《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》是中國水利水電第十一工程局有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是高海成、余良碧、張玉波；適用範圍是長距離平面薄壁混凝土襯砌施工，混凝土厚度不大於30厘米，襯砌坡度不陡於1:2，以大型渠道過水斷面和外坡混凝土護砌施工為主，要求現場具備混凝土罐車通行及向澆築機受料的場地條件。
《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》主要的工法特點是：能適應渠道襯砌坡長變化；能適應渠道坡比變化；經濟實用。
2009年10月19日，《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2007-2008年度國家一級工法。
基本介紹
- 中文名：振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法
- 工法編號：GJYJGF086-2008
- 完成單位：中國水利水電第十一工程局有限公司
- 主要完成人：高海成、余良碧、張玉波
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家一級工法（2007-2008年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
振碾式渠道混凝土澆築機是中國水電十一局為解決所承攬的南水北調中線總乾渠明渠工程中的施工難題而自行研製生產的一種渠道混凝土襯砌設備。南水北調中線京石段應急供水工程滹沱河倒虹吸工程是中國水電十一局在南水北調中線先期承攬的開工項目之一。2005年底，在倒虹吸主體工程完工的基礎上，項目部開始著手出口連線渠道施工。通過學習和考察，項目部擬定了一套採用振碾式渠道襯砌機進行總乾渠渠道混凝土襯砌的施工方案。2006年初，項目部開始進行渠道襯砌試研製及生產，於2006年5月18日在滹沱河倒虹吸出口連線渠道開始了第一塊渠坡混凝土襯砌試驗，取得成功。在隨後套用和最佳化改進過程中，渠道混凝土襯砌設備性能不斷完善，在此基礎上總結形成了《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》。
工法特點
《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》的工法特點是：
⒈振碾式渠道混凝土澆築機是一種集混凝土布料、攤鋪、振搗、整平功能於一體的綜合型渠道混凝土澆築設備，同時能實現渠坡、渠底相互使用。
⒉振碾式渠道混凝土澆築機能適應渠道襯砌坡長變化，主桁架通過標準節和拼湊節組成，可滿足28米以內不同襯砌長度的施工需求。
⒊振碾式渠道混凝土澆築機能適應渠道坡比變化，主桁架兩端與水平節連線時，採用軸銷連線與縱向法蘭連線相結合的方法，當需要改變邊坡係數時，只要改變縱向法蘭螺栓孔位置即可實現。
⒋採用振碾式渠道混凝土澆築機進行渠道混凝土襯砌具備經濟實用的特點。中國水電十一局自行研製的渠道混凝土澆築機單台價格約70萬元，而進口或仿製的渠道混凝土澆築機單台價格在300~400萬元，且性能相對單一。
註：施工費用以2007-2008年施工材料價格計算
操作原理
適用範圍
《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》適用於長距離平面薄壁混凝土襯砌施工，混凝土厚度不大於30厘米，襯砌坡度不陡於1:2，以大型渠道過水斷面和外坡混凝土護砌施工為主，要求現場具備混凝土罐車通行及向澆築機受料的場地條件。
工藝原理
《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》的工藝原理敘述如下：
振碾式渠道混凝土澆築機是以一個大跨度的鋼構桁架為主體，桁架本身自帶行走裝置，通過安裝在桁架上的上布料小車和下襯砌小車，分別實現渠道混凝土布料、攤鋪、振搗和整平功能。小車分別以桁架龍骨作為軌道，並自帶行走裝置。主樑上部布料小車裝有擋料刮板和下料斗，負責從混凝土傳送皮帶上分取混凝土料進行布料；主梁下部襯砌小車，裝有攪籠、振搗箱和壓光碾，負責混凝土的攤鋪、振搗和碾壓整平。上、下小車可同時或單獨作業，布料和振搗碾壓互不影響。通過上述結構的有機組合，形成一套綜合性很強的渠道混凝土襯砌設備，可實現利用專用設備進行大規模渠道混凝土機械化施工。在渠道混凝土澆築過程中，充分利用澆築機的各項機械性能，來實現渠道混凝土的快速襯砌。澆築機結構示意圖及總乾渠典型斷面圖分別見圖1和圖2。
圖1 振碾式渠道混凝土澆築機
圖2 渠道典型斷面結構圖
施工工藝
- 工藝流程
《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》施工工藝流程見圖3。
圖3 施工工藝流程圖
- 操作要點
《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》的操作要點如下：
⒈設備進場調試
襯砌機進場後，首先鋪設兩條10~20米長的軌道，調直整平待用，平整度誤差控制在1厘米範圍內。澆築機按圖拼裝，進行聯動調試，經確認無誤後，進入施工作業面。
⒉施工準備
圍繞著渠道襯砌施工，澆筑前需先清理驗收建基面、鋪設聚苯乙烯泡沫板保溫層和複合土工膜防滲層、支立襯砌板邊模、混凝土澆築設備進場就位、混凝土料拌制和運輸。
⒊混凝土澆築厚度控制
⑴按設計要求清理建基面，使基面平整度符合要求。
⑵嚴格控制聚苯乙烯保溫板材料厚度，要求鋪設整齊，接縫緊密平整，坡腳部位可打木樁固定，樁頂不得損毀複合土工膜。
⑶複合土工膜焊接牢固，鋪設平展，鬆緊適宜，避免出現重疊等褶皺現象。
⑷支立邊模採用定型槽鋼或方木，澆築混凝土前先進行澆築機空運行，檢測定位精度，保證混凝土澆築厚度。
⒋澆築參數設定
結合混凝土厚度通過生產性試驗確定施工參數，包括上下小車運行速度及振動碾壓遍數。當混凝土厚度小於20厘米時，單幅振動碾壓2遍。每次挪位間距為振搗箱寬度的2/3，約為60厘米。
⒌混凝土布料
⑴布料順序從下到上沿澆築機前進方向進行，由專人負責指揮。
⑵布料過程由澆築機上布料小車連續完成，下料口高度距澆築面不應大於1.0米，布料松鋪係數控制在1.1-1.15之間，有利於振搗密實。
⑶混凝土罐車下料時，輸送皮帶上的料量分布要均勻，布料速度與振動碾壓速度相適應。混凝土布料、攤鋪整平、壓光如圖4和圖5所示。
圖4 混凝土布料
圖5 混凝土攤鋪整平、壓光
⒍混凝土澆築密實度控制
⑴保證混凝土和易性，避免混凝土罐車長時間等候。
⑵控制好混凝土振搗時間，倉號四周邊角部位應加強振搗，採用人工輔助平板振搗器振搗。
⒎混凝土收面抹光
澆築機整平後的混凝土面未能達到光面要求，隨後需由人工採用電動提漿抹光機收面壓光，趕在混凝土終凝前完成。
⒏混凝土養護、切縫
混凝土澆築結束後覆蓋塑膠薄膜或土工布等材料保濕養護，時間不少於28天；混凝土養護過程中應及時用切縫機切縫，切縫時間以鋸片不破壞縫壁兩側混凝土為宜，通常在澆築後18~30小時切縫。混凝土板切縫尺寸及填縫材料如圖6所示。
圖6 混凝土板切縫尺寸及填縫材料
⒐當澆築機出現故障時，應立即通知拌合站停止拌料，在混凝土尚未初凝時排除澆築機故障可允許繼續澆築混凝土。否則將澆築機移開，由人工繼續澆築，設定橫向邊模，使其澆築面寬度滿足設計分縫寬度要求。
⒑襯砌混凝土板防裂控制
⑴建基面壓實度應符合設計要求。
⑵要求混凝土密實度及強度增長均勻。
⑶避免在大風、下雨、低溫等惡劣天氣澆築混凝土，加強混凝土澆築後的養護。
⑷儘早組織專人切縫，混凝土切縫速度應與澆築速度相對應。
材料設備
施工單位採用《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》所需的材料及設備明細如下：
⒈振碾式渠道混凝土澆築機主桁架採用Q345鋼材，以矩形空心管、槽鋼和鋼板為主，其他部位組件以中國國內市場成品件組合加工為主。澆築機設計符合《鋼結構設計規範》GB50017-2003的規定，製造加工質量符合《鋼結構工程施工質量驗收規程》GB50205-2001的規定，澆築機拼裝成型後先進行聯動試運行，調試合格後現場驗收。
⒉渠道混凝土的配合比應符合設計要求和《水工混凝土施工規範》DL/T5144-2001和《水工混凝土試驗規程》DL/T5150-2001的規定要求。結合混凝土原材料和渠道混凝土性能要求，渠道混凝土配合比實例見表1。
技術要求 | 坍落度 （毫米） | 水膠 比 | 粉煤灰 （%） | 砂率 （%） | 緩凝高效減水劑 GK-4A（%） | 引氣劑GK-9A（/萬） | 每方混凝土材料用量（千克/立方米） | |||||||
水 | 水泥 | 粉煤灰 | 砂 | 5~20毫米 | 20~40毫米 | GK-4A | GK-9A | |||||||
C20W6 F150 | 60~80 | 0.50 | 25 | 31 | 0.7 | 0.9 | 134 | 201 | 67 | 619 | 621 | 758 | 1.876 | 0.0241 |
註：混凝土配製強度28.2兆帕。
質量控制
施工單位採用《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》的質量控制要求如下：
⒈引用標準
⑴《水利水電工程施工質量檢驗與評定規程》SL176-2007。
⑵《水工混凝土施工規範》DL/T5144-2001。
⑶《水工混凝土試驗規程》DL/T5150-2001。
⑷《渠道混凝土襯砌機械化施工技術規程》NSBD5-2006。
⑸《南水北調中線一期工程渠道工程施工質量評定驗收標準》（試行）NSBD7-2007。
⒉質量控制要求
渠道混凝土澆筑前需先進行建基面斷面聯合測量及壓實度和平整度檢測，渠道使用保溫板和複合土工膜在確保原材料合格的情況下，現場還需進行保溫板鋪設平整度檢測和複合土工模焊接質量檢測。混凝土質量檢測見表2。
檢測項目 | 質量標準 | 檢測方法 |
|---|---|---|
襯砌表面平整度 | 允許偏差：8毫米/2米 | 2米靠尺 |
襯砌厚度 | 允許偏差：-5~+20毫米 | 鑽孔取芯 |
混凝土密實度 | ≥2380千克/立方米 | 鑽孔取芯 |
混凝土強度 | ≥220兆帕 | 回彈儀或鑽孔取芯 |
混凝土抗凍抗滲 | 抗滲≥W6 抗凍≥F150 | 成型試塊檢測 |
混凝土外觀質量 | 平整密實，無裂縫、蜂窩、麻面、掉角現象 | 目測，鋼捲尺 |
安全措施
施工單位採用《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》施工時，除應執行國家、地方（行業）有關安全法規規定外，尚應遵守注意下列事項：
⒈混凝土澆築機進場後必須進行安裝調試，由項目部安全部門牽頭，組織相關部門對設備進行安裝調試後的合格驗收，然後投入工程運行。
⒉澆築機操作人員必須了解和掌握該工藝的技術操作要領，特殊工種（如混凝土罐車司機、電焊工等）應持證上崗。
⒊混凝土澆筑前，組織渠道混凝土襯砌施工安全技術交底，對施工過程中容易發生安全事故的部位及操作環節認真講明，提高施工人員的安全防範意識。
⒋停機同時應解除電控操作控制，升起機架，將襯砌機駛離工作面，清理黏附的混凝土，同時對襯砌機進行保養。
⒌在施工區內設定明顯的標識牌，尤其要做好交通與運輸的管理工作，在道路轉彎、陡坡等部位設定警戒標識，確保現場的施工交通安全。
⒍對施工期範圍的區域設定欄柵，實行封閉管理，避免非施工人員擅自入內而引起意外事故。
環保措施
施工單位採用《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》的環保措施如下：
⒈在施工現場平面布置和組織施工過程中都要執行國家、地區、行業和企業有關環境保護的法律、法規和規章制度。
⒉現場各種材料要按規格、品牌及批次和規範要求進行存放，並按照物資管理程式進行明確標識，使之井然有序，一目了然。
⒊施工運輸道路要經常灑水，防止塵土飛揚，對不宜採用灑水的部位採用圍、蓋或隔離的方式，使粉塵污染符合環保規定。
⒋加強混凝土養護材料的使用與管理，重視回收再利用和廢棄物管理，禁止在施工現場焚燒草氈、塑膠薄膜、毛氈等會產生有毒、有害煙塵和氣體的物質。
⒌生活和生產污水排放到指定的沉澱池中，不得隨處排放。施工中機械檢修的廢油用指定器具存放。生活垃圾在指定地方深埋處理。
⒍施工前做好施工過程中棄土棄渣的統一規劃，不能隨意占壓農田，破壞地表綠色，造成水土流失。
效益分析
施工單位採用《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》的效益分析如下：
截至2007年中國還沒有可直接用於此種規模及類型渠道的混凝土襯砌的成熟機械設備，大跨度綜合型渠道混凝土澆築機使用成功，為解決南水北調中線工程施工中所面臨的施工戰線長、襯砌面積廣、結構設計複雜、工期任務緊、質量要求高等系列問題提供了新的解決辦法，減少了施工人員投入，提高渠道混凝土整體襯砌質量，加快施工進度，節約施工成本。
以渠道項目S6標段工程為例，採用一台渠坡單機襯砌速度平均為5元/天（60米），單機配置人員為13人；採用人工澆築，混凝土布料由25噸汽車吊配入倉，以20個人分組，平均速度為3元/天（36米），在施工設備成本投入相當的情況下，採用渠道澆築機進行混凝土襯砌較人工襯砌的人均工效提高近2.5倍，施工質量較人工襯砌更有保障。
註：施工費用以2007-2008年施工材料價格計算
套用實例
施工單位採用《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》的套用實例如下：
⒈滹沱河倒虹吸工程是南水北調中線京石段應急供水工程，位於河北省正定縣新村以北。工程由倒虹吸管身、出口閘室、出口扭坡漸變段、出口連線渠段組成。渠道底寬21米，邊坡係數3.0，襯砌坡長22.98米，混凝土板厚15厘米。在出口連線渠段的渠道工程施工中，將振碾式渠道混凝土澆築機套用於渠道混凝土澆築中，初次使用取得成功，檢測後的渠道襯砌質量符合設計要求，為後續總乾渠施工積累了經驗。
⒉南水北調中線京石段渠道項目S6標段，渠道全長6.616公里，屬總乾渠中一般性渠道，工程位於河北省正定縣境內。渠道底寬21米，邊坡係數3.0，襯砌坡長22.98米，混凝土板厚為邊坡10厘米、渠底8厘米，是繼滹沱河倒虹吸工程後新開工的渠道工程項目。振碾式渠道混凝土澆築機的套用，為渠道工程早日完工通水發揮了作用，渠道通水後的總體效果達到設計要求。
⒊南水北調中線京石段渠道項目S43標段，渠道全長3.4公里，工程位於河北省易縣境內，渠道底寬7.5米，邊坡係數2.5，襯砌坡長約18米，混凝土板厚邊坡10厘米，渠底8厘米。使用大型渠道混凝土襯砌機，工程施工質量和進度均得到提高。
榮譽表彰
2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2009]162號”檔案發布《關於公布2007-2008年度國家級工法的通知》，《振碾式渠道混凝土澆築機快速襯砌施工工法》被評定為2007-2008年度國家一級工法。
