喷混凝土技术在渠道防渗工程中的应用

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兴建于1958年的河北省井陉县人民灌区的两条干渠绵延218公里，工程质量先天不足，渠道渗漏现象严重，灌区渠系水利用系数只有0.473，并且渠道决口等水毁事故不断发生，严重危及渠道安全和运行。70年代以来，喷射混凝土用于煤矿、地铁隧洞的喷锚支护。我们受此启发，将喷射混凝土技术应用于渠道防渗，使渠系水利用系数提高到0.90，节水效益显著。 
    喷混凝土技术原理 
    混凝土料加入混凝土喷射机，经电动拌合，利用风压将潮湿的混凝土料吹散加速，经输料管，使其浮游旋转到喷头与限定的泵送有压水混合喷出，喷射压力0.2～0.4MPa，把混凝土材料冲压敷着在限定的工程断面上。 
    喷混凝土断面设计与施工 
    灌区两条干渠为土明渠，原设计为梯形断面，纵坡为1/4500～1/3000，根据土质不同，现设计成介于U形与弧形之间的断面。要求防止冻胀，混凝土标号为150号，抗拉强度队8kg/m2，防渗效果较好，伸缩缝经验算混凝土温度变形量长10米时，△L(变形量)＝O.0037m。喷混凝土厚度弧底12cm，弧尾6cm。伸缩缝顺直段10米、弯道段5～7米设置1道，双层油毡止水分缝。喷混凝土料选用不大于15mm的洁净石灰岩碎石，洁净的黄色的中砂，425号矿渣水泥，混凝土配合比(水泥:砂:石)为1:3:2，水灰比在0.35～0.45之间。 
    施工时，首先进行土模修整。弧形模具的垂球线与中心桩顶模具对准，沿模具设置控制桩，控制模面，回填部位要夯打密实。确保土模设计尺寸正确，模面无浮土后，强度达到0.1MPa以上时，反复洒水3～4次，保持模面湿润，然后进行喷混凝土。喷时，原则上一次成渠，达到平整光滑。喷射混凝土要分块，按顺序一块一块地喷。喷射每块从渠底向两旁对称喷射。 
    喷射枪口与喷射面应尽量保持垂直，距离一般为0.6～1.0米。喷射机的工作风压在0.1～0.2MPa之间。高温季节施工，喷混凝土终凝时间约4～6小时，此时，应及时洒水养护，7天内每天不少于8次，7天后不少于6次，养护15～20天。 
    喷混凝土防渗技术评价及经济效益分析 
    从1998年渠道喷混凝土防渗试验来看，该工程虽然局部出现冻胀裂缝，但是，我们认为渠道喷混凝土防渗仍然是一种省工、省料、造价低、易操作、速度快的防渗措施。渠道采用喷混凝土防渗后糙率为0.014～0.017，每公里水的渗漏损耗量为0.05％，抗渗强度达到S4，抗冻强度达到D50，混凝土强度提高10％～30％。喷混凝土防渗每米造价199.42元，砌石防渗每米382.8元，现浇混凝土“U”形槽为269.26元。如果全灌区218公里渠道全部喷混凝土防渗，每年可节省水量2000万立方米，增加灌溉30万亩次，增产粮食600万公斤，灌区年增加水费收入200万元，年综合社会效益1000多万元。同时年可减少渠道维修费用40万元，减少渠道清淤用工21.5万工日，折款215万元。