周仁祖，李 雄，馬成懷，楊茂松

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司第三分局，四川成都 610255)

1 工程概況

尼勒克一級(jí)水電站位于新疆伊犁喀什河尼勒克盆地河段，為徑流式電站，采用引水式開發(fā)。水電站總裝機(jī)容量4×55 MW，引水流量為138.8 m3/s，保證出力 126.4 MW。

水電站引水渠道總長(zhǎng)31 km，除部分巖石渠基段采用1∶0.5開挖邊坡、20 cm厚現(xiàn)澆混凝板襯砌外，其余渠段設(shè)計(jì)參數(shù)如下:渠基為開挖或回填形成的砂礫石基礎(chǔ)面，渠道底寬4 m，渠深6.1 m，過水?dāng)嗝鎯?nèi)坡為1∶2，縱坡為1/4 000。渠道采用現(xiàn)澆混凝土板+土工膜防滲方案，現(xiàn)澆板厚邊坡為10 cm，底板為12 cm，混凝土板下為聚乙烯土工膜(150 g/0.6 mm/150 g)的防滲層(膜上下各設(shè)置一道2 cm厚砂漿墊層)，防滲層在施工階段根據(jù)實(shí)際工況優(yōu)化為0.6 mm土工膜+10 cm厚水泥穩(wěn)定級(jí)配礫石找平層(以下簡(jiǎn)稱“找平層”)結(jié)構(gòu)。

渠道內(nèi)坡面找平層和現(xiàn)澆混凝土板均采用機(jī)械化襯砌施工，施工設(shè)備為山東蒙陰產(chǎn)PHB系列坡面混凝土振動(dòng)布料機(jī)和PHZ系列坡面混凝土振動(dòng)成型機(jī)及人工收面工作平臺(tái)。

2 機(jī)械化襯砌施工

2.1 施工工藝

渠道削坡→軌道鋪設(shè)→找平層施工→復(fù)合土工膜鋪設(shè)→混凝土板施工。

2.2 渠道削坡

渠道大面開挖時(shí)預(yù)留15 cm厚保護(hù)層，保護(hù)層開挖(以下稱為“削坡”)在正式襯砌前完成。

渠道削坡工藝:渠頂找平→渠坡修整→渠底找平。

2.2.1 渠頂找平

渠頂找平為襯砌機(jī)渠頂軌道安裝的前道工序，同時(shí)為渠坡削坡提供參照面，渠頂找平范圍以襯砌機(jī)渠頂軌道軸線向渠外30 cm為界，基準(zhǔn)面為渠頂混凝土底板高程面。

渠頂找平全程由測(cè)量人員控制和校核高程及平面位置，使用小型反鏟和少量人工處理欠挖和超挖，超挖部位回填后需夯實(shí)。

2.2.2 渠坡修整

渠坡修整采用反鏟粗削+人工精削方案。

2.2.2.1 反鏟粗削

設(shè)備選型:選用小型反鏟——PC220液壓反鏟，以減少對(duì)坡面的擾動(dòng);設(shè)備操作手選用經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)精湛、責(zé)任心強(qiáng)的人員。

粗修流程:測(cè)量放樣→設(shè)置開挖控制標(biāo)志→反鏟粗修。

(1)測(cè)量放樣:測(cè)量人員按設(shè)計(jì)渠基開挖不應(yīng)存在欠挖要求進(jìn)行施工放樣，放樣控制樁沿渠線直線段每10 m一樁，轉(zhuǎn)彎段每5 m一樁。

(2)設(shè)置開挖控制標(biāo)志:施工人員根據(jù)放樣資料和放樣控制樁設(shè)置開挖控制線，并根據(jù)控制線在控制線處開挖控制槽，控制槽底面為設(shè)計(jì)開挖面。

(3)反鏟粗修:反鏟根據(jù)控制線和控制槽自上而下粗修邊坡，施工人員使用自制的鋁合金坡度尺(坡度為1∶2，斜長(zhǎng)約6 m，尺上有水平儀)控制坡度和水準(zhǔn)儀復(fù)核邊坡超、欠挖情況，及時(shí)糾正。

2.2.2.2 人工精削

人工精修流程:測(cè)量復(fù)核、修正控制樁→人工精修。

反鏟粗修后由測(cè)量人員對(duì)坡面進(jìn)行復(fù)核并修正控制樁，就坡面開挖情況向施工人員交底，施工人員根據(jù)復(fù)核資料和修正控制樁在坡面設(shè)置人工精修控制線，完成后開始人工自上而下平行精修邊坡并隨修隨復(fù)核，對(duì)開挖中由于大粒徑砂礫石形成的坑洞采用砂料進(jìn)行回填，回填料采用反鏟或其他壓實(shí)設(shè)備壓實(shí)。

控制線設(shè)置方法為:根據(jù)測(cè)量放樣，在坡腳線和坡肩線上每10 m對(duì)應(yīng)各設(shè)一控制標(biāo)高，用細(xì)線掛線，先削出一條基準(zhǔn)線，并在基準(zhǔn)線上的1/4、1/2、3/4處設(shè)一垂直坡面的高程控制樁。

2.2.3 渠底找平

渠底找平工藝類似渠頂找平。

2.3 軌道鋪設(shè)

襯砌機(jī)軌道為自制簡(jiǎn)易單軌道。

軌道鋪設(shè)精度直接關(guān)系到渠道襯砌體型，必須嚴(yán)格控制。

(1)確定軌道中心位置。

根據(jù)渠道設(shè)計(jì)斷面和襯砌機(jī)行走機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置確定渠頂和渠底軌道中心位置。為方便現(xiàn)場(chǎng)控制，可設(shè)立相對(duì)渠道軸線的相對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行控制。

(2)軌底找平層。

軌道基礎(chǔ)面為砂礫石，整體不平整度較大。為提高軌道精度和沉降并減少軌道變形，在軌道底部鋪設(shè)了一層具有一定強(qiáng)度、滿足軌道安裝寬度和表面平整的砂漿墊層。

(3)軌道就位。

在砂漿找平層初凝時(shí)進(jìn)行軌道安裝。

襯砌機(jī)行走機(jī)構(gòu)垂直于軌道安裝面，軌道不受側(cè)向力，將軌道直接安裝于砂漿找平層上即可，軌道連接采用套筒方式。

2.4 找平層施工

渠坡找平層施工采用襯砌機(jī)進(jìn)行，找平層料采用露拌，水平運(yùn)輸采用5 t自卸車，垂直運(yùn)輸采用小型反鏟，攤鋪采用襯砌機(jī)的振動(dòng)布料機(jī)，壓實(shí)采用襯砌機(jī)的振動(dòng)成型機(jī)，攤鋪、壓實(shí)的施工方法同渠坡混凝土面板，詳見2.6。

找平層施工控制的要點(diǎn)為找平層料含水率調(diào)整，控制方法如下:

找平層采用水泥摻量為5%的水泥穩(wěn)定級(jí)配礫石，級(jí)配礫石采用天然級(jí)配砂礫石直接篩分，最大粒徑不大于40 mm。

通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定的施工配合比見表1，其最優(yōu)含水率為5.2%，含水率與干密度關(guān)系見圖1。

表1 水穩(wěn)層配合比表

圖1 含水率與干密度關(guān)系曲線圖

限于設(shè)備性能，按最優(yōu)含水率拌和的找平層料不易攤鋪，進(jìn)度較慢，實(shí)際施工時(shí)最優(yōu)含水率的控制采用以下方法:在找平層料拌制時(shí)，將含水量控制在4.5%;找平層攤鋪前，采用霧狀水對(duì)渠坡適量灑水濕潤(rùn)，完成攤鋪后，采用霧狀水在松鋪料面上適量均勻補(bǔ)水一到兩次，補(bǔ)水量依據(jù)天氣情況調(diào)整。

2.5 復(fù)合土工膜鋪設(shè)

找平層驗(yàn)收合格后進(jìn)行復(fù)合土工膜鋪設(shè)。鋪設(shè)前將基面清理干凈，鋪設(shè)時(shí)將土工膜順渠坡自上而下鋪設(shè)，縱向搭接長(zhǎng)度不小于10 cm，渠頂和渠底按要求留設(shè)搭接長(zhǎng)度，復(fù)合土工膜連接采用熱熔法雙焊縫焊接，采用(萊斯特)LST－800型自動(dòng)爬行焊接機(jī)，焊接完成后采用充氣法檢測(cè)焊縫的質(zhì)量。

2.6 混凝土面板施工

2.6.1 施工準(zhǔn)備

(1)混凝土的生產(chǎn)、運(yùn)輸及入倉(cāng)。

渠坡混凝土在拌和站集中拌制，采用8 m3混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸。入倉(cāng)方式為:混凝土攪拌運(yùn)輸車下料槽輸送至襯砌機(jī)的布料機(jī)輸送帶，由輸送帶輸送至集料箱，由螺旋輸料器送至倉(cāng)內(nèi)。

拌制時(shí)將混凝土的坍落度控制在7～9 cm，襯砌機(jī)澆筑混凝土的入倉(cāng)坍落度控制在4～6 cm，并摻入適量的緩凝劑。

(2)襯砌機(jī)就位。

襯砌機(jī)運(yùn)至工作面后在現(xiàn)場(chǎng)完成拼裝，然后采用吊裝設(shè)備吊裝就位。

吊裝就位的襯砌機(jī)先試通電，檢查電路及機(jī)電設(shè)備，合格后進(jìn)行空載運(yùn)行;檢查行走結(jié)構(gòu)等是否滿足要求，合格后進(jìn)行混凝土澆筑。

襯砌機(jī)運(yùn)行過程中應(yīng)密切注意軌道情況。

(3)側(cè)模支立。

采用襯砌機(jī)進(jìn)行渠坡混凝土施工需在渠坡的坡頂、坡底設(shè)置側(cè)向模板，側(cè)向模板可采用滿足面板厚度的槽鋼，側(cè)模采用小釬加固，側(cè)模支立應(yīng)在面板澆筑前完成。

(4)襯砌機(jī)行走。

襯砌機(jī)在鋪好的軌道上行走，在渠道直線段時(shí)，行走結(jié)構(gòu)同頻行走;在渠道曲線段時(shí)，渠坡面有凹面和凸面，渠頂和渠底軌道弧長(zhǎng)不同，其襯砌機(jī)行走時(shí)不同頻，因此，必須控制上下行走電機(jī)的速度，始終保持襯砌機(jī)與渠中心線垂直。

2.6.2 布料振搗

混凝土的布料振搗采用混凝土振動(dòng)布料機(jī)，布料裝置為螺旋布料器，振搗裝置為插入式振搗器。

混凝土的布料由專人進(jìn)行指揮。

混凝土攪拌運(yùn)輸車就位卸料前，為便于卸料，卸料人員用少量水濕潤(rùn)運(yùn)輸車的下料槽和布料機(jī)輸送帶。運(yùn)輸車輛卸料的自由高度不大于1.5 m。

采用螺旋布料器布料，混凝土經(jīng)輸送帶運(yùn)至布料機(jī)接料口進(jìn)入集料箱，開動(dòng)螺旋輸料器均勻布置。開動(dòng)振動(dòng)器和縱向行走開關(guān)，邊輸料邊振動(dòng)，邊行走。布料混凝土較多時(shí)，開動(dòng)反轉(zhuǎn)功能，將混凝土料收回。當(dāng)布料寬度達(dá)到2～3 m時(shí)，開動(dòng)成型機(jī)，啟動(dòng)工作部分，開始二次振搗、提漿、整平。施工時(shí)，料位的正常高度應(yīng)在螺旋布料器葉片最高點(diǎn)以下，不應(yīng)缺料。

渠道坡肩、坡腳和周邊模板位置由人工輔助布料。

鋪料時(shí)控制好布料厚度，松鋪系數(shù)根據(jù)坍落度大小由試驗(yàn)確定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)坍落度為4～6 cm時(shí)松鋪系數(shù)宜控制在1.1～1.15之間。

襯砌機(jī)宜勻速連續(xù)工作，布料應(yīng)與振動(dòng)碾壓速度相適應(yīng)。

布料完成后開動(dòng)插入式振搗器，振搗20～30 s后開動(dòng)布料機(jī)，移動(dòng)一個(gè)倉(cāng)位，關(guān)振搗器進(jìn)入下一布料循環(huán)。

坡肩、坡腳和周邊模板位置由人工使用平板振搗器進(jìn)行振搗。

2.6.3 提漿成型

提漿整平系統(tǒng)上部為桁架部分，下部為一個(gè)葉片輪和一個(gè)偏心滾(或輪)。

布料振搗完成后，開動(dòng)提漿成型機(jī)至倉(cāng)位處，關(guān)掉行走開關(guān)、打開提漿振搗開關(guān)，提漿偏心振搗滾自下而上至坡頂后再自上而下至坡腳即完成機(jī)械提漿整平工作，葉片輪的作用為向前旋轉(zhuǎn)出多余料。

2.6.4 抹面壓光

提漿成型工序完成后利用機(jī)械行走工作平臺(tái)由人工對(duì)混凝土進(jìn)行收面、壓光，確保糙率滿足設(shè)計(jì)要求。

抹面壓光由混凝土工負(fù)責(zé)。抹面采用鋼抹子2～3遍，采用2 m靠尺檢測(cè)平整度，平整度控制在5 mm/2 m以內(nèi)。

抹面壓光在初凝前完成，消除表面氣泡，保證混凝土表面平整、光滑和無(wú)抹痕，襯砌抹面施工禁止灑水、撒水泥和涂抹砂漿。

2.6.5 初步養(yǎng)護(hù)

混凝土面壓光后采用塑料薄膜進(jìn)行初步養(yǎng)護(hù)，待混凝土初凝后覆蓋保水性材料土工布進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

2.6.6 切縫和填縫

(1)切 縫。

機(jī)械化襯砌混凝土在澆筑完成12 h后開始切縫，并在48 h內(nèi)全部完成。

混凝土切縫順序?yàn)橄取皺M向”、再“縱向”。

切縫采用改制的公路路面切縫機(jī)，切縫時(shí)首先由測(cè)量放出縫中心線位置，并用墨斗彈出中心線，在確認(rèn)切縫類型后開始騎中心線切縫。

切縫時(shí)，通過手柄連桿機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使前輪升降，進(jìn)行切割深度的調(diào)節(jié)，縫深應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

坡面橫縫由坡腳向坡肩切割，也可由坡肩向坡腳切割。在坡肩設(shè)置固定的手動(dòng)葫蘆，將手動(dòng)葫蘆上的鏈條與切割機(jī)相連。切割時(shí)，一人沿坡面操作切割機(jī)，控制切割機(jī)深度和直線度，另一人在渠肩控制切割速度，勻速拉動(dòng)手動(dòng)葫蘆，牽引切割機(jī)向坡肩移動(dòng)。

坡面縱縫由坡腳開始向坡肩順次切割，切割機(jī)利用簡(jiǎn)易支撐架支撐垂直坡面完成切割。

為防止混凝土初裂，采取隔縫切割法進(jìn)行控制;對(duì)于未切縫的，則在1 d后補(bǔ)切。

(2)填 縫。

在填縫前，采用鋼絲刷和手提式砂輪機(jī)修整縫面，并用移動(dòng)式柴油空壓機(jī)吹縫，填縫前應(yīng)保證縫面潔凈干燥。

閉孔泡沫板采用專用工具壓入縫內(nèi)，勾縫用的聚氨酯砂漿在工廠配置，聚氨酯采用無(wú)毒非焦油聚氨酯防水涂料，聚氨酯砂漿配合比為:聚氨脂∶砂 =4∶6(重量比)，人工勾縫。

2.6.7 養(yǎng) 護(hù)

襯砌混凝土板為薄板結(jié)構(gòu)，抗裂要求較高，必須采取有效的養(yǎng)護(hù)措施。

常溫(溫度高于5℃)和高溫季節(jié)，混凝土養(yǎng)護(hù)采用自然養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)方法為覆蓋保水性材料土工布養(yǎng)護(hù)，并根據(jù)情況進(jìn)行補(bǔ)水。

低溫季節(jié)(氣溫低于5℃)，混凝土養(yǎng)護(hù)采用蓄熱養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)方法為蓋草袋和掛草簾進(jìn)行保溫，嚴(yán)禁在混凝土面灑水。

2.6.8 特殊天氣施工

渠道混凝土板為板殼結(jié)構(gòu)，在特殊天氣時(shí)施工對(duì)混凝土板的質(zhì)量有較大影響，故在特殊天氣情況下施工應(yīng)采取控制措施。

(1)風(fēng)天施工。

風(fēng)天施工，混凝土因水分揮發(fā)而易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。采取的控制措施為:適當(dāng)調(diào)整混凝土用水量，增加混凝土出機(jī)口坍落度1～2 cm;對(duì)正在襯砌的作業(yè)面及時(shí)收面并立即采用塑料薄膜養(yǎng)護(hù)。

(2)雨天施工。

鑒于渠道襯砌屬大面積混凝土和露天作業(yè)，原則上雨天不安排襯砌施工，施工中遇突發(fā)降雨時(shí)應(yīng)及時(shí)將澆筑完成的混凝土面覆蓋，澆筑倉(cāng)面臨時(shí)覆蓋以阻止雨水沖刷倉(cāng)位，同時(shí)盡快完成澆筑倉(cāng)面的剩余作業(yè)并進(jìn)行覆蓋。降雨停止后，必須清除倉(cāng)位積水，不得帶水抹面壓光作業(yè)。若混凝土尚未初凝，對(duì)混凝土表面應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)處理后繼續(xù)施工，否則按施工縫處理。

針對(duì)本地區(qū)降雨具有短時(shí)、不確定等特點(diǎn)，砂石料場(chǎng)應(yīng)做好排水設(shè)施，對(duì)混凝土運(yùn)輸工具設(shè)置防雨和防滑設(shè)施，澆筑倉(cāng)面配備足夠的防雨覆蓋塑料薄膜。

雨后，繼續(xù)施工時(shí)必須檢測(cè)骨料含水率，并據(jù)此適時(shí)調(diào)整混凝土用水量。

(3)高溫施工。

根據(jù)本地區(qū)高溫天氣一年之中集中在夏季、高溫時(shí)段一日之中集中在中午12～16時(shí)的特點(diǎn)，在高溫季節(jié)進(jìn)行襯砌施工時(shí)，采取了以下措施控制混凝土入倉(cāng)溫度不超過28℃。

①施工時(shí)間避開高溫時(shí)段，施工安排在溫度較低的上午12時(shí)前、下午16時(shí)之后進(jìn)行;

②采取增加骨料高度、骨料場(chǎng)搭設(shè)防曬遮陽(yáng)棚、骨料表面灑水降溫措施控制骨料溫度;

③在混凝土中摻加高效緩凝減水劑，延長(zhǎng)混凝土初凝時(shí)間。

(4)低溫施工。

本地區(qū)低溫時(shí)段集中在10月至次年3月底，低溫時(shí)段較長(zhǎng)，多年統(tǒng)計(jì)資料顯示，可施工的時(shí)段為10月至11月上旬。

當(dāng)日平均氣溫連續(xù)5 d穩(wěn)定在5℃以下或現(xiàn)場(chǎng)最低溫度在0℃以下時(shí)，采取措施進(jìn)行施工，日平均氣溫低于0℃時(shí)，不安排施工。

低溫施工控制措施:

①澆筑現(xiàn)場(chǎng)設(shè)溫度計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)施工員根據(jù)溫度計(jì)顯示溫度指揮施工作業(yè);

②進(jìn)行澆筑時(shí)，混凝土入倉(cāng)溫度不得低于5℃。

③通過增加骨料堆料高度和覆蓋保溫材料、摻加防凍劑、熱水拌和等措施控制混凝土溫度;混凝土拌和前，先采用熱水預(yù)熱拌和機(jī)，并將機(jī)內(nèi)積水或冰水排除，保持拌和機(jī)處于正常溫度;混凝土拌和時(shí)間較常溫季節(jié)延長(zhǎng)20%～25%。

④對(duì)混凝土運(yùn)輸罐車采取保暖措施，盡量減少運(yùn)輸距離。

⑤成型后的混凝土應(yīng)及時(shí)進(jìn)行保溫覆蓋養(yǎng)護(hù)。

3 結(jié)語(yǔ)

大型渠道襯砌采用機(jī)械化施工是近年來(lái)在國(guó)內(nèi)廣泛推廣的一項(xiàng)新技術(shù)，該技術(shù)在施工過程中工序較多，工序的過程控制和工序間的有效銜接是應(yīng)用該技術(shù)的關(guān)鍵。

［1］ 水工混凝土施工規(guī)范，DL/T 5144－2001［S］.

［2］ 混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，GB 50164－92［S］.