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中小型断面渠道机械衬砌施工工法.doc

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中小型 断面 渠道 机械 衬砌 施工
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1中小型断面渠道机械化衬砌施工工法中铁十二局集团海南振海工程有限公司邓永强 曾英军 毛铁军 骆日照1.前言海南省大广坝水利水电二期(灌区)昌江干渠工程位于海南省昌江县,全长 38.356km,承担着昌江县 16.5 万亩土地的灌溉任务和给棋子湾旅游开发区供水,系海南省重点工程。我公司承建的昌江干渠 II 标段工程,全长22.356km,渠道为梯形结构,深度为 3~2.4m,底宽为 2.5~1.5m, 坡比为1:1.5 和 1:1,渠道内衬砌 7cm 厚 C15 现浇混凝土,属中小断面渠道。在水利工程建设中,中小型断面渠道现浇混凝土衬砌在国内大多采用人工衬砌的方法进行施工,人工衬砌主要靠人工修坡、人工摊铺混凝土、平板振动器振捣、人工抹面。由于渠道衬砌厚度薄,混凝土标号低,人工修坡和摊铺混凝土的平整度、振捣密实度、抹面的光滑度都无法达到设计要求,施工质量差,施工效率低、劳动强度大、施工进度慢、施工成本高,渠道竣工后使用寿命短。为提高昌江干渠工程质量,提高施工效率,加快施工进度,降低施工成本,提高经济效益,我公司大广坝水利水电二期(灌区)工程昌江干渠Ⅱ标段项目通过认真调研,结合中小断面渠道现浇混凝土衬砌施工的特点,借鉴南水北调大型渠道机械化施工的成功经验,研制出中小型渠道机械化衬砌成套设备,实现了机械化衬砌,解决了人工衬砌施工的缺陷。成套设备包括:修坡机、混凝土滑模衬砌机、抹光机、切缝机,通过昌江干渠实际使用验证,设备具有技术先进、自动化程度高、施工质量好、劳动强度低、施工效率高、施工成本低的优点,取得了良好的经济效益和社会效益,值得推广。现将该施工技术进行总结,形成本工法。2011 年 12 月,经山西省住房和城乡建设厅鉴定,本工法关键技术已达到国内领先水平。2.工法特点2.1 与人工衬砌施工相比,机械化衬砌具有施工质量好、劳动强度低、施工效率高、成本降低、投入的劳动力少,经济效益和社会效益显著的特点。2.2 渠道机械化衬砌的作业过程全部由电气控制箱进行集中控制,自动化程度高,操作容易。22.3 衬砌机械的动力由移动式发电机提供,施工过程中发电机可与渠道衬砌机同步前进,无需架设变压器和供电线路,设备移动施工灵活,能适应各种环境条件施工。2.4 衬砌机械坡比调整、修坡厚度、混凝土衬砌厚度、磨光盘调节全部由行走支腿液压油缸和坡比调节装置控制,根据衬砌作业需要可以随时调整,以满足不同坡比和衬砌厚度的需要,调整操作灵活,在同一渠道内坡面有多个坡比的渠道上照样可以灵活使用。2.5 采用修坡机修出的坡面十分平整,坡面密实度较好,消除了挖掘机和人工修坡过程中对坡面的扰动和出现超欠挖现象。2.6 混凝土滑模衬砌机集摊铺、振捣、抹平为一体,边摊铺、边振捣、边抹平,衬砌的混凝土厚度均匀,密实度较好,施工质量高。2.7 混凝土抹光机采用磨盘提浆收面,混凝土表面光滑,无蜂窝麻面,外观质量好,解决了低标号混凝土人工衬砌无法提浆修面的难题。2.8 切缝机采用机架固定在坡面上, 用 2 个 9mm 厚的通用锯片叠加使用,1 个人就可以操作,切缝效率高,切缝美观,满足设计要求。而且,锯片通用性好,市场容易购买。 3.适用范围该套设备适用于渠道地质为粘土、粉土、砂土,以及含少量砾石土。尤其无地下水或少量地下水的土质渠道,施工效率更高。4.工艺原理4.1 测量放线,在渠道顶和渠道底测量放出铺设衬砌设备行走轨道的控制桩,按测量控制桩标准铺设好行走轨道,将修坡机、衬砌机、抹光机、切缝机安装到行走轨道上,按渠道设计坡比标准调整好全部机械的坡比。4.2 修坡机工作原理渠道修坡机参照农业旋耕机原理设计,主要由机架、变频行走装置、液压升降装置、坡比调节装置、铣刨体和螺旋修整系统、齿槽铣刨装置、电控系统构成。设备工作原理如下:接通主电源,铣刨体、修整螺旋、齿槽铣刨装置开始工作,铣刨体对开挖的渠道边坡面进行切削修坡,同时齿槽铣刨装置旋转工作,切削出符合设计要求的齿槽,修整螺旋对切削下来的土料输送到渠道顶部或底部,并对渠面进行精修,调整支腿液压油缸降低机架使修坡达到设计要求,3接通走机构电源开关,修坡机沿轨道行走进行连续修坡作业。4.3 混凝土滑模衬砌机工作原理衬砌机主要由机架、变频行走装置、液压升降装置、坡比调节装置、混凝土上料布料系统、插入式高频振捣装置、滑模装置、电控系统构成。工作原理:接通主电源,将衬砌机调整至设计的衬砌厚度,混凝土上料、螺旋布料系统工作,罐车的混凝土通过上料皮带机输送到设备上部的料斗,通过螺旋传动斜坡上端向斜坡下端送料,通过螺旋正反转,使混凝土均布在料仓内,达到规定料位时,开启高频振捣棒,同时整机按调定速度沿轨道向前行走,完成混凝土摊铺、密实、成型。4.4 抹光机工作原理抹光机主要由机架、变频行走装置、液压升降装置、坡比调节装置、抹平磨光装置、电控系统构成。工作原理:接通主电源,抹平磨光装置沿主机架轨道上下往复行走,同时抹光头(磨盘)开始工作,对衬砌成型的混凝土坡面进行抹平收光,开成符合设计要求的标准断面。4.5 切缝设备工作原理切缝设备主要由机架、混凝土切割机、卷扬机构成。在工作时将混凝土切缝机安装在机架导轨上,移到切缝位置,接通主电源,开动切割机工作,启动卷扬机牵引切缝机沿机架由渠顶向渠底方向行走进行切缝。5.施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程(见图 5.1)4测量放样铺设导轨修坡机修坡、开挖齿槽断面检查安装底模滑模衬砌机衬砌混凝土抹光机抹面人工检修混凝土面拆除底模切缝机切缝养护 拆除导轨不 合 格合 格加工底模搅拌混凝土图 5.1 中小型渠道机械化衬砌施工工艺流程5.2 操作要点5.2.1 施工准备工作 1、修坡机修坡前先利用挖掘机开挖渠槽,在开挖过程中严格控制渠道坡面坡比。并预留好保护层的厚度,一般预留 3-5cm。杜绝出现超挖现象。2、渠槽开挖完成后先进行测量验收,测量放出铺设导轨的平面位置和底标5高,根据测量安装导轨,导轨之间采用承插式连接,用 4 根 30cm 长的道钉打入地面将导轨固定。安装导轨时根据现场情况,在曲线的渠段安装 2m 或 1m 长的导轨,使转弯曲线圆顺。3、为了保证衬砌设备在作业过程中导轨不出现沉陷,在铺设导轨时必须将导轨安放在夯实平整的地面上,杜绝出现因导轨架空而出现变形。4、将修坡机、衬砌机、抹光机、切缝机安装到行走导轨上,按渠道设计坡比调整好机械的坡比。5.2.2 修坡机修坡修坡机启动之前先利用电缆将修坡机控制箱与移动发电机连接,接通主电源,铣刨体、修整螺旋、齿槽铣刨装置开始工作,铣刨体对开挖的渠道边坡面进行切削修坡,同时齿槽铣刨装置旋转工作,切削出符合设计要求的齿槽,修整螺旋对切削下来的土料输送到渠道顶部或底部,并对渠面进行精修,调整支腿液压油缸降低机架使修坡达到设计要求,接通走装置电源开关,修坡机沿导轨向前行走进行连续修坡作业。修坡机结构大样图见图 5.2.2-1。图 5.2.2-1 修坡机结构大样图如果边坡上预留的土层较厚,修坡机一次无法修到设计标准时,可通过调节升降装置,分层进行修整,直至修出的坡面达到设计标准为止。修坡完成之后,及时将用挖机配合人工将虚土清理至渠槽外。修坡机现场施工图见图 5.2.2-2。6渠道边坡修坡完成之后对渠槽断面尺寸进行复核,达到设计断面标准后安装坡面底模进行混凝土衬砌施工。图 5.2.2-2 修坡机现场施工图5.2.3 衬砌机衬砌坡面混凝土接通主电源,通过液压升降装置将衬砌机调整至设计的衬砌厚度(昌江干渠衬厚度 7cm) ,混凝土上料和螺旋布料系统工作,罐车运送混凝土至衬砌机上料斗前卸入上料皮带输送机上,皮带输送机将混凝土输送到衬砌机上部的料斗内,通过螺旋传动由斜坡上端向斜坡下端送料,通过螺旋正反转,使混凝土均布在料仓内,达到规定料位时,开启高频振捣棒,同时整机按调定速度沿轨道向前行走,完成混凝土摊铺、密实、成型。滑模衬砌机结构大样图见图 5.2.3-1,滑模摊铺机现场施工图见图 5.2.3-2。7图 5.2.3-1 滑模衬砌机结构大样图图 5.2.3-2 滑模衬砌机现场施工图5.2.4 抹光机抹面接通电源,调试各工作装置正常工作,调节液压升降装置将抹光机磨盘接触到衬砌成型的混凝土面上,开启抹光装置(磨盘)正常工作,抹平磨光装置沿主机架轨道上下往复行走,对衬砌成型的混凝土坡面进行抹平提浆收光,抹光机抹面完成后,对坡面上个别缺陷部位利用人工修补,形成符合设计要求的标准断面。抹光机抹面完成后待混凝土初凝后覆盖土工布并洒水养护。抹光机结构大样图见图 5.2.4-1;抹光机现场施工图见图 5.2.4-2。8图 5.2.4-1 抹光机结构大样图图 5.2.4-1 抹光机现场施工图5.2.5 切缝机切缝坡面混凝土强度达到设计的 50%以上时开始进行切缝施工。切缝前将混凝土切缝机安装在支架上,人工推动支架将切缝机移到切缝位置。接通电源,调试各工作装置正常工作,开动切割机工作,启动卷扬机牵引切缝机沿机架由渠顶向渠底方向行走进行切缝。切缝完成后用卷扬机将切割机拉至机架顶部,移动机架到下一切缝点进行施工。切缝机现场施工图见图 5.2.5。9图 5.2.5 切缝机现场施工图5.3 劳力组织(见表 5.3)表 5.3 劳力组织表序号 工种 人数 主要工作内容1 施工负责人 1 主要负责现场总体协调和指挥工作2 技术员 1 负责技术交底和现场技术指导3 测量员 1 主要负责现场测量工作4 试验员 1 主要负责现场试验工作5 安全员 1 主要负责现场安全工作6 工班长 1 主要负责现场施工管理和人员调配7 机电工 1 负责现场电路接设维护和机械维修保养8 轨道工 6 负责安装和拆除导轨9 抹面工 5 负责混凝土面板缺陷修补抹光10 机械操作工 4 负责修坡机、摊铺机、抹光机、切缝机的操作11 杂工 2 主要负责混凝土面板养护及设备看护工作6. 材料与设备本工法无需特殊说明的材料,采用的主要机具设备见表 6。表 6 主要机具设备表序号 设备名称 规格型号 数量 备注1 渠道衬砌机 SM8000 1 套 包括:修坡机、衬砌机、抹光机、 切缝机成套设备2 发电机 75KW 1 台 上柴3 砼搅拌站 JS75O 1 套 佛宇4 砼罐车 9m3 2 台 三一重工5 挖掘机 CAT320 1 台 美国卡特6 拖拉机 1 台 金鹿7 全站仪 GPT-7002 1 套 拓普康8 水准仪 AP-128 1 套 苏光107. 质量控制7.1 质量控制标准施工质量控制执行以下规范和标准《水利水电工程施工质量检验与评定规程》 (SL176-2007)《渠道混凝土衬砌机械化施工质量评定验收标准》 (NSBD-2007)7.2 质量控制措施7.2.1 严把原材质量关,杜绝不合格材料进场。对于碎石,由于渠道衬砌混凝土标号为 C15,衬砌厚度仅为 7cm,碎石过大会造成混凝土摊铺后很难收面,而且蜂窝麻面较多。所以碎石规格选用 10-30mm;砂子选用中砂。7.2.2 装导轨过程中,严格按照测量交底拉线装轨,避免因装导轨偏差造成混凝土衬砌面板高度出现高低起伏。7.2.3 在修坡过程中严格控制修坡精度,防止坡面出现超挖现象。7.2.4 修坡完成后将坡面、齿槽以及坡脚的虚土及时清理干净,防止衬砌过程中混凝土直接摊铺在虚土上影响混凝土面板的厚度和强度。7.2.5 摊铺混凝土之前固定好坡脚模板,防止摊铺机经过时刮倒。模板接缝平整无错台,保证衬砌后混凝土坡脚线型光滑顺直。7.2.6 混凝土衬砌过程中对布料不均匀部位及时补料,对齿槽部位及时利用模板刮平抹光。7.2.7 抹光机抹面时要依次进行,禁止在坡面上乱抹造成坡面出现较多抹痕,影响坡面平整度。7.2.8 坡面混凝土初凝至强度达到设计强度期间采用土工布覆盖洒水养护,防止混凝土收缩开裂。7.2.9 切缝之前在面板上用墨斗按照设计图纸分缝距离弹出墨线,切割机对准墨线进行切割,避免切缝出现偏差。8. 安全措施8.1 建立完善的安全管理体系,加强安全知识教育,落实安全生产责任制度。8.2 落实岗前培训制度,所有施工人员都必须经安全培训后方可上岗施工,
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