漢延渠大銀河節(jié)制閘防滲抗凍脹砌護(hù)技術(shù)

張曉林，楊金國

（寧夏回族自治區(qū)漢延渠管理處，750004，銀川）

一、工程概況

漢延渠大銀河節(jié)制閘砌護(hù)改造工程是寧夏回族自治區(qū)水利廳2009年續(xù)建配套項(xiàng)目渠道砌護(hù)及建筑物改造工程，位于寧夏回族自治區(qū)銀川市掌政鎮(zhèn)以東，工程建設(shè)單位為水利廳灌溉管理局，設(shè)計(jì)單位為寧夏回族自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，監(jiān)理單位為寧夏華正水利水電工程建設(shè)監(jiān)理中心，質(zhì)量監(jiān)督單位為寧夏水利水電工程質(zhì)量監(jiān)督中心站，施工單位為寧夏漢延水電工程有限公司。

工程自2010年2月26日開工，同年4月15日竣工，實(shí)際完成工程量：土方開挖 9 131 m3，土方回填11 121 m3，漿砌石砌筑 1 160.64 m3，現(xiàn)澆混凝土護(hù)腳1283.26 m3，混凝土板預(yù)制砌護(hù)694m3,土工膜鋪設(shè)24328.3m2，聚乙烯油膏2.93m3，苯板鋪設(shè)249.98m2，泥結(jié)石路面4960 m3，漿砌石拆除384.32m3，混凝土板拆除 1720.8 m3，渠底清理垃圾1015.07 m3。工程總投資188.74萬元。

二、工程砌護(hù)成因

漢延渠大銀河節(jié)制閘至二排渡槽段是穿魚湖、高填方渠道，渠線彎曲，是漢延渠多年的重點(diǎn)險(xiǎn)工段。穿魚湖段堤頂與左右岸魚湖湖底高差在3.8 m左右，渠底與魚湖湖底高差在2.0 m左右；高填方段局部渠段渠底與田面高差也在1 m左右。沿曲線地質(zhì)剖面為標(biāo)準(zhǔn)的二元結(jié)構(gòu)，渠堤上部厚度約3m，土質(zhì)為人工回填壤土或沙壤土，渠堤下部土質(zhì)為細(xì)砂或粉細(xì)砂，浸潤線出逸點(diǎn)較高，坡腳滲水嚴(yán)重。

本次砌護(hù)段屬漢延渠大銀河節(jié)制閘至二排渡槽段的一部分，全部屬穿魚湖、高填方段，是該渠險(xiǎn)工段中最險(xiǎn)的一段。原渠道基本順直，渠堤土質(zhì)差，渠槽內(nèi)外落差大，滲徑不夠，外坡有滲水，渠堤時(shí)常有獾等害堤動物打洞破壞的跡象。為了改善渠道輸水條件，提高渠道水利用系數(shù)，確保干渠行水安全，需要對該渠段進(jìn)行防滲砌護(hù)。

據(jù)調(diào)查，砌護(hù)工程凍脹破壞在渠深1/3處最為嚴(yán)重，常有縱向貫通裂縫出現(xiàn)；陰坡凍脹破壞比陽坡嚴(yán)重得多，因此本次凍脹施工的重點(diǎn)放在右岸的陰坡上。

三、工程設(shè)計(jì)

1.總體設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)砌護(hù)長度1 400 m，樁號K75+700～K77+100（其中銀東干溝渡槽及其進(jìn)出口連接段100 m不改造，實(shí)際砌護(hù)1 300 m），設(shè)計(jì)流量20 m3/s,加大流量22 m3/s,設(shè)計(jì)水深1.91 m，比降1∶9 000。斷面底寬 10.0 m，斷面頂寬20.402 m，渠道內(nèi)邊坡 1∶1.5。

2.防滲抗凍脹設(shè)計(jì)

（1）防滲設(shè)計(jì)

渠底鋪設(shè)聚乙烯防滲膜，其上回填素土0.6 m。坡下齒墻為深0.78 m、寬0.6 m的M7.5漿砌石。坡腳為厚0.22 m、R4 000、圓弧形坡腳 C20混凝土現(xiàn)澆。其上砌筑C20混凝土板，板縫寬10 cm。坡板下鋪設(shè)聚乙烯防滲膜。伸縮縫坡下齒墻漿砌石每12.012m一道，圓弧形坡腳現(xiàn)澆混凝土每6.006m一道，預(yù)制板砌筑每6.006 m一道，縫寬均3 cm，內(nèi)填瀝青砂漿和聚乙烯油膏。

（2）抗凍脹設(shè)計(jì)

該工程渠道流向?yàn)樽源筱y河節(jié)制閘始基本由西南向東北，右岸為陰坡，對右岸砌護(hù)采取抗凍脹措施，邊坡板下鋪設(shè)苯板，板厚60 mm（見圖1、圖 2）。

四、防滲抗凍脹設(shè)計(jì)

（1）施工段落

樁號 K75+700～K77+100（其中銀東干溝渡槽及其進(jìn)出口連接段100m不改造，實(shí)際砌護(hù)1300m），由漢延水電工程有限公司中標(biāo)施工。

（2）工程任務(wù)

全部砌護(hù)工程土方開挖9131m3，土方回填 11121m3，漿砌石砌筑1 160.64m3，現(xiàn)澆混凝土護(hù)腳1 283.26m3，預(yù)制混凝土板砌護(hù)694 m3,土工膜鋪設(shè)24 328.3 m2，聚乙烯油膏 2.93 m3，苯板鋪設(shè)249.98 m2，泥結(jié)石路面4 960 m3。

（3）工期

本工程合同開工日期為2010年2月26日，竣工日期為2010年4月30日，合同總工期63天。實(shí)際開工日期為2010年2月26日，竣工日期水下部分為2010年4月9日，水上部分為2010年4月30日，實(shí)際工期63天。

（4）施工工序

總施工工序?yàn)椋鹤o(hù)坡→護(hù)底→現(xiàn)場清理→初步驗(yàn)收。

其中護(hù)坡工序?yàn)椋篗7.5漿砌石齒墻→圓弧形坡腳C20混凝土現(xiàn)澆→坡下苯板鋪設(shè)→坡土工膜鋪設(shè)→C20混凝土預(yù)制板砌筑→C15細(xì)石混凝土填縫→灑水養(yǎng)護(hù)→封頂戴帽→處理伸縮縫。渠底施工工序?yàn)椋洪_挖渠底土方→鋪防滲膜→松填土方。

（5）施工方法

受工期及自然條件影響，工程采取分段、分組交叉流水作業(yè)。

①M(fèi)7.5漿砌石齒墻?；A(chǔ)齒墻施工時(shí)先開挖基槽，再砌筑漿砌石。要求分層砌筑，坐漿密實(shí)，合理錯縫?；A(chǔ)砌好后頂面要覆蓋，以防回填護(hù)坡土方時(shí)將基頂染土，影響基礎(chǔ)頂面漿砌石與護(hù)坡材料結(jié)合。

②圓弧形坡腳C20混凝土現(xiàn)澆。坡腳土體按設(shè)計(jì)尺寸修整完成后即可進(jìn)行圓弧形坡腳C20混凝土現(xiàn)澆。垂直水流方向每6.006 m設(shè)一檔分縫，單塊尺寸為6.006 m×2.352 m×0.22 m，順序?yàn)槟０寮芰?、混凝土入倉、振搗、面層壓實(shí)收光、灑水養(yǎng)護(hù)。順?biāo)鞣较蛳葷矄螖?shù)，再澆雙數(shù)，跳倉澆筑，節(jié)省邊模支模次數(shù)。

③土工膜鋪設(shè)。坡上土工膜鋪設(shè)與混凝土板砌筑同步進(jìn)行，采用人工鋪設(shè)。采用0.3 mm厚聚乙烯薄膜，土工膜不允許有裂口、孔洞、裂紋或退化變質(zhì)等現(xiàn)象。鋪設(shè)前要清除坡面上的樹根、雜草、孤石等，將坡面拍實(shí)整平，不允許出現(xiàn)凸起及凹陷。鋪設(shè)時(shí)土工膜與坡面之間壓平貼緊，避免架空，清除氣泡。土工膜搭接寬度不小于15 cm，搭接面要干燥、無水、潔凈。對施工過程中遭受破壞的土工膜，應(yīng)及時(shí)請專業(yè)人員修補(bǔ)。渠底鋪膜施工時(shí)防滲膜要有一定的松弛度，不能拉得太緊，以防覆土?xí)r將膜拉裂。

④C20混凝土預(yù)制板砌筑。砌筑混凝土板前每6.006 m設(shè)伸縮縫一道，分好分隔線，再按要求砌筑混凝土板兩邊板，復(fù)查標(biāo)高后，逐層（逐行）砌筑。預(yù)留板縫用高標(biāo)號砂漿預(yù)制塊支墊，支墊尺寸25 mm×25 mm×100 mm。要求縫路整齊、板面平整。

⑤C20細(xì)石混凝土填縫?；炷涟宓奶羁p應(yīng)在板砌好后及時(shí)填筑。填縫細(xì)石混凝土所用原材料要有試驗(yàn)決定，其強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍及和易性應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。填縫前將縫內(nèi)砂、土等雜物清理干凈并灑水濕潤。填縫混凝土應(yīng)采用人工搗固密實(shí)，表面與混凝土板齊平收光，并反復(fù)壓光三次以上。填縫混凝土完成后應(yīng)及時(shí)灑水、蓋濕草簾進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

⑥伸縮縫的處理。坡面砌筑完成后即可進(jìn)行伸縮縫的處理，也是渠道防滲砌護(hù)的最后一道關(guān)鍵工序。填縫前清除縫內(nèi)泥土、雜物，使縫壁清潔、干凈，先將制備好的瀝青砂漿填入下部壓實(shí)，再將制備好的具有一定溫度的聚乙烯油膏灌入縫內(nèi)，同時(shí)用烤熱的小鐵鏟向縫壁抹壓，使其與縫壁充分黏結(jié)，最后用熱烙鐵沿縫口壓烙，使表面光滑平整與縫壁粘牢。

（6）右岸抗凍脹施工

鋪設(shè)聚乙烯苯板。該砌護(hù)段渠道流向自大銀河節(jié)制閘始基本由西南向東北，右岸為陰坡，設(shè)計(jì)時(shí)對右岸砌護(hù)采取抗凍脹措施，邊坡板下鋪設(shè)苯板，板厚 60 mm，密度 20 kg/m3，吸水率小于80 g/m2，施工時(shí)先削坡，然后將苯板長度方向順?biāo)鞣较蜾佋O(shè)，一直從砌板坡角鋪設(shè)到大水位上。

苯板質(zhì)脆，在搬運(yùn)過程中要防止折斷破壞。為便于施工，苯板鋪設(shè)要按設(shè)計(jì)要求一次鋪設(shè)成型，施工過程中不能踩踏苯板，防止破壞苯板結(jié)構(gòu)。

五、防滲及渠道抗凍脹效果

工程自2010年4月16日干渠運(yùn)行以來，外坡局部浸水和渠道內(nèi)坡沖刷淤積等現(xiàn)象消除了，渠道安全標(biāo)準(zhǔn)提高了。

該砌護(hù)工程右岸護(hù)坡背面采取鋪設(shè)聚乙烯苯板，工程運(yùn)行兩年來沒有發(fā)現(xiàn)護(hù)坡凍脹裂縫現(xiàn)象。尤其在渠深1/3處沒有發(fā)現(xiàn)縱向貫通裂縫，抗凍脹效果明顯，充分發(fā)揮了材料的抗凍脹性能。

2011年4月該工程被寧夏回族自治區(qū)水利廳評為近年寧夏引黃灌區(qū)續(xù)建配套項(xiàng)目中唯一的優(yōu)良工程，對引黃灌區(qū)續(xù)建工程建設(shè)具有示范作用。

六、建 議

①該砌護(hù)工程屬高填方渠道，地下水水位對渠堤凍脹破壞幾乎沒有影響，因此該工程抗凍脹效果較好，建議在不同渠道斷面，如挖方、半挖半填渠道進(jìn)行多種材料的抗凍脹試驗(yàn)，觀察其效果。

②抗凍脹材料苯板的鋪設(shè)，施工操作不方便，影響砌護(hù)速度，建議提高砌護(hù)工時(shí)定額。

③一般渠道凍脹破壞多發(fā)生在渠底1/3渠深處，多出現(xiàn)貫通縱向裂縫，尤其在渠道陰坡較為嚴(yán)重。建議渠道砌護(hù)圓弧形坡腳C20混凝土現(xiàn)澆在設(shè)計(jì)厚度上陰坡比陽坡厚一些，陽坡平均厚150 mm，陰坡平均厚250 mm，嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)，抗凍脹效果會更加明顯。