

五、機(jī)械襯砌比人工襯砌的優(yōu)勢

(一)與人工襯砌相比,渠道襯砌機(jī)施工砼質(zhì)量控制較好

由于機(jī)械砼襯砌時,砼的坍落度要求控制在4.0～6.0cm,既方便施工又能縮短砼的抹面時間。而采用人工溜槽施工時,砼坍落度宜控制在6.0～8.0cm,否則砼易在溜槽滯留,不易下料,造成施工困難。

由于人工施工時砼坍落度較大,造成砼的抗壓強(qiáng)度相對降低。PMCQ650型渠道襯砌機(jī)配有振動滾筒及振搗棒,加上人工平板振搗器配合振搗,相較于人工澆筑時單靠平板振搗器施工,砼密實(shí)度較高?，F(xiàn)場對渠道砼鉆芯取樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:機(jī)械襯砌的砼抗壓強(qiáng)度為:28.5MPa、27.8MPa;人工襯砌的砼抗壓強(qiáng)度為:23.5MPa、24.0 MPa。且機(jī)械施工的砼鉆芯試樣表面較光滑,無氣孔。由于PMCQ650型渠道襯砌機(jī)配有砼攤鋪、滾壓整平設(shè)備等,因此機(jī)械襯砌的砼表面平整度較好。

(二)機(jī)械砼襯砌相對于人工砼襯砌縮短了施工工期

由于機(jī)械砼襯砌自帶砼攤鋪設(shè)備,實(shí)現(xiàn)砼入倉、鋪料自動化等,而人工砼襯砌靠溜槽下料,砼攤鋪主要靠人工進(jìn)行,相較于機(jī)械砼襯砌,人工砼襯砌勞動強(qiáng)度大增。實(shí)踐證明,在正常情況下,機(jī)械砼襯砌12m×22m(厚10cm)坡面砼需用時2.5～3.0小時,倉面需12人。人工襯砌12m×22m(厚10cm)坡面砼需用時3.5～4.0小時,倉面需18人。采用機(jī)械襯砌砼每個臺班(按10小時計(jì))可澆筑4倉砼,而采用人工襯砌砼每個臺班按(10小時計(jì))只能澆筑2.5倉砼。

以1000m單側(cè)渠坡面砼襯砌來比較機(jī)械砼襯砌與人工砼襯砌工期進(jìn)度(每倉面按12m計(jì)),每天按2臺班計(jì),理論上機(jī)械砼襯砌每天能完成8個倉面,計(jì)96m,考慮天氣及機(jī)械故障等因素(不考慮砼建基面削坡進(jìn)度影響),14天能完成1000m單側(cè)渠坡砼襯砌。而人工每天完成5個倉面,計(jì)60m,考慮天氣影響等因素(不考慮砼建基面削坡進(jìn)度影響),20天能完成1000m單側(cè)渠坡砼襯砌。我標(biāo)段渠道襯砌單側(cè)長(包括渠底)共4.9×3km,以整個渠道襯砌來比較,機(jī)械襯砌比人工襯砌可提前4.9×3×(20-14)=88天完成。

(三)機(jī)械砼襯砌相對于人工砼襯砌節(jié)約施工成本,提高了經(jīng)濟(jì)效益

1.人工費(fèi)比較。機(jī)械襯砌倉面人員為12個,砼攪拌車司機(jī)3人、砼拌和站3人,一個臺班能澆筑4個倉面,機(jī)械砌襯澆筑一個倉面需人工工日:18/4=4.5工日。

人工襯砌倉面人員為18人,砼攪拌車司機(jī)3人,砼拌和站3人,一個臺班能澆筑2.5個倉面,機(jī)械砌襯澆筑一個倉面需人工工日:24/2.5=9.6工日。

每人每天工資按平均80元計(jì),則澆筑一個倉面人工費(fèi)能節(jié)約:(9.6-4.5)×80=408元。

2.機(jī)械費(fèi)比較。砼襯砌主要施工機(jī)械設(shè)備配備如下(一臺襯砌機(jī)施工時配備的設(shè)備):拌和站、襯砌機(jī)、砼攪拌運(yùn)輸車、平板振搗器、插入式振搗器、地面抹光機(jī)。

機(jī)械襯砌一個倉面砼需耗時10/4=2.5小時;人工襯砌一個倉面砼需耗時10/2.5=4小時。

則機(jī)械襯砌一個倉面砼比,人工襯砌節(jié)約機(jī)械費(fèi)為:

4.0×(106×3+2.89×2+3.1×2+11.0×3)-2.5×(50+106×3+2.89×2+3.1×2+11.0×3)=419.5元。

機(jī)械襯砌與人工襯砌砼相比,一個倉面可節(jié)約人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)827.5元。整個渠道4.9km襯砌可節(jié)約人工費(fèi)與機(jī)械費(fèi)為:(4900×3/12)×0.8275=101.368萬元。

六、渠道薄壁砼裂縫處理技術(shù)

在經(jīng)歷了2007年嚴(yán)冬后渠道襯砌砼,出現(xiàn)一些裂縫,且陰面較陽面多。

(一)裂縫產(chǎn)生的原因

初步分析如下:

1.該標(biāo)段渠道襯砌砼大部分設(shè)計(jì)未設(shè)保溫板,無防凍措施,直接在壤土或砂土建基面上襯砌混凝土。

2.由于2007年冬季溫度較往年低,特別是下了2次大雪,加上1次近十來天的連續(xù)降雨,使砼襯砌建基面含水量增大,在嚴(yán)冬時建基面發(fā)生凍脹現(xiàn)象。

(二)裂縫處理措施

1.對于縫寬≤0.2mm的裂縫進(jìn)行涂抹水泥基滲透結(jié)晶型防水材料進(jìn)行表面處理。(1)防水基面處理:1)除去浮灰、水泥浮漿、油垢和油脂等物,并用水沖洗干凈;2)空鼓、疙瘩以及起皮等疏松部位,將其鏟除,并用水沖洗;3)若表面較光滑,用鋼絲刷、砂磨機(jī)等工具將表面打磨粗糙后,再用水沖洗;4)必須用水充分浸透防水基面,而不可僅僅是表面濕潤;(2)料漿制備。根據(jù)待涂面積,確定水泥基滲透結(jié)晶型防水材料用量并稱重。按體積比水泥基滲透結(jié)晶型防水材料∶水=5∶2,確定用水量(受環(huán)境天氣影響,實(shí)際所配料漿應(yīng)以便于涂刷為度)。先將粉加入桶中,再加入水,盡量采用機(jī)械攪拌器,攪拌約三分鐘(攪拌均勻充分,無結(jié)團(tuán)、無干粉等;攪拌開始時感覺較稠,不可加水,加強(qiáng)攪拌后漿料會產(chǎn)生煎切變稀的現(xiàn)象)。在使用過程中料漿應(yīng)不時攪動,每次混合的料漿應(yīng)在25分鐘內(nèi)用完,使用過程中不得二次加水。料漿用量:以干粉計(jì)約1kg/m2;(3)在縫寬<0.2mm的裂縫混凝土表面直接涂刷,涂刷范圍為裂縫兩側(cè)各10cm,厚度約為1mm;(4)涂刷方法:將每次所拌料均勻涂刷到工作面上。涂刷的工具是專用半硬毛刷,采用圓形軌跡的方式涂刷,避免出現(xiàn)漏刷;(5)養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)的目的是促進(jìn)防水涂層的強(qiáng)度盡早體現(xiàn)、防止開裂、更好地滲透。養(yǎng)護(hù)以噴灑水霧為主,當(dāng)涂層固化到不會被灑水損壞時養(yǎng)護(hù)就可以開始,每天噴灑水霧至少3次(當(dāng)天氣炎熱干燥,水分散失快時,噴灑水霧的次數(shù)應(yīng)相應(yīng)增加,并應(yīng)采取遮蔭或以潮濕的麻布等保護(hù)措施),連噴3天以上。養(yǎng)護(hù)期間嚴(yán)禁采用不透氣的材料(如:塑料薄膜等)直接附于涂層上。禁止用污水、壓力水養(yǎng)護(hù)涂層,也不得用水浸泡養(yǎng)護(hù);(6)施工溫度。施工環(huán)境溫度不宜低于5℃,不宜高于40℃。拌好的物料應(yīng)在30分鐘內(nèi)用完,未用完的產(chǎn)品不得加水再用,施工過程中不能再次加水。

2.對于縫寬0.2<δ<0.4mm的裂縫進(jìn)行涂抹水泥基柔性防水材料進(jìn)行表面處理。(1)施工方法。施工時,混凝土表面必須清除疏松層、油污、灰塵等雜物,用鋼絲刷除浮塵后再用高壓水沖洗干凈,待混凝土面干燥后,將水泥基柔性防水材料的A與B組份按重量比1∶1的配比充分混合,攪拌均勻,涂抹時力求薄而均勻;(2)施工工藝。1)水泥基柔性防水材料涂抹前,基層混凝土強(qiáng)度應(yīng)不低于設(shè)計(jì)值的80%;2)基層應(yīng)平整、堅(jiān)固、潔凈,無浮塵雜物,不得有疏松、凹陷處;如果有油污、孔洞等要進(jìn)行清洗、修補(bǔ)處理;3)施工前,基層面要保持基本干燥,無大面潮濕時即可施工;4)水泥基柔性防水材料的攪拌必須用砂漿攪拌機(jī)或手提電鉆配以攪拌齒進(jìn)行現(xiàn)場攪拌,不能采用人工拌合。攪拌時間比普通砂漿要延長2～3分鐘,最好先預(yù)攪拌2分鐘,靜停2分鐘,再二次攪拌2分鐘以便充分?jǐn)嚢杈鶆?。一次不要攪拌太?根據(jù)抹灰速度進(jìn)行攪拌,攪拌好的砂漿要在2小時內(nèi)用完;5)施工主要采用人工抹面方法,在裂縫兩側(cè)各10cm范圍內(nèi)涂刷一遍,厚度2mm,表面應(yīng)壓實(shí)、抹平;6)水泥基柔性防水材料凝結(jié)后,進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)溫度不低于5℃;7)水泥基柔性防水材料未達(dá)到硬化狀態(tài)時,不得澆水養(yǎng)護(hù)或直接受雨水沖刷;7)未硬化的水泥基柔性防水材料應(yīng)注意保護(hù),不得使其挫傷、損壞、不得上人踩踏。若破損應(yīng)及時修補(bǔ)。

襯砌機(jī)不帶削坡、振搗設(shè)備故不能充分體現(xiàn)機(jī)械化施工的要求,施工時輔于人工用平板振搗器振搗密實(shí),因此設(shè)備使用性能還有待進(jìn)一步提高。