開(kāi)封柳園口引黃灌區(qū)續(xù)建改建中渠道防滲工程分析

楊光麗，郭 涌，申彥民

（1.開(kāi)封市水利建筑勘察設(shè)計(jì)院，河南 開(kāi)封 475000；2.開(kāi)封市農(nóng)村水利技術(shù)推廣站，河南 開(kāi)封 475003）

0 引言

開(kāi)封市是一個(gè)水資源相對(duì)缺乏的地區(qū)，全市多年平均水資源量為12.47 億m3，人均水資源占有量為272.9 m3，分別為全省、全國(guó)人均水資源量的60%和12%。 全市農(nóng)業(yè)用水主要是地下水和部分黃河水。 隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、工業(yè)和城市用水量的迅速增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)用水矛盾日益突出。 為此，大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，提高灌溉水的利用率，是勢(shì)在必行的。

渠道防滲是提高農(nóng)業(yè)水利用率的一項(xiàng)重要工程措施。 渠道防滲的種類(lèi)很多，其中凝土襯砌防滲具有防滲效果好、使用壽命長(zhǎng)、施工質(zhì)量便于控制、外表美觀、便于養(yǎng)護(hù)管理且經(jīng)濟(jì)可行等優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)開(kāi)封市柳園口灌區(qū)渠道的特點(diǎn)，在續(xù)建配套與節(jié)水改造中，渠道防滲工程優(yōu)先考慮采用現(xiàn)澆混凝土襯砌防滲措施。

1 工程概況

1.1 灌區(qū)總體概況

柳園口引黃灌區(qū)原屬黑崗口引黃灌區(qū)的一部分，1967 年春， 在柳園口興建了引黃渠首閘后自成體系，目前是河南省大型灌區(qū)之一。 灌區(qū)北以黃河大堤為界，南至惠濟(jì)河，東臨三義寨引黃灌區(qū)，西連黑崗口引黃灌區(qū)和惠北泄水渠，涉及開(kāi)封市的龍亭區(qū)、順河區(qū)、開(kāi)封縣及杞縣4 縣（區(qū)），12 個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），灌區(qū)總?cè)丝?8.44 萬(wàn)人，控制面積407.24 km2，設(shè)計(jì)灌溉面積3.09×104hm2。 其中，以自流灌溉為主的灌溉面積（隴海鐵路以北）為1.25×104hm2，以補(bǔ)源為主的灌溉面積（隴海鐵路以南）為1.84×104hm2。

1.2 渠道工程概況

柳園口引黃灌區(qū)現(xiàn)有總干渠、北干渠、東干渠、南干渠4 條骨干渠道，總長(zhǎng)59.32 km，總干渠設(shè)計(jì)流量為46.2 m3／s。 在多年的抗旱灌溉中，灌區(qū)發(fā)揮了巨大作用。 但是，由于該灌區(qū)骨干渠道均為土渠，沒(méi)有防滲措施，占地多、滲漏損失量大，塌坡、淤積嚴(yán)重，致使渠道輸水能力低，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重（渠道水利用系數(shù)約為0.46）， 從而造成灌區(qū)下游用水困難，許多農(nóng)田不能正常灌溉，工程效益遠(yuǎn)未正常發(fā)揮。

1.3 灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃

1999 年12 月，開(kāi)封市水利建筑勘察設(shè)計(jì)院編制了《河南省柳園口引黃灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃報(bào)告》，計(jì)劃對(duì)總干渠、干渠、分干渠及部分支渠進(jìn)行全斷面襯砌，田間工程采用小畦灌、管灌和噴灌等技術(shù)， 并進(jìn)行了相應(yīng)建筑物配套規(guī)劃。 得到批復(fù)后，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)分別于2002、2006、2007、2008、2009 年下達(dá)了對(duì)柳園口引黃灌區(qū)進(jìn)行續(xù)建配套和節(jié)水改造工程的投資計(jì)劃，其主要工程內(nèi)容是對(duì)總干渠18.12km、東干渠11.46km、南干渠15.35 km和北干渠14.39 km 的續(xù)建配套和節(jié)水改造。 與此相應(yīng)，開(kāi)封市水利建筑勘察設(shè)計(jì)院對(duì)此分別編制了年度工程實(shí)施方案。

2 混凝土襯砌渠道工程設(shè)計(jì)

2.1 渠道橫斷面設(shè)計(jì)

結(jié)合柳園口引黃灌區(qū)氣溫、地下水位、渠道沿線(xiàn)土質(zhì)、渠道流量及施工條件等因素，選定現(xiàn)澆混凝土襯砌渠道的斷面為等厚度梯形單式斷面。 襯砌內(nèi)邊坡取1:1.5，混凝土防滲層厚度為10 cm，襯砌超高0.3 m，在襯砌頂部設(shè)置水平封頂，板寬0.3 m，并嵌入渠堤內(nèi)。 渠道斷面如圖1 所示。

圖1 渠道混凝土襯砌斷面圖Fig.1 Channel concrete lining section

2.2 渠道分縫設(shè)計(jì)

渠道襯砌采用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C15。 為避免由于熱脹冷縮而引起的混凝土裂縫，沿渠道左向每5m 設(shè)一道橫向伸縮縫，橫向伸縮縫沿渠道橫斷面貫通整個(gè)混凝土襯砌層；在沿渠道邊坡與渠底的交界處，設(shè)兩道縱向伸縮縫。 伸縮縫為矩形全縫，設(shè)計(jì)縫寬1.5 cm、縫深10cm。 施工時(shí)，伸縮縫底部8 cm用PT 膠泥灌縫，上部2 cm 用1∶2 的水泥沙漿勾縫。

3 工程施工

3.1 施工準(zhǔn)備

渠道防滲工程施工前的準(zhǔn)備工作包括以下5 部分：（1）進(jìn)行詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)。 （2）布置料場(chǎng)、拌和場(chǎng)等施工場(chǎng)地。（3）施工用電、用水和道路的準(zhǔn)備。（4）對(duì)試驗(yàn)和施工的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和試運(yùn)行，如不符合要求，應(yīng)予以更換或調(diào)整。 （5）修建永久性和必要的臨時(shí)性排水設(shè)施，確保襯砌渠床符合施工要求。

3.2 渠道基槽施工

柳園口引黃灌區(qū)渠道多為單式梯形斷面土渠，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期輸水作用，其斷面已變成不規(guī)則斷面。 因此，需按照設(shè)計(jì)要求測(cè)量放線(xiàn)，進(jìn)行挖、填和修整，夯實(shí)出設(shè)計(jì)基槽斷面，并嚴(yán)格控制渠道基槽斷面的高程、尺寸和平整度。 夯實(shí)前，應(yīng)清除渠床內(nèi)的樹(shù)根、淤泥、腐質(zhì)土、垃圾等。 渠坡夯實(shí)厚度為1.5 m（渠底腳處至堤內(nèi)側(cè)水平距離），堤頂處夯實(shí)尺寸為1 m，形成一個(gè)斜梯形。 回填夯實(shí)采用分層開(kāi)蹬夯實(shí)的方法，每層鋪土厚度≤30 cm，鋪土要均勻平整,并嚴(yán)格控制土壤含水量。 若土壤比較干燥，應(yīng)通過(guò)灑水調(diào)節(jié)土壤含水量；若土壤含水量較大，應(yīng)采用排水、晾曬、換土等措施，使含水量控制在適宜范圍。 夯實(shí)機(jī)械采用蛙式打夯機(jī),每層夯實(shí)遍數(shù)不得少于4 遍，夯實(shí)后土樣干容重不得小于1.55 g/cm3。 一次回填夯實(shí)工作面不小于100 m， 渠道內(nèi)側(cè)應(yīng)預(yù)留20～30 cm的削坡量。 削坡時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制高程及表面平整度。

3.3 施工材料要求

混凝土渠道所用水泥、沙子、碎石等原材料的質(zhì)量必須符合設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求。 施工前，應(yīng)對(duì)水泥進(jìn)行取樣，做物理性能試驗(yàn)，對(duì)沙子、碎石做級(jí)配及配合比試驗(yàn)。 水泥品種以1～2 種為宜，并選擇固定廠家供應(yīng)。 本工程優(yōu)先采用了強(qiáng)度等級(jí)為32.5或42.5 的普通硅酸鹽水泥。 沙以天然河沙為好，要求質(zhì)地堅(jiān)硬、顆粒潔凈，不含有害雜質(zhì)，細(xì)度模數(shù)控制在2.2～3.0 之內(nèi)，含泥量小于3%，含水量小于4%。碎石須質(zhì)地堅(jiān)硬、清潔、級(jí)配良好，超徑含量控制在15%以?xún)?nèi)， 遜徑應(yīng)小于10%， 針片狀含量不大于10%。拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土應(yīng)采用飲用水，不可使用工業(yè)污水和沼澤水。

3.4 混凝土配合比的確定

現(xiàn)澆混凝土的配合比應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度、抗凍、抗?jié)B及和易性要求。 水灰比的最大允許值為0.55，坍落度應(yīng)控制在1～3 cm，低溫季節(jié)或渠床面較濕潤(rùn)時(shí)，坍落度宜適當(dāng)減小；高溫季節(jié)或渠床面較干燥時(shí)，坍落度宜適當(dāng)增大。C15 混凝土采用機(jī)械拌和，拌和時(shí)間不得少于2 min，水泥用量不得小于25 kg/m3。 根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)， 渠道襯砌1 m3C15 混凝土需水泥291 kg、沙677 kg、碎石1323 kg、水160 kg。

3.5 襯砌模板工程

混凝土澆筑前，應(yīng)在精削后的渠床基槽上安放鋼模板，并固定閉孔泡沫塑料伸縮縫。 模板安裝必須按照設(shè)計(jì)圖紙測(cè)量放樣，對(duì)重要結(jié)構(gòu)，應(yīng)多設(shè)控制點(diǎn)，以利于檢查校核。 模板要具備支立牢固、板縫緊密、表面平整、線(xiàn)條順直、標(biāo)高一致、易支易折等特點(diǎn)。 安裝尺寸允許偏差不得超過(guò)《水工混凝土施工規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

3.6 襯砌混凝土施工

混凝土應(yīng)隨拌、隨運(yùn)、隨用。 澆筑前，土渠基應(yīng)先灑水浸潤(rùn)。 澆筑時(shí)，應(yīng)先坡后底，最后澆筑水平封頂板。 渠坡澆筑宜采用分塊跳倉(cāng)法施工，同一澆筑塊應(yīng)連續(xù)澆筑，渠底和封頂板澆筑可按一定的方向連續(xù)進(jìn)行。

混凝土運(yùn)到澆筑現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)及時(shí)溜槽入倉(cāng)、人工平倉(cāng)，用刮杠刮平，用平板振動(dòng)器振搗。 振動(dòng)器振動(dòng)順序應(yīng)從下往上單方向振動(dòng)，嚴(yán)禁過(guò)振、漏振。

混凝土澆筑完畢后，應(yīng)立即用原漿進(jìn)行收面，不可另外用沙漿收面，亦不可灑水收面。 收面工作要求做到表面平整光滑，無(wú)石子外漏、無(wú)蜂窩麻面。 混凝土初凝后，即可拆模，拆模必須小心，不得影響混凝土的結(jié)構(gòu)。

3.7 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土的養(yǎng)護(hù)是保證和提高混凝土質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，最常用的養(yǎng)護(hù)方法是在混凝土的表面覆蓋濕草簾、濕蘆席。 在正常氣溫下，混凝土澆筑后6～18 h 即可養(yǎng)護(hù)。 養(yǎng)護(hù)要勤灑水，始終保持混凝土表面濕潤(rùn)狀態(tài)。 此外，還可在混凝土表面覆蓋塑料薄膜，為混凝土提供保溫、保濕的環(huán)境，從而使混凝土得到充分養(yǎng)護(hù)。

3.8 施工質(zhì)量控制

為了保證工程質(zhì)量，施工中的各道工序要嚴(yán)格檢查驗(yàn)收，以施工、監(jiān)理、業(yè)主3 方簽字為準(zhǔn)。 未驗(yàn)收合格的，不得進(jìn)行下一道工序施工。 施工單位應(yīng)按監(jiān)理要求，對(duì)隱蔽工程適時(shí)進(jìn)行報(bào)驗(yàn)。 從開(kāi)始施工到工程竣工，所有施工質(zhì)量控制和檢查的資料應(yīng)隨時(shí)記錄在案、登記造冊(cè)，并歸檔保存。

4 結(jié)語(yǔ)

柳園口引黃灌區(qū)節(jié)水改造工程自開(kāi)工以來(lái)，已完成了5 個(gè)年度的投資計(jì)劃，工程效益已初步顯現(xiàn)：干渠輸水時(shí)間大為縮短，渠道水利用系數(shù)已由改造前的0.46 提高到0.7，灌溉效率顯著提高，節(jié)水效果十分明顯，工程運(yùn)行安全穩(wěn)定。 由于混凝土渠道具有良好的防滲效果，在開(kāi)封市各灌區(qū)節(jié)水續(xù)建工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

[1]SL18-2004，渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范[S],2004.

[2] 袁光裕.水利工程施工[M].北京:中國(guó)水利水電出版社，1995:153-168.

[3] 郭元裕.農(nóng)田水利學(xué)[M]. 北京:中國(guó)水利水電出版社,1997:122-132.

[4] 李安國(guó).渠道防滲工程技術(shù)[M]. 北京:中國(guó)水利水電出版社，1998:45-63.