如何进行排水设施的衬砌机械化施工？

（一） 施工准备

1.编制施工技术方案

在全面了解工程所在地形、地质、水文、水文地质、气象、工程用地、对外交通、建筑材料的供应、供水供电条件以及渠系建筑物布置和工程合同文件等情况的基础上，编制施工技术方案。施工方案主要包括以下内容：

（1）工程概况、施工组织计划、材料、施工方法和主要施工设备配置。

（2）保证工程质量、安全、工期的技术措施。

（3）施工总平面图。

（4）对主要施工方法分别编制专门的施工设计。

（5）机械化施工工艺流程。

2.混凝土拌和系统设置

（1）对拌和站的要求。拌和楼下、汽车路面及砂石储料场地面应进行硬化；不同规格的砂石料应有明显标识，相互间应设置间隔，不允许料堆积水和泥土污染；砂石料场宜设置防雨、防雪、隔晒设施；应保证电力供应和水源供应；应配备完整、合格的计量设施；拌和楼数量为两台以上时，拌和站宜分设进出道口，并备有临时停车场；整个拌和站还应符合环境保护要求。

（2）拌和楼的生产能力。混凝土总拌和生产能力按式（14-1）估算

式中　Q——混凝土总拌和生产能力，m3/h；

Qi——第i 台衬砌机的额定生产能力，m3/h；

n——衬砌机数量；

η——安全系数，一般取1.2～1.5。

拌和楼的数量宜根据混凝土供货频率、拌和设备的生产能力和可靠性等确定。宜采用一座大产量拌和楼和若干座中产量的拌和楼配套。

3.混凝土运输配置

混凝土的运输应采用专用的混凝土运输车辆，其数量可根据浇筑需求及拌和站的拌和能力、施工进度、运量、运距及路况按式（14-2）来估算确定

式中　N——搅拌运输车总数，辆；

k——最长单程运输距离，km；

γc——新拌混凝土的密度，kg/m3；

Q——所有搅拌楼的每小时拌和能力，m3/h；

vj——车辆的平均运输速度（包括卸料时间），km/h；

ρ——汽车载重能力，kg/辆；

ξ——车辆完好出勤率，%。

考虑到大型渠道机械化施工的特点，单位时间内衬砌设备的混凝土用料量大，为保障混凝土浇筑施工的连续性，根据工程施工实践，混凝土搅拌运输车容量宜不小于6m3。运输过程中，道路应随时进行维修养护，保持路面平整、通畅，以缩短运输时间，保持混凝土的和易性。实行空、重车道分设，避免施工车辆对已成型的衬砌混凝土板扰动。

4.工地试验室

为保证工程的顺利进行，保证工程的质量，工地应配备符合国家有关计量认证要求的试验室，试验检验项目宜满足混凝土原材料、垫层相对密度、混凝土坍落度及含气量、混凝土抗压强度、表面平整度、渠道几何尺寸等参数的检验要求。

（二） 衬砌基面处理

衬砌基面的处理一般包括设置永久性排水设施，削坡，铺设垫层、防渗层及保温层等。

永久排水设施属于隐蔽工程，主要用于排除渠道两侧的渗水压力，由于排水设施失效造成局部扬压力破坏的实例较多，因此，应严格按照设计要求施工并经验收合格后方可进行衬砌机械化施工。

由于渠坡、渠底平整与否对混凝土衬砌的厚度影响较大，对各类垫层铺设质量也有很大影响，因此，开挖后、补修后的渠坡、渠底在满足设计要求之后，宜采用削坡机削坡整平，这样才能保证衬砌混凝土的有效厚度和厚度的均匀性。削坡后的平整度应不大于1cm/2m，当上覆砂砾料垫层时削坡后的平整度应不大于2cm/2m。

垫层、防渗层及保温层铺设应在基面削坡验收合格后进行。砂、碎石、砂砾等垫层材料的粒径、级配、含泥量的具体要求参照DL/T 5129—2001 《碾压式土石坝施工规范》规定标准执行，砂砾料垫层宜采用布料机铺设，采用振动碾压机碾压密实。防渗膜应符合GB 50290—98 《土工合成材料应用技术规范》的规定，其铺设应自然松弛，与基面贴实，不应出现褶皱现象，边缘部位压紧固定。保温板不应使用缺角、断裂、尺寸不够、局部凹陷的材料，铺设时应将保温板铺放整齐、黏结严密，两板连结处的高差不得大于2mm，铺设后应保持板面完整、洁净，不允许踩踏、放置重物。

（三） 衬砌机械化施工技术

1.工艺流程

混凝土衬砌机械化施工工艺流程见图14-14。

图14-14　混凝土衬砌机械化施工工艺流程

2.基准线设置

为保证衬砌混凝土的平整度，应平行于渠道中心线设置基准线。基准线一般使用钢绞线或尼龙绳。基准线的设置方式和设置位置与衬砌机的类型有关。轨道式衬砌机可利用上、下两条平行于渠道中心线的轨道作为基准线，上、下两条轨道的位置根据衬砌机的类型、衬砌混凝土的几何尺寸确定，上轨道位置宜在上模板以外0.5m处，下轨道位置宜在下模板以外1.0m处；履带式衬砌机的基准线设置应靠近衬砌机且不受衬砌机履带行走的影响。

基准线纵向设置长度一般为200～300m，定位桩的间距一般为6m，弯道段应加密定位桩，其间距一般为3m。设置水平误差为±5mm，垂直误差为±2mm。

3.混凝土配料

（1）配合比的选择。

1）配合比的选择基本要求。衬砌混凝土配合比在满足耐久性、强度和经济性等基本要求的情况下，还要满足机械化施工的工作性要求；为降低水胶比，混凝土宜掺用外加剂和掺和料；混凝土拌和物的坍落度宜为4～6cm，含气量宜为4%～6%；骨料的最大粒径应不大于衬砌混凝土板厚度1/3。

2）配合比的确定。衬砌混凝土的用水量、砂率、水胶比及掺和料的比例应通过试验室试拌、拌和楼实拌和施工现场的调整优化试验确定。

（2）配料与计量精度。拌和楼配料计量偏差不应超过表14-6 的规定。

表14-6　拌和楼配料计量偏差精度要求

在施工中应经常校验拌和楼的计量精度，衬砌混凝土应配备自动称料和砂石含水率自动反馈控制系统的拌和楼进行生产，不应使用手动配料。根据需要打印称料的配料数据和误差，对每天、周、旬、月的混凝土配料统计数据及误差与表14-3 中的允许误差分析比较，以保证拌和计量精度。

外加剂宜采用后掺法掺入，且应以液体形式掺加，其浓度和掺量根据配合比试验确定。

4.混凝土拌和

混凝土拌和采用拌和楼拌和。拌和站的生产能力和每座拌和楼的配套设备应满足衬砌施工要求，拌和站生产能力的计算见施工准备部分。

混凝土拌和物应均匀一致，不得有未加水的干料、未拌匀的生料和离析现象。一座拌和楼盘与盘或拌和楼之间，混凝土拌和物的坍落度允许误差不超±1cm。拌和楼出机口的坍落度应按最适宜坍落度值加上运输时间所消耗的坍落度损失值确定。雨天或阵雨后，应按砂石料的实际含水率及时调整用水量。

5.混凝土运输

（1）混凝土运输技术要求：混凝土运输过程中应防止离析；防止超过运输的允许时间；防止混凝土硬化在车罐内；防止漏浆、漏料，污染路面；每次装混凝土前，车罐应清洗干净，罐内保持湿润，罐内不存水，并将罐外出口处及滑槽内的残留混凝土冲刷掉；混凝土运输过程不应加水。

（2）运输车辆：应选用专用的混凝土搅拌运输车，每辆车载重容量宜不小于6m3。

（3）运输时间：混凝土拌和物从拌和楼出料到运输、卸料完毕的允许最长运输时间可参照表14-7 确定。

6.生产性施工检验

混凝土机械化衬砌施工前应首先进行生产性施工检验，检验段长度不小于100m。生产性检验的目的如下：

（1）检验衬砌机械化施工系统的机械性能和生产能力，检验与实际生产能力相匹配的配套机械性能。

（2）确定衬砌机的适宜工作参数，包括衬砌机工作速度、振捣时间、抹面压光的适宜时间和遍数以及切缝时间。

（3）确定辅助机械、机具的种类和数量，使用各种机械、机具的劳动力数量和定岗、定员等；确定施工组织形式和人员编制；制定施工组织方案和施工工艺流程；

表14-7　混凝土拌和物允许最长运输时间

注　施工温度指日平均气温。

（4）检验新拌混凝土坍落度、含气量、泌水量、水胶比等适应衬砌机械化施工的情况。

（5）确定施工产量和进度，完善施工进度计划。

7.衬砌施工

衬砌施工是整个施工很关键的一道工序，使用的机械有振动滑模衬砌机和振动滑模衬砌机两种。无论采用振动滑模衬砌机衬砌，还是采用振动碾压衬砌机衬砌，施工之前都应对现场准备工作进行检查。检查的内容包括垫层基面是否合格；施工基准线是否准确；拌和系统运转是否正常；运输车辆是否准备就绪；衬砌机的位置和空载试运行是否正常；衬砌板厚与设计值的允许偏差是否在-5%～＋20%以及模板、工作台车、养护洒水等施工辅助设备状态是否良好。

（1）振动滑模衬砌机施工。

1）工作参数设定。通过生产性施工检验确定工作参数，施工时根据情况变化及时调整。

2）混凝土布料。为保证布料质量，应做到以下几点：①布料时要有专人负责指挥，布料前质检员应对混凝土拌和物进行坍落度和含气量的检测；②混凝土运输车辆卸料时，混凝土的自由下落高度不应大于1.5m；③采用螺旋布料器布料时，料位的正常高度应在螺旋布料器叶片最高点以下，但不应缺料；④采用皮带输送机布料时，应保持各料仓的料量均匀。

3）衬砌操作要点。①衬砌机宜匀速连续衬砌；②衬砌施工过程中应经常检查振捣棒的工作情况，如发现衬砌后的板面上出现露石、蜂窝、麻面或横向拉裂等现象，必须停机检查、修理或更换振捣棒，并对已浇筑混凝土进行处理；③控制好振捣时间，使混凝土不过振、漏振或欠振，达到表面出浆，不出现露石、蜂窝、麻面等；④衬砌机料仓内应保持充足的混凝土拌和物，仓内拌和物料位应高于振捣棒20cm。

4）衬砌施工停机处理。①停机同时应解除自动跟踪控制，升起机架，将衬砌机驶离工作面，清理粘附的混凝土，整修停机衬砌端面，同时对衬砌机进行保养；②当衬砌机出现故障时，应立即通知拌和站停止生产，在故障排除时间内衬砌机内混凝土尚未初凝，允许继续衬砌；若停机时间超过2h，应将衬砌机驶离工作面，及时清理仓内混凝土，并清除分缝位置以外的浇筑物，为恢复衬砌作业作好准备。

（2）振动碾压衬砌机施工。

1）工作参数设定。①通过生产性施工检验确定工作参数，施工时根据情况变化及时调整；②单趟振动碾压遍数和重复振动碾压遍数应根据混凝土拌和物的工作性，第一幅单趟振动碾压为3 遍，之后的单趟振动碾压为2 遍，每次挪位间距一般在30cm～40cm，混凝土的重复振动碾压为6～8 遍。

2）混凝土布料。布料要求除与振动滑模衬砌机坡面施工要求相同外，振动碾压衬砌机坡面施工还应注意以下两点：①控制好布料厚度，松铺系数应根据坍落度的大小由试铺确定，当坍落度为4～6cm时，松铺系数宜在1.1～1.15 之间；②布料应与振动碾压速度相适应，布料机与衬砌机之间的待振碾距离宜控制在5～10m。

3）衬砌操作要点。①衬砌机宜匀速连续衬砌，振动碾压小车上下行走速度宜为3～6m/min；②应控制振动碾压时间，使混凝土不过振、漏振或欠振，达到表面出浆，不出现露石、蜂窝、麻面等；③衬砌后的板面上出现局部露石、蜂窝等现象，应立即人工填补原浆混凝土，重新振动碾压；④振动碾压小车行走过程中，出现局部欠料或露石现象时，应及时人工补料，当出现壅料时，应及时进行人工整平；⑤当衬砌机行走前移时混凝土表面出现带状隆起，表明振动碾压小车高度设置有误，应及时调整，并重新碾压；⑥渠坡衬砌的顶部出现缺料、漏振时，应及时人工补料，并采用平板振捣器辅助振捣。

4）衬砌施工停机处理。①停机同时应升起机架，将衬砌机驶离工作面，清理粘附的混凝土，整修停机衬砌端面，同时对衬砌机进行保养；②当衬砌机出现故障时，应立即通知拌和站停止生产，在故障排除时间内衬砌机内混凝土尚未初凝，允许继续衬砌；若停机时间超过2h，应将衬砌机驶离工作面，及时清理仓内混凝土，并清除分缝位置以外的浇筑物，为恢复衬砌作业作好准备。

8.抹面压光

衬砌成型后的混凝土宜在初凝前应及时进行压光处理，消除表面气泡，使混凝土表面平整、光滑、无抹痕，以满足渠道糙率要求。混凝土表面平整度应控制在5mm/2m以内。

（四） 混凝土养护

1.养护方式及适用情况

（1）初凝前喷雾保湿养护：适用于干旱、多风、日晒的天气施工情况，初凝前采用喷雾器不间断喷雾养护。

（2）覆盖保湿养护：水源充足时，宜采取草苫、草帘、毡布等覆盖保湿养护。

（3）喷施养护剂养护：水源无保障时，宜采用喷施养护剂养护。养护剂喷洒量、成膜厚度、喷洒时间应通过现场试验确定。

（4）保温养护：当出现负温天气时，应采取保温措施养护。

2.养护时间

衬砌混凝土应保证湿润养护不少于28d。

（五） 混凝土伸缩缝施工

渠道衬砌长度很大，为防止温度及地基的不均匀沉陷产生衬砌混凝土裂缝，沿衬砌长度方向必须设置伸缩缝，并填充填料，进行止水处理。

1.伸缩缝的形式及尺寸要求

伸缩缝的形式有两种：半缝和通缝。半缝深度为混凝土板厚的0.5～0.75 倍。通缝是贯穿全部衬砌板厚度的缝，当底部铺设防渗层时，通缝切割深度宜为混凝土板厚的0.9倍。伸缩缝间距及形式应满足设计要求。

2.伸缩缝的形成

机械化混凝土衬砌的伸缩缝通过切割形成。伸缩缝切割宜早进行，一般在混凝土初凝时开始切割，此时混凝土抗压强度较低，切缝速度较快，对锯片的磨损也较小。伸缩缝应底部平坦、宽度均匀一致。

3.伸缩缝的处理

首先，用水枪或风机将缝内的浮浆、碎渣等杂质清除，并将缝壁保持干净、干燥。其次，用专用工具将伸缩塑性板压入缝内，并保证上层填充密封胶的设计深度。伸缩塑性板应选用适应混凝土面板的膨胀、收缩、不吸水、不变形、弹性恢复率高、耐久性良好的材料。再次，填充密封胶。这一环节的施工要点是密封胶与混凝土应粘接牢固；注胶应饱满，用刮刀压紧刮平；压力注胶后应及时检查，如有凹凸不平、气泡、粗糙外溢、表面脱胶、下垂等现象应及时修补整齐；密封胶表面干燥及固化期间，应注意保护，避免雨水等侵入缝内。常用的密封胶种类有双组分聚硫密封胶、聚氨酯密封胶、硅酮胶等。