1.前言

　　2011年中央1號(hào)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(jìn)經(jīng)濟(jì)長期平穩(wěn)較快發(fā)展和社會(huì)和諧穩(wěn)定，奪取全面建設(shè)小康社會(huì)新勝利，必須下決心加快水利發(fā)展，大力加強(qiáng)水利建設(shè)，突出強(qiáng)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(jìn)和推廣應(yīng)用力度。大型渠道混凝土機(jī)械化襯砌已在南水北調(diào)項(xiàng)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(diǎn)。但國內(nèi)研制生產(chǎn)的襯砌設(shè)備多適用中短坡(5～15m)和長斜坡(13～29m)，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(jìn)中小斷面機(jī)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(jī)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(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))和5個(gè)國營農(nóng)、林、牧場，灌區(qū)總土地面積205.43萬畝，設(shè)計(jì)灌溉面積101.08萬畝，為大Ⅱ型灌區(qū)工程。設(shè)計(jì)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(gè)灌區(qū)分5個(gè)灌溉渠系，分別為高干渠、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(huì)綜合效益顯著，特別是對發(fā)展海南省西部經(jīng)濟(jì)，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(jī)械襯砌技術(shù)的引進(jìn)及設(shè)備改造、試驗(yàn)過程

　　3.1大型渠道混凝土襯砌設(shè)備簡介

　　渠道襯砌機(jī)是為進(jìn)行長距離、大斷面的渠道襯砌施工而開發(fā)的一種機(jī)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(jī)械化、智能化、自動(dòng)化連續(xù)作業(yè)的施工機(jī)械。它先用修平機(jī)平整渠道斷面，然后用混凝土鋪砌機(jī)攤鋪混凝土、平整、搗實(shí)，繼而處理接縫、抹面和養(yǎng)護(hù)等完成混凝土襯砌。 襯砌設(shè)備主要由行走裝置、升降裝置、布料系統(tǒng)、振動(dòng)裝置、滑模成型裝置、電控系統(tǒng)等部分組成。

　　3.2試驗(yàn)標(biāo)段的技術(shù)參數(shù)

　　大廣壩灌區(qū)昌江干渠II標(biāo)段全長22.36km，其中明渠長19.04km，工程渠道級(jí)別為4級(jí)，設(shè)計(jì)流量為10.89～4.46m3/s，加大流量13.07～5.58m3/s，設(shè)計(jì)坡降1/6000。設(shè)計(jì)渠道斷面為梯形斷面，渠底寬1.5～2.5m，渠深2.4～3.0m，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(jī)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(yàn)標(biāo)段現(xiàn)場實(shí)際情況，經(jīng)與設(shè)備研制單位探討，按照試驗(yàn)段參數(shù)進(jìn)行針對性改造，設(shè)計(jì)初稿完成后委托機(jī)械生產(chǎn)廠家進(jìn)行加工并運(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試和改裝，然后投入使用。

　　1、由于實(shí)驗(yàn)標(biāo)段設(shè)計(jì)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(jī)的攤鋪系統(tǒng)進(jìn)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(jì)渠道標(biāo)準(zhǔn)斷面要求在邊坡上設(shè)置齒槽，為了能夠提高機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)原理，渠道修坡機(jī)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(jìn)行粗修，修整螺旋再進(jìn)一步精修，同時(shí)齒槽銑刨裝置會(huì)開挖出設(shè)計(jì)圖紙要求的齒槽。

　　3.4機(jī)械化襯砌施工試驗(yàn)

　　3.4.1施工準(zhǔn)備

　　1、施工人員配置

　　組建一個(gè)襯砌機(jī)襯砌作業(yè)隊(duì)，設(shè)施工負(fù)責(zé)人一名、技術(shù)、測量、試驗(yàn)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(jī)械設(shè)備

　　擬投入機(jī)械襯砌設(shè)備1套，砼罐車2臺(tái)、發(fā)電機(jī)1臺(tái)，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(yàn)和施工的設(shè)備進(jìn)行檢測和試運(yùn)行，如不符合要求，應(yīng)予更換或調(diào)整。

　　3.4.2主要施工工藝

　　1、修坡前準(zhǔn)備工作

　　⑴修坡機(jī)修坡前先利用挖掘機(jī)開挖渠槽，在開挖過程中嚴(yán)格控制施工坡比。并預(yù)留好保護(hù)層的厚度，一般預(yù)留3-5cm。杜絕出現(xiàn)超挖現(xiàn)象。

　　⑵渠槽開挖完成后先進(jìn)行測量放樣，將導(dǎo)軌的平面位置和底標(biāo)高在現(xiàn)場標(biāo)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п型結(jié)構(gòu)，每根導(dǎo)軌兩端各開兩個(gè)孔，利用4根30cm長的道釘打入地面以下進(jìn)行固定。導(dǎo)軌的長度分為2m和1m長，安裝導(dǎo)軌時(shí)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(jìn)行鋪設(shè)，導(dǎo)軌之間采用承插式連接。

　　2、修坡機(jī)修坡

　　修坡機(jī)啟動(dòng)之前先利用電纜將修坡機(jī)控制箱與移動(dòng)發(fā)電機(jī)連接，接通電源，通過坡比調(diào)節(jié)裝置調(diào)整好修坡機(jī)坡比，使其達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙要求的1：1.5的標(biāo)準(zhǔn)坡比，然后啟動(dòng)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(jì)值。

　　銑刨體先對開挖的渠槽邊坡進(jìn)行粗略修整，將坡面上預(yù)留的保護(hù)土層全部打松，修整螺旋對渠槽邊坡再進(jìn)一步精修，將坡面上打松的虛土全部旋至渠底，同時(shí)齒槽銑刨裝置開始工作，開挖出符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的齒槽。行走裝置在導(dǎo)軌上沿渠道長度方向行走，帶動(dòng)整個(gè)修坡機(jī)向前進(jìn)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(shí)調(diào)節(jié)升降裝置，整體抬高修坡機(jī)滾軸，分層進(jìn)行修整，直至修出的坡面達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)坡面為止。修坡完成之后及時(shí)將齒槽和坡面上殘留的少量虛土及時(shí)清理至渠底，利用挖機(jī)配合人工將虛土及時(shí)清理至渠槽外。

　　3、攤鋪機(jī)攤鋪坡面混凝土

　　將混凝土襯砌機(jī)安裝在導(dǎo)軌上，通過坡比調(diào)節(jié)裝置按照設(shè)計(jì)要求1：1.5調(diào)整好襯砌機(jī)的坡比。接通主電源，調(diào)試各工作裝置正常工作，利用電動(dòng)升降裝置調(diào)整襯砌機(jī)的高度，將混凝土襯砌厚度調(diào)整至設(shè)計(jì)7cm厚度值。坡比和厚度調(diào)整完成后準(zhǔn)備進(jìn)行攤鋪混凝土施工。

　　4、抹光機(jī)抹面

　　混凝土攤鋪完成后開啟抹光機(jī)。首先，將混凝土抹光機(jī)安裝在導(dǎo)軌上，通過坡比調(diào)節(jié)裝置調(diào)整好抹光機(jī)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(dòng)升降裝置將抹光機(jī)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(dòng)抹光機(jī)向前行走。抹光機(jī)上附帶的抹光盤直徑為1m，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并沿主機(jī)架在坡面上下移動(dòng)，對攤鋪成型的混凝土提漿抹面。抹光機(jī)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(jī)抹面完成后待混凝土初凝后覆蓋土工布并灑水養(yǎng)護(hù)。抹光機(jī)結(jié)構(gòu)大樣圖見圖4。

　　5、切縫機(jī)切縫

　　坡面混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的50%以上時(shí)開始切縫施工。切縫前將混凝土切縫機(jī)安裝在支架上，人工推動(dòng)支架將切縫機(jī)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(dòng)卷揚(yáng)機(jī)牽引切縫機(jī)沿機(jī)架由渠頂向渠底方向行走進(jìn)行切縫。切縫完成后再利用卷揚(yáng)機(jī)拉至渠頂，人工推動(dòng)支架到達(dá)下一切縫點(diǎn)。

　　切縫機(jī)采用普通混凝土切縫機(jī)。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(gè)鋸片重疊使用，切出符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的橫縫。切縫完成后及時(shí)覆蓋土工布繼續(xù)灑水養(yǎng)護(hù)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度為止。

　　3.5機(jī)械化襯砌施工效果

　　大廣壩灌區(qū)昌干Ⅱ標(biāo)采用機(jī)械化襯砌施工，節(jié)省了大量勞動(dòng)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(jī)械化襯砌的渠道混凝土厚度均勻，表面光滑、平整，達(dá)到混凝土內(nèi)實(shí)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Ⅱ標(biāo)成功引進(jìn)機(jī)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(yàn)，且該套設(shè)備支腿部位全部采用液壓千斤頂支撐，隨時(shí)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(gè)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(jī)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(qiáng)我國水利行業(yè)的實(shí)力，也將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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