南水北调渠道底板混凝土机械化施工系统研究与应用

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1、南水北调渠道底板混凝土机械化施工系统研究与应用南水北调渠道底板混凝土机械化施工系统研究与应用　　南水北调中线京石段应急供水工程直管或代建项目第二施工标，渠线总长8020m，其中渠道长7001m。标段进口桩号214+210～214+段明渠底宽，桩号214+～222+230段明渠底宽，渠道内边坡坡比1：，纵坡1/24000，渠底为C20混凝土衬砌，渠底厚8㎝或10㎝，渠底宽度或。施工中，南水北调中线局提出了“对渠道必须采取机械化混凝土衬砌”的要求，但目前渠底混凝土衬砌成套设备缺乏，各施工单位难以在建筑机械设备市场找到适合该种工程形式的成型设备。这种状况下，

2、本着“设备简单、节约成本、加快进度、保证质量”的原则，对渠底衬砌混凝土机械进行了研究。渠底混凝土衬砌施工需经过混凝土布料和混凝土振捣两大工序，但它又必须是融混凝土输送、布料、摊平、振捣、压面为一体的机械化施工。为此，渠道底板衬砌施工机械应分为混凝土输送布料和混凝土衬砌两大部分。　　　入仓方式选择　　渠道底部混凝土衬砌首先要解决的问题是混凝土入仓方式。由于渠道底部宽度为7m～，宽度相对较小，而且衬砌混凝土下部设有聚苯乙烯泡沫塑料保温板和复合土工膜，所以混凝土搅拌车不能在渠底仓内行走。为此，需要根据渠道底板结构形　　式选择适合渠底混凝土衬砌施工的混凝土运输

3、布料设备。　　现对混凝土泵、移动溜槽、渠底混凝土布料机三种渠底混凝土的布料方式进行对比如下：　　混凝土输送泵：渠底混凝土布料采用混凝土泵进行施工，其优点是浇筑速度快浇筑量大。但混凝土泵及附属设备安装复杂，需要投入较多的人力；泵送混凝土塌落度较大，与渠道衬砌常态混凝土相比和易性较差，造成渠道混凝土出面时间晚，渠道混凝土成型后容易产生裂缝，泵送混凝土的各项性能指标不能满足渠道衬砌混凝土要求。　　混凝土移动溜槽：移动溜槽设置在成型的渠坡上，溜槽底部设有橡胶轮，渠坡上设有行走轨道，溜槽经人工推力可以沿渠坡移动。混凝土搅拌车的出料口和溜槽的顶部集料口对中下料，经

4、过溜槽将混凝土输送到渠底，再由人工推脚轮车接料将混凝土推到需料的部位。溜槽结构简单造价低廉，适合小方量混凝土浇筑而且渠道距离短的工程。溜槽行走需要人工推动，投入人力较多；溜槽输送混凝土要求混凝土的塌落度要大，从而影响混凝土的和易性，容易使混凝土产生裂缝。溜槽施工对渠道坡比有一定的要求，对于南水北调坡比1：的渠坡，混凝土塌落度较小时，需要采用人工铁锹辅助将料输送到渠底，且需要在渠底要安排人工推脚轮车进行布料，机械化程度低，混凝土输送能力较小。　　渠底混凝土布料机：渠底混凝土布料机源于移动的桁架与混凝土的布料带相结合而成，根据渠道的结构形式在渠坡和渠底上均

5、布设桁架，桁架下部设有电机驱动轮能够沿设置好的轨道自己行走，桁架上安装皮带和电机滚筒用于混凝土的输送。渠底混凝土布料机由项目部自己进行设计加工，其成本造价估算在7万元左右。　　布料机设计方案优化　　方案设计　　方案1：设计方案源于倒虹吸混凝土布料机，基本是由钢构桁架和皮带构成，结构形式如图。布料机桁架横跨明渠顶部大约长度为40m，桁架本身高度为；桁架设有混凝土输送皮带和行人道板，端头安装电机滚筒；桁架底部设有电机驱动轮行走速度为4m/s，在渠底范围宽度内的桁架上设有混凝土垂直运输的串筒；总重量约为14t。　　方案2：设计方案源于混凝土上扬布料机，基本由

6、钢构桁架和皮带机构成，结构形式如图。结构形式和混凝土上扬皮带机相似，混凝土布料系统端头位于渠顶上，桁架水平悬臂至渠道底部中间位置，在桁架中间部位设置桁架支撑于渠坡坡面上，另一端安装配重块保持桁架的平衡。在渠道布料机端头和中间桁架支撑底部安装电机驱动轮作为行走装置，在布料机另一端头安装串筒作为混凝土垂直运输。布料机桁架水平长度25m，桁架本身高度为，本身自重为8t左右。　　方案3：设计方案将水平皮带布料机和渠坡斜皮带布料机相结合构成，结构形式如图。在渠坡上安装一套斜皮带混凝土输送机，在渠道底部安装一套水平布料机，两套布料系统之间进行铰接构成一套混凝土输送

7、布料系统。在斜皮带机顶部和水平皮带机上安装电机驱动轮装置，其他部位安装橡胶从动轮。渠坡斜皮带系统将混凝土从渠顶输送到渠底水平布料机上，在水平皮带系统上设有下料口用于渠底混凝土布料。水平布料机长度为，斜皮带机长度为，总重量为，行走速度为3m/s。　　　图：渠底混凝土布料方案3　　三种方案对比优化选择　　方案1：结构形式简单，便于加工制作；安装简单，使用时行走平稳，混凝土输送能力较强；但是桁架跨度大、自重大安装运输需要大的起重设备和运输设备；钢构加工量大，工程成本造价高。　　方案2：结构形式较复杂，不便于加工，安装时难度较大；由于结构形式造成了布料机行走不

8、稳，易发生倾斜；混凝土输送能力一般；由于桁架跨度减小，钢构加工量少，工程成本造价低。　　方案3