孫佑光 王兵

(1. 山東省膠東調(diào)水局煙臺分局，山東 煙臺 264000；2. 山東省膠東調(diào)水萊州管理站，山東 萊州 261400)

南水北調(diào)東線膠東輸水干線西起東平湖，東至威海市米山水庫，全長688.7km，工程建成運行以來為解決工程沿線生活、工業(yè)用水困難發(fā)揮了巨大作用，特別是自2013—2017年山東膠東地區(qū)連續(xù)干旱，水庫干涸、地下水位下降，煙臺、威海地區(qū)人民用水嚴(yán)重困難。2015年4月，工程開始向煙臺和威海應(yīng)急調(diào)水，截至2017年12月，累計為煙臺、威海調(diào)水3.2億m3，有力保障了煙威地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會健康穩(wěn)定發(fā)展。但明渠工程建成和通水期間，陸續(xù)暴露了一些問題，由于及時采取了有效的處理措施，保證了工程的正常運行。

1 工程概況

為減少渠道輸水滲漏損失，保護(hù)渠道邊坡或渠底免遭水流沖刷，膠東調(diào)水明渠渠底及渠坡進(jìn)行全斷面襯砌，襯砌高度為設(shè)計水深加1.5m超高。沿線根據(jù)地質(zhì)條件、防滲要求不同，主要采用兩種襯砌結(jié)構(gòu)型式，一種為保溫板+復(fù)合土工布+預(yù)制混凝土六邊形板，另一種為保溫板+現(xiàn)澆混凝土板，現(xiàn)澆混凝土板按施工方法分為兩種類型，其中8cm人工現(xiàn)澆混凝土板下采用復(fù)合土工布防滲，12cm機(jī)械化現(xiàn)澆混凝土板未加復(fù)合土工布。為保證襯砌結(jié)構(gòu)在地下水作用下的穩(wěn)定性，對地下水位較高的渠段，在襯砌結(jié)構(gòu)下壩腳處埋設(shè)內(nèi)排水設(shè)施，防止襯砌結(jié)構(gòu)鼓脹破壞。

2 主要問題及原因分析

2.1 渠道滲漏

2.1.1 問題概況

輸水渠在通水期，多處渠道出現(xiàn)堤身或壩腳滲水，其中萊州集中出現(xiàn)在東宋泵站出口和大劉家渡槽進(jìn)出口一帶，滲水點斷續(xù)分布長度約1000m，招遠(yuǎn)主要在淘金河渡槽和界河渡槽進(jìn)出口段，長度約400m，龍口段主要集中在后徐家渡槽、八里沙河渡槽進(jìn)出口附近高填方段，長度約1000m。壩體滲漏水不但影響堤身工程安全，加大水量損失，而且壅高渠道周邊地帶的地下水位，使土層中毛管水上升，引起農(nóng)田漬澇、農(nóng)作物減產(chǎn)、導(dǎo)致附近姜窖和水井進(jìn)水坍塌、土地沼澤化等次生災(zāi)害發(fā)生。

2.1.2 原因分析

從滲漏位置看，渠道滲漏多發(fā)生在河道前后低洼處、壩體高填方段，多為基巖淺埋或裸露的低緩丘陵區(qū)地質(zhì)條件較復(fù)雜，筑堤材料以風(fēng)化料、砂類土等強(qiáng)透水材料為主。從工程破壞情況看，滲漏水渠段的襯砌結(jié)構(gòu)局部遭到破壞。其中，渠道預(yù)制混凝土板和人工現(xiàn)澆混凝土板下多處土工膜未有效連接，土工膜結(jié)合不緊密；機(jī)械化現(xiàn)澆混凝土主要問題是混凝土板裂縫、混凝土伸縮縫灌注的聚硫密封膠失效等。因此筑壩材料防滲效果差和襯砌結(jié)構(gòu)缺陷是明渠渠道滲水的主要原因。

2.2 襯砌板鼓脹、破壞

2.2.1 問題概況

萊州后趴埠、龍口隋家莊子村西丘陵深挖方段襯砌板在大雨后，發(fā)生嚴(yán)重鼓脹。萊州東宋泵站出口后趴埠段、招遠(yuǎn)辛莊泵站出口段在泵站停水、渠道水位急劇下降時，也發(fā)生了襯砌板鼓脹破壞現(xiàn)象。2013年7月，由于歷史罕見的持續(xù)強(qiáng)降雨，導(dǎo)致萊州沙河以上渠段、珍珠河至海鄭河渠段、馬塘河、萬深河下游渠段、龍口絳水河段渠底襯砌板產(chǎn)生鼓脹變形破壞，兩側(cè)渠坡襯砌板全部滑落，渠道右側(cè)渠坡襯砌毀壞。萊州、招遠(yuǎn)、龍口累計襯砌毀壞面積達(dá)8.5萬m2，渠坡襯砌毀壞長度4.7km，渠底襯砌水毀長度3.4km，工程遭到嚴(yán)重破壞。

2.2.2 原因分析

a. 地下水位上升，壩體內(nèi)外水壓力差加大。強(qiáng)降雨后，渠段地下水位急劇上升，渠道內(nèi)外水頭差增大，當(dāng)混凝土防滲體內(nèi)外水頭差達(dá)到一定高度時，渠底、渠坡混凝土板就會受到地下水的頂托產(chǎn)生拱起或滑落。

b. 壩外排水系統(tǒng)排水不暢。渠壩外排水溝排水不暢，尤其在筑堤土料為滲透性強(qiáng)的砂類土或風(fēng)化巖段，排水溝內(nèi)壅高洪水位的同時，抬高堤內(nèi)地下水頭，在缺乏排水減壓措施的渠段，揚(yáng)壓力增加，造成局部渠段襯砌板鼓脹，產(chǎn)生揚(yáng)壓力破壞。

c. 部分渠段襯砌板的壓頂板封堵不嚴(yán)。部分渠段渠坡壓頂板封堵不嚴(yán)，地表徑流注入混凝土板背面，增加了內(nèi)水壓力，造成襯砌板滑落。

d. 通水運行時水位變幅過大。通水運行過程中，尤其在泵站出口附近渠段，在泵站停機(jī)、渠水位急劇下降時，由于渠水位與地下水位差加大，也導(dǎo)致襯砌板鼓脹或滑落。

2.3 襯砌板伸縮縫處板縫鼓起、擠碎

2.3.1 問題概況

在萊州北部草坡東段、朱橋河至金城公路段和龍口南山集團(tuán)公路附近、水亭段，出現(xiàn)混凝土板勾縫碎裂、伸縮縫凸起、襯砌板受擠壓拱起，甚至發(fā)生碎裂破壞現(xiàn)象。

2.3.2 原因分析

主要原因是混凝土預(yù)制板伸縮縫偏窄，特別是冬季施工段到了夏季不滿足熱脹要求，由于混凝土板受熱膨脹，導(dǎo)致伸縮縫擠壓受力所致。

3 處理措施

3.1 渠道滲漏處理

3.1.1 對內(nèi)坡進(jìn)行襯砌板封堵加固

a. 預(yù)制混凝土板襯砌段。對滲漏較嚴(yán)重的高填方預(yù)制混凝土板襯砌段，拆除混凝土板，在原復(fù)合土工膜基礎(chǔ)上新鋪設(shè)一層復(fù)合土工膜防滲，為保護(hù)土工膜，在齒墻處新鋪復(fù)合土工膜下增設(shè)一層500g/m2土工布，然后再安裝預(yù)制混凝土板。

b. 現(xiàn)澆混凝土段。對主要為伸縮縫聚硫密封膠失效的滲水段將原伸縮縫聚硫密封膠剔除，并將縫處理干凈、晾干，按有關(guān)技術(shù)要求重新灌注聚硫密封膠，注膠厚度要確保2cm，縫內(nèi)密封膠要飽滿密實。對由于凍融或其他原因貫通裂縫較多的現(xiàn)澆混凝土段，在混凝土板之上鋪設(shè)保溫板和復(fù)合土工布，然后再安裝預(yù)制混凝土板。

3.1.2 渠道外坡防護(hù)

渠道外坡防護(hù)采用漿砌石護(hù)坡，厚度0.25m，在堤角以上0.5m、2.0m處各設(shè)一排塑料管排水孔，護(hù)坡下部設(shè)10cm碎石加10cm中粗砂、300g/m3土工布作反濾層,渠道外堤角與排水溝之間設(shè)干砌石防護(hù)，厚度0.25m，下設(shè)反濾層。

3.1.3 壩腳排水和浸沒處理

對由于滲水量較大導(dǎo)致地下水位壅高，引起農(nóng)田漬澇、沼澤化等不利影響的渠段，在渠內(nèi)封堵、減少滲漏的基礎(chǔ)上，采用截水溝將滲水引至附近排水溝。

對由于渠岸地形地貌和地質(zhì)條件，使得地下水排水不暢，導(dǎo)致浸沒問題嚴(yán)重的渠段，采用截水溝加集水井聯(lián)合排水減壓方案。為沿壩坡腳平行壩線開挖排水溝，阻截明渠滲漏地下水，排水溝底部設(shè)置排水盲管，上覆反濾層，根據(jù)滲水量大小，間隔設(shè)置集水井與排水盲管相連，將滲水集中后，用水泵抽回渠道或就近排至附近河溝。為保證壩后農(nóng)田和村內(nèi)房屋不受浸沒，需將地下水位埋深控制在1.5m以下。

3.2 襯砌鼓脹、破壞處理

3.2.1 襯砌結(jié)構(gòu)修復(fù)

對未設(shè)置內(nèi)排水系統(tǒng)的，均增設(shè)襯砌內(nèi)排水系統(tǒng)。內(nèi)排水系統(tǒng)采用暗管集水、逆止式排水器自流排水，由集水暗管、反濾土工織物、集水箱、集水管和出水管組成，集水暗管采用φ150的塑料排水盲溝，外包200g/m3的土工布，集水箱采用逆止式排水器，出水管采用6cm或8cm的硬質(zhì)聚乙烯塑料管。對已經(jīng)設(shè)計內(nèi)排水系統(tǒng)的，修復(fù)已有排水器，對間距較大者進(jìn)行加密。

a. 預(yù)制混凝土板修復(fù)。拆除混凝土預(yù)制板、保溫板、復(fù)合土工膜，整修邊坡，增設(shè)或修復(fù)內(nèi)排水系統(tǒng)后，重新鋪設(shè)安裝。

b. 現(xiàn)澆混凝土板修復(fù)。拆除混凝土板、保溫板，整修邊坡，增設(shè)或修復(fù)內(nèi)排水系統(tǒng)，然后重新進(jìn)行混凝土澆筑。

3.2.2 疏通壩外排水系統(tǒng)

疏通淤積的排水溝和穿渠倒虹、涵洞、渡槽等排水建筑物，保持排水暢通；對坡度大和風(fēng)化料填筑的排水溝進(jìn)行漿砌，以防沖刷淤積，減緩洪水下滲速度，減小渠道內(nèi)外水頭差，防止襯砌結(jié)構(gòu)發(fā)生揚(yáng)壓力破壞。

3.2.3 加強(qiáng)工程維護(hù)和運行管理

a. 加強(qiáng)汛前檢查和汛期維護(hù)。輸水渠道不輸水時汛前要詳細(xì)檢查渠道內(nèi)排水系統(tǒng)、排水溝、穿渠排水建筑物是否暢通，是否運行可靠，發(fā)現(xiàn)問題要及時處理；檢查壓頂板封閉情況，防止汛期雨水滲入使襯砌結(jié)構(gòu)破壞。汛期要根據(jù)降雨及渠道水位變化，通過控制閘及時調(diào)整渠道水位，保持渠道內(nèi)外水位不大于20cm，以避免由于揚(yáng)壓力破壞渠道襯砌結(jié)構(gòu)。

b. 工程運行與維護(hù)。運行水位一般控制在設(shè)計水位以下，渠道水位變幅控制在20cm以下，特別要注意水位下降值的控制。

3.3 伸縮縫處板縫鼓起、擠碎處理

拆除伸縮縫附近破壞的混凝土板，按2cm設(shè)置伸縮縫寬度，重新安裝到位后，采用PT膠泥油膏填塞。

4 結(jié) 語

膠東調(diào)水輸水干線作為跨流域長距離調(diào)水工程，明渠渠道是工程的主要載體之一，其首要解決的技術(shù)問題是渠道襯砌。通過對多年來膠東調(diào)水工程明渠運行中暴露的問題進(jìn)行分析，確立設(shè)計充分、施工可行、運行可靠的襯砌型式是工程安全運行的前提，施工及質(zhì)量控制是渠道襯砌工程堅固穩(wěn)定的關(guān)鍵，完善的工程管護(hù)措施是增加工程耐久性的保證的原則。

在明渠施工建設(shè)和管理過程中，加強(qiáng)強(qiáng)透水、高填方明渠段防滲措施設(shè)計優(yōu)化和施工質(zhì)量控制；加強(qiáng)施工期土工布的保護(hù)，保證焊接質(zhì)量；處理好現(xiàn)澆混凝土的伸縮縫，最大限度地堵截襯砌結(jié)構(gòu)的滲水通道；同時，加強(qiáng)外坡加固，疏導(dǎo)滲水，杜絕次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。渠道及沿線建筑物在汛前，應(yīng)進(jìn)行防汛隱患排查，有問題及時處理；強(qiáng)降雨或工程運行期間，應(yīng)進(jìn)行工程巡查監(jiān)視，密切監(jiān)視渠內(nèi)外水位變化，采取措施，減少揚(yáng)壓力對襯砌結(jié)構(gòu)的破壞；制定應(yīng)對超標(biāo)準(zhǔn)洪水調(diào)度方案，保證工程安全持久。