现浇薄壁砼渠道在大型灌区节水改造中的应用

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简介： 现浇薄壁砼渠道是雪野水库灌区节水改造中的主要防渗节水措施，该技术和方法应用于大型灌区的节水改造中，不仅安全可靠，而且经济可行，取得了令人满意的效果，其作法可为类似灌区节水改造工程提供借鉴。
关键字：薄壁砼；渠道防渗；灌区；节水改造

    渠道防渗是提高水的利用率的一项重要措施。渠道防渗措施种类很多，根据莱芜市雪野水库灌区渠道特点，在续建配套与节水改造中采用了现浇薄壁混凝土防渗措施。混凝土衬砌防渗的主要优点有：防渗效果好，渠道水利用系数可达 0.95以上；耐久性好，使用寿命长；抗冲能力强，允许流速大；糙率小，能够缩小渠道断面；强度高，便于养护管理，减少管理费用。
1 工程概况
    雪野水库灌区自1960年开发，1970年初具规模，1972年至1976年干渠完成土渠改石渠，灌区控制灌溉面积3.09万hm2，设计灌溉面积2.03万hm2，是莱芜市唯一一处大型灌区。灌区内有总干渠、东干渠、西干渠三条骨干渠道，总长64.5km，总干渠设计流量为 20.8m3／s。由于原砌石护面的渠道护砌标准低，施工质量差，且经过30多年的运行，渠道渗漏和渠墙倒塌严重，影响了工程的正常运行和灌溉效益，因此，2001年，原国家计委下达了对莱芜市雪野水库灌区进行续建配套与节水改造工程的投资计划，主要工程内容为总干渠3.1km、东干渠31.6km、西干渠29.8km的节水改造与续建配套。
2 工程设计
2.1  矩形断面渠道现浇混凝土衬砌
    原矩形断面渠道为石灰砂浆砌块乱石，渠底宽1.8m-5.1m,渠墙高1.2m-3.0m，设计在原渠道的砌石表面上进行混凝土衬砌，局部倒塌的渠墙按设计尺寸用块乱石砌筑好，渠墙上按lm×lm间距布设直径为12mm的螺纹钢筋，钉入深度20cm，缝内灌入膨胀水泥固定钢筋。渠底按设计比降修整后现浇C15混凝土，衬砌厚度l0cm，渠墙采用现浇C20混凝土，衬砌厚度8-12cm，底部12cm，顶部8cm，墙顶为现浇C20混凝土压顶，宽度50cm，厚度20cm，与渠墙混凝土整体浇筑。
2.2  梯形断面渠道现浇混凝土衬砌
    原梯形断面渠道为干砌块乱石勾缝，底宽1.2m-3.6m，边坡为 1：1.5，设计在原渠道砌石上铺设混凝土防渗层，渠底为现浇C15混凝土，边坡为现浇C20混凝土，厚度均为10cm，边坡顶部为现浇C20混凝土压顶，宽度50cm，厚度20cm。
2.3  伸缩缝
    混凝土衬砌层应设置伸缩缝，纵向伸缩缝设置在渠墙或边坡与渠底的交界处，共两道，横向伸缩缝沿渠道横断面贯通整个混凝土衬砌层，间距6m，伸缩缝设计缝宽1.5cm．缝深10cm，为矩形全缝，伸缩缝底部8cm用PT胶泥灌缝，上部2cm用1：2水泥砂浆勾缝。
3  工程施工
3.1  矩形断面渠道
    渠道衬砌工程施工前，先清理修整渠底和渠墙，清除石缝内泥土、杂草，按设计要求修整渠底和渠墙的平整度，然后在渠墙上钉入螺纹钢筋，梅花形布置。根据渠墙高度，混凝土渠墙模板采用规格1.5m×0.6m钢模板焊接组合而成的大模板，支架由钢管焊制，支撑采用脚手架钢管及带丝钢管。施工中支架放于渠道中间，双面对撑固定模板，两侧渠墙同时浇筑，每6m为一浇筑段。振捣使用直径2.5cm 插入式振动棒振实，喷涂塑料养护剂进行养护。混凝土渠底模板采用宽度10cm槽钢，平板振动器振捣，盖湿草帘养护，养护期为14-28天。
3.2  梯形断面渠道
    基面清理与矩形断面渠道相同，基面清理完毕后，按设计边坡及比降支设模板，模板采用宽度10cm的槽钢，混凝土浇筑前，先在原砌石表面铺一层厚度为1～2cm的水泥砂浆，边坡与渠底的衬砌均采用平板振动器搪振捣，振扳行距重叠5～10cm，振捣边坡时，采用单向上行振动，靠近模板的边角部位辅以人工捣固。浇注完毕混凝土初凝后盖湿草帘养护，养护期14-28天。
3.2  伸缩缝
    混凝土衬砌时用厚度为1.5cm的泡沫板预留伸缩鞋，伸缩缝填充时先用酒精喷灯将缝中泡沫板熔化，再灌注8cm深的PT胶泥，上部2cm用l：2水泥砂浆勾缝，覆盖细砂养护。
4 常见质量问题及原因分析
    混凝土直墙容易发生以下质量问题：一是底部20cm范围内出现蜂窝，二是中部混凝土出现云彩状花纹；混凝土边坡和渠底的主要质量问题是混凝土表面的干缩裂缝。混凝土直墙底部出现蜂窝的主要原因有混凝土配合比不当、运输及入仓时混凝土离析和振捣不足；中部混凝土出现云彩状花纹，属于过振引起砂浆和粗骨料的分离，混凝土出现了不均匀现象；混凝土边坡和渠底表面的干缩裂缝原因是养护不当，致使水分散失过快，体积收缩，引起混凝土开裂。
5质量控制的主要措施
5.1 水泥、砂子、碎石等原材料的质量必须符合设计和规范要求。施工前对水泥取样做物理性能试验，对砂子、碎石做级配及配合比试验．
5.2 施工过程中，使用材料的配合比随时抽检复查，各种材料的称量偏差值水泥为±2.0％，砂子、碎石为±3.0％。
5.3 施工中的各道工序，严格检查验收，以施工、监理、业主三方签字为准，前一道工序末验收合格．不得进行下一道工序施工，施工单位按监理要求对隐蔽工程适时进行报验。
5.4 渠墙、边坡及渠底混凝土衬砌层厚度满足设计规定要求，衬砌层厚度允许偏差≤±5％。
5.5 混凝土施工完成12～18h后及时养护，以提高混凝土早期强度和最终强度，减少表面水分蒸发与细微裂缝。
6 结 语
    雪野水库灌区节水改造工程自2002年4月开工，至今已完成四个年度投资计划，工程效益已初步显现，在工程施工期间，穿插进行多次放水灌溉，莱芜市雪野水库管理处对改造完成的总干渠3.1km进行了试验，总干渠输水时间由改造前的1.5h缩短为0.5h，干渠渠道水利用系数由改造前的0.82提高为0.98，灌溉效率显著提高，节水效果十分明显，工程运行安全无任何质量事故。

作者简介：徐景起（1974-），男，大学，工程师，主要从事水利工程建设和管理工作。
作者单位：徐景起 （山东省莱芜市雪野水库管理处，山东，莱芜，271115）
刘美岩 （山东省莱芜市雪野水库管理处，山东，莱芜，271115）
刘忠胜 （山东省莱芜市雪野水库管理处，山东，莱芜，271115）
王  宁 （山东省莱芜市雪野水库管理处，山东，莱芜，271115）