【摘要】南水北调项目是我国大型调水项目之一，该项目在施工过程中采用的是渠道衬砌技术。渠道施工选择合理的工艺是确保衬砌质量和提高衬砌速度的重中之重。本文对南水北调东线一期工程济东明渠段工程渠道混凝土衬砌的施工技术进行了探讨，通过阐述这些成功的施工经验，为类似工程施工提供借鉴。
　　【关键词】南水北调；砂垫层；混凝土；衬砌；渠坡
　　南水北调工程是我国一项重要的便民利国工程，共分为三条输水线路，即东线、中线和西线。东线工程中的山东段，由于在建设上要求其渠道大、底宽大以及边坡坡度要求较缓等特点，在对上东段的资源投入上相对较大，且工程质量不易保证。从对渠道混凝土的成型及后续的养护等实际施工经历可以看出，机械化衬砌混凝土这种施工技术，以其施工厚度薄、面积大等显著优势，被广泛的应用在渠道混凝土施工中。渠道施工选择合理的工艺是确保衬砌质量和提高衬砌速度的重中之重，实践证明机械化衬砌具有连续作业、总成本低、平整度高、振捣密实、施工速度快等优点，本文对渠坡混凝土机械化衬砌的施工质量保证措施进行了探讨。
　　1、工程概况
　　济南至引黄济青段工程明渠段位于山东省胶东输水干线西段下游，是南水北调东线一期工程的一个单项工程。本标段的全部输水线路位于小清河左堤外侧，全线采用全断面防渗衬砌弧形的坡脚梯形渠道，渠道设计水深3.0m，设计渠底宽13.5m，设计纵比降为1/18000，戗台以下边坡1：2.25，戗台以上内、外边坡1：2.0。输水渠渠坡使用全断面机械现浇高性能混凝土面板作为防渗施工技术，为防渗、防冻胀，板下换填了砂砾石垫层，渠坡也铺设了加筋泡沫复合混凝土大块薄板，渠坡暗管逆止排水以防扬压。本项目质量情况将直接影响山东省南水北调工程的整体形象，也会对后期的运行管理产生极大影响。我们拟采用山东省调水工程技术研究中心自行研制生产的SM9000型履带滑模混凝土衬砌机进行渠道砼浇筑，该机械已在南水北调东线济平干渠工程和山东省胶东调水工程渠道衬砌工程等项目上应用，效果良好，我公司在机械化衬砌方面有较成熟的施工经验。
　　2、机械化衬砌施工质量的主要施工过程
　　机械化成型施工主要包括土方削坡、埋设排水系统、砂碎石垫层铺设或聚苯乙烯保温板铺设、陽离子乳化沥青喷涂或复合土工膜铺设、C20机械化砼现浇、割缝及填缝、混凝土养护等施工工序。
　　3、机械化衬砌混凝土容易出现质量问题
　　3.1渠道衬砌混凝土裂缝
　　混凝土产生裂缝是混凝土施工的常见问题，特别是超薄壁的混凝土结构，更容易发生裂缝现象。渠道衬砌混凝土裂缝的产生主要与下列因素有关：与衬砌机的性能有关，不同的衬砌机振捣密实度不同；与混凝土配合比有关；与施工时段有关，不同的施工时段，所产生的裂缝数量、宽度不同；与混凝土切缝间隔时间有关；与混凝土养护有关；外界环境因素的影响，例如严寒、大风、及温差大等，裂缝更容易产生。
　　3.2衬砌厚度多数偏大
　　在对南水北调工程中的中线段即京石段和安阳段的渠道施工结果进行检测后，可以看出其衬砌混凝土的厚度普遍比设计的厚度要厚，增大了项目投资。因此，在控制渠道混凝土衬砌的质量时，衬砌混凝土的厚度要作为一个重点指标来进行控制。
　　3.3混凝土外观
　　渠道混凝土机械化衬砌外观质量要求高，衬砌厚度、密度、表面平整度、切缝宽度、深度以及密封胶填缝深度、顺直度、外观尺寸等较普通混凝土要求高，尤其是表面平整度（8mm/2m），不易达到规范要求。
　　4、机械化混凝土衬砌施工质量保证措施
　　在混凝土结构施工中，产生裂缝是很常见的现象，机械化混凝土衬砌时也不例外。裂缝的预防及控制是一个综合性课题，特别是在施工工艺方面、材料方面、地基基础等方面均需加强控制措施，才能减少裂缝的产生。我们在山东省南水北调济平干渠等工程机械化衬砌工程施工中，仔细分析了机械化混凝土衬砌板产生裂缝的主要因素后，针对性地制定了以下预防及控制措施。
　　4.1严格控制渠坡的土方削坡质量
　　机械粗削坡一般采用挖掘机进行，一般预留5cm-8cm的保护层。通常情况下，在挖掘机的斗齿上焊接钢板以包住斗齿，避免斗齿对建基面造成破坏。并在粗削坡时，及时对削坡的高程和表面平整度进行检查，以防超挖。如果超挖，则要参照土方填筑的规定进行开蹬夯实回填，并重新开始削坡。在渠坡上设置横向和纵向的高程控制桩后，才可进行人工精削坡作业。控制桩的距离设置约5米，挂线后形成高程控制网，人工精削坡以此为依据。人工进行精削坡后，土坡表面平整度应控制在±1cm内。
　　4.2把好混凝土原材料进场关和严控混凝土搅拌质量
　　4.2.1混凝土原材料质量控制措施
　　混凝土衬砌前，要认真检查所用水泥的生产厂家、批次、生成日期及质量证明文件，以确保所选用的水泥质量、凝结时间及安全性，不同种类、批次的水泥不得混合使用。由于矿渣水泥的收缩量要比普通硅酸盐水泥大，所以在选用水泥时，要尽可能的选择普通硅酸盐水泥。在混凝土混合物中适当添加优质的粉煤灰，不仅可以降低普通硅酸盐水泥的用量，改善混凝土的整体性能，而且可降低水泥的水化热，拖延出现水化热峰值的时间，从而有效的控制温度裂缝的发生。
　　砂石料在进场前，必须要有专人验收，对于不满足要求的不得进场；石子要按照有关规定进行复试，其含泥量、坚固量、强度、风化岩含量等参数要满足要求；砂子同样要按照有关规定进行复试，而且必须选用级配良好的中、粗砂，其含泥量、坚固量、风化岩含量等要满足施工规范中的有关要求；混凝土所用的水、外加剂及掺和料符合有关规定；选用的外加剂必须为有相应资质的厂家的产品，并按批量进行严格复试。
　　4.2.2混凝土搅拌质量控制措施
　　混凝土的计量投料必须依据混凝土配合比通知单的说明进行投料，并对计量装置进行定期检查。砂石含水率的检测要认真执行，并对检测的结果进行分析，后对配合比进行调整；对水灰比及坍落度要严格控制，并随时抽查坍落度；严格控制搅拌的时间，确保其符合规范要求；合理控制混凝土拌合后的出机温度，周围环境温度较高时，要在砂石料堆场搭设简易的遮阳棚，以防太阳直接砂石料，同时要用冷水喷洒砂石料，降低砂石料温度。 　　4.3嚴格混凝土衬砌板浇筑工艺
　　在衬砌浇筑混凝土之前，要先将垫层湿润，避免由于垫层的过度干燥，导致混凝土衬砌板过快的失去水份，从而引发塑性裂缝；有效控制衬砌机的前进速度，以确保振捣质量合格。振捣不足，易使混凝土出现蜂窝；振捣过量，则粗骨料下沉，混凝土离析。这两种情况都影响混凝土的强度；为了保证衬砌表面的密实度，避免产生收缩裂缝，要加强抹面施工，但抹面不得过度抹干压光，以避免表面产生龟裂；尽可能的不在高温、大风等恶劣天气中开展混凝土衬砌板的浇筑，以避免在覆盖养护前就由于表面过快的失水而产生裂缝。
　　4.4及时切割伸缩缝
　　伸缩缝的作用是将混凝土中的内应力转化于切缝处，使裂缝仅在切缝处发生。通常情况下，在采用机械化衬砌施工作业时，伸缩缝的预留是比较困难的，所以伸缩缝都在浇筑完成后，采用切缝机切割生成。
　　在混凝土衬砌板的强度达到设计强度的25%～30%时，要使用切缝机来切割。过早切缝，粗骨料会从砂浆中跳脱，切缝就残缺不整齐；过晚切缝，则无法消除内应力。气温高，混凝土强度增长快，切割时间要提早；温差大，切割时间也要提早。切缝时间一般遵循的原则是“能切就切，宁早勿晚”。
　　切缝清理。随切缝随清理，切割机每切完一道缝后，立即用高压水枪进行冲洗，将缝内残碴冲洗干净，防止混凝土残碴重新固结，使伸缩缝失去作用。
　　4.5加强混凝土衬砌板成型后的养护
　　当混凝土衬砌板在浇筑完成以后，将进入凝结硬化阶段，如果此时空气的相对湿度较低，则混凝土衬砌板将会从内至外丢失水分。如果此时不及时养护，混凝土衬砌板的顶面将会快速收缩，而板底由于失水慢，收缩速度将慢于顶面，从而造成收缩量的不一致性，产生裂缝。所以，混凝土衬砌板在浇筑完成后的养护工作至关重要。
　　1）混凝土衬砌板在浇筑完成后要及时进行覆盖和洒水养护作业，同时要避免其受到日晒和风吹，保证混凝土衬砌板始终处于湿润状态。一般情况下，及时的养护工作，可以有效的防范由于混凝土内外温差及湿度变化，而导致过大的变形应力大于拉应力而发生的裂缝。
　　2）设立专人养护机制，并认真做好养护记录，洒水量及次数以能确保混凝土衬砌板表面始终为湿润状态为宜。良好的气候条件下，在浇筑完成后的三天时间内，白天要间隔两个小时洒水一次，以后24小时洒水大于四次，天气干燥时，适当增加，阴天时适当减少。
　　3）洒水养护时间。渠道在采用机械化混凝土衬砌板浇筑时，其养护的时间要大于28天。
　　5、施工效果评价
　　南水北调东线一期工程济东明渠段工程渠道混凝土的衬砌已竣工，未发生衬砌结构变形、边坡滑坡等事故，不仅衬砌混凝土产生的裂缝较少。然而，渠道混凝土机械化衬砌历时尚短，南水北调工程由于其渠道衬砌混凝土线长、面广，对于质量的影响有很多不利因素，无论是施工工艺和管理水平，都存在着许多不足之处，仍需在以后的施工实践中不断的改进和提高。