全封閉膜下噴滴灌養(yǎng)護技術在渠道機械化襯砌混凝土中的應用

呂 斌

(新疆額河建管局，新疆阿勒泰 836500)

1 工程簡介

北疆某引水工程位于新疆境內，該引水工程西起布爾津河，東至額爾齊斯河中游兵團農(nóng)十師三干渠龍口上游，主要解決生態(tài)用水并兼顧沿線農(nóng)牧業(yè)用水。對生態(tài)環(huán)境、重要水源保護地、重要濕地等區(qū)域的生態(tài)防護與修護，實現(xiàn)水資源的合理配置。輸水干渠工程為Ⅱ等大(2)型工程，渠首攔河閘及沿線輸水干渠跨河渡槽為2級，輸水渠道及渠系建筑物為3級，輸水干渠全長112.39 km，渠道為寬淺式梯形斷面，內邊坡1∶2.5，外邊坡 1∶1.5，馬道寬 5 m，渠深 4.6 ～4.8 m，底寬6 m，上口寬30 m，渠道縱坡1/10 000，渠身采用10 cm厚的C20現(xiàn)澆混凝土板機械襯砌，0.6 mm厚的兩布一膜防滲，膜下鋪設3 cm厚的M10砂漿墊層。

2 工程氣候條件

工程區(qū)屬大陸性北溫帶及寒溫帶氣候，受阿爾泰山和準格爾盆地古爾班通古特沙漠的影響，主要氣候特征為:四季中春秋兩季短，冬季氣溫低、多嚴寒，夏季酷暑、晝夜溫差大，5～10月施工期氣候干燥，多風。多年平均氣溫5℃，極端最高氣溫39.4℃，極端最低氣溫－43.5℃，多年平均降水量153.4 mm，多年平均蒸發(fā)量1 619.5 mm，多年平均風速3.7 m/s，最大風速32.1 m/s。

3 全封閉膜下噴滴灌養(yǎng)護技術運用技術研究背景

在“冷熱風干”，蒸發(fā)量多倍于降水量的北方嚴重缺水荒漠戈壁地區(qū)，長距離調水工程具有規(guī)模大、線路長、水源點遠且少、渠道養(yǎng)護面積大、斜坡養(yǎng)護無法存水的特點，渠道襯砌混凝土板的養(yǎng)護質量決定著調水工程的成敗與否。目前國內大型渠道混凝土的養(yǎng)護主要采取以下方式:

3.1 覆蓋草簾、氈毯，灑水保濕

為傳統(tǒng)養(yǎng)護方式，也是目前國內長距離調水工程采用的主要方式。其長處在于所用的草簾、氈毯材料成本相對較低，缺陷是在覆蓋草簾、氈毯的傾斜襯砌混凝土板面上灑水，存在不易保水、養(yǎng)護效果差、混凝土質量無法保證的問題。由于在北方嚴重缺水的荒漠戈壁地區(qū)實施長距離調水工程，所建的渠道往往離水源點較遠。因為覆蓋物失水較快，為保持混凝土表面的連續(xù)濕潤，就需要縮短灑水時間間隔，而耗水量的增加，使得運水成本大大提升，配套投入的人力、物力也明顯增多，在當今勞動力短缺人工費用大增的形勢下本方法已難以施行。

3.2 養(yǎng)護膜:分土工膜或復合土工膜、節(jié)水保濕養(yǎng)護膜兩種

土工膜或復合土工膜均是利用土工膜的防滲功能，將混凝土表面和空氣隔離以保水養(yǎng)護。這種養(yǎng)護方式仍然需要定期向膜下混凝土面灑水保濕，但對鋪設在厚度較薄、面積較大的混凝土渠道襯砌板表面的養(yǎng)護土工膜，每次灑水時需要將膜端頭處用于閉氣及防風吹起的壓蓋重物移開并將膜掀起，灑水完畢后再壓好，既麻煩費工勞動強度又大。這種方式的長處是所用的復合土工膜或厚度大的土工膜可重復使用，保水性能好于草簾、氈毯。

節(jié)水保濕養(yǎng)護膜是以新型可控能吸收自身重量的200倍水分的高分子吸水材料為核心，以塑料薄膜為載體，養(yǎng)護期間只需在混凝土面鋪設節(jié)水保濕養(yǎng)護膜時澆一次水，養(yǎng)護期間混凝土表面可始終保持濕潤。但由于材料自身厚度薄，在干熱多風的環(huán)境下，極易破損并被風刮起而失去作用，該膜只能一次性使用。

3.3 養(yǎng)護劑

養(yǎng)護劑是在混凝土拆模后或初凝后立即在其表面涂刷形成一層封閉的膜，利用混凝土內部自身的水分進行養(yǎng)護，養(yǎng)護期間不需要灑水。養(yǎng)護劑用于斜面或立面較多、涂刷后沒有擾動的建筑物，養(yǎng)護效果較好。目前國內市場中，養(yǎng)護劑產(chǎn)品眾多，質量好壞難以鑒定，其養(yǎng)護效果差異較大。養(yǎng)護劑根據(jù)氣溫至少要在涂刷24～36 h后才能形成較為穩(wěn)固的膜，并且養(yǎng)護期還要避免與重物和尖銳物品接觸而破壞已形成的封閉膜。而長距離調水工程的襯砌渠道混凝土板是由大型機械鋪設完成的，其為連續(xù)的大面積板塊狀，為防止板塊收縮產(chǎn)生裂縫，根據(jù)氣溫在混凝土板澆筑完成后的10～36 h必須進行結構縫切割，但該時間卻與涂刷養(yǎng)護劑后可進行人工作業(yè)的時間相沖突，同時切割作業(yè)也難以避免對養(yǎng)護劑形成的封閉膜造成局部的損壞，影響?zhàn)B護效果。因此，本方法在長距離調水大型渠道機械襯砌薄壁混凝土板的養(yǎng)護中未被普遍使用。

綜上所述，這3種養(yǎng)護模式均難以保證渠道襯砌混凝土板的養(yǎng)護質量。

4 全封閉膜下噴滴灌養(yǎng)護技術的運用技術介紹

由于北疆“冷熱風干”特殊的氣候環(huán)境，為保證施工質量，在全線大面積機械襯砌以前，先在渠道Ⅰ、Ⅱ標各開展了2 km的試驗段，目前試驗成功并進行了全線的推廣。對于蒸發(fā)量大于降水量的北方缺水荒漠戈壁地區(qū)，進行長距離調水，實施大型機械襯砌渠道工程中，全封閉膜下噴滴灌養(yǎng)護為混凝土板在其養(yǎng)護期提供一個封閉的濕養(yǎng)環(huán)境，可保證混凝土強度增長，供水簡捷，節(jié)水節(jié)材，降低養(yǎng)護成本，減輕了勞動強度，明顯提高了養(yǎng)護質量。

全封閉噴滴灌養(yǎng)護渠道襯砌混凝土板的裝置由布設在渠道邊坡頂部的噴滴灌管道、覆蓋在渠道襯砌混凝土板和噴滴灌管道上的復合土工膜、粘接各復合土工膜接縫的膠帶、包裹覆蓋在復合土工膜上、下端部的氈毯組成，噴滴灌管道順渠道走向安放在渠道頂部，管體上開有朝向渠內排布的出水孔，自制噴滴灌管道與進水管、水箱或水罐車順序連通。主要工序如下:

1)管道切縫工序完成后布設，做到及時養(yǎng)護。管道出水孔向渠內45°布設，覆蓋養(yǎng)護膜前放水檢查出水孔是否堵塞，及時疏通并排污。單側管道控制長度≤150 m，養(yǎng)護面保證每2 d供水1次。襯砌混凝土采用全封閉膜下噴灌養(yǎng)護28 d。

2)切割面要保持濕潤，可采用沿工作面布設打洞透水軟管供水和人工輔助灑水養(yǎng)護方式。切割完成后清掃板面，然后立即灑水覆蓋養(yǎng)護膜，并將養(yǎng)護膜接頭處使用膠帶粘接閉氣，坡頂和坡底用氈毯包裹覆蓋養(yǎng)護膜，壓蓋密實。

3)為延長養(yǎng)護膜使用壽命，養(yǎng)護膜可采用從下向上依次折疊和順渠道方向打卷的方式。養(yǎng)護膜出現(xiàn)破損應及時修補或更換。

4)養(yǎng)護用水可使用水車移動(帶壓)、水箱(帶泵)、供水管道供水，定時與襯砌面布設的噴滴管道連接供水保養(yǎng)，確保養(yǎng)護質量。

應用全封閉噴滴養(yǎng)護方法，實際測算結果如下:養(yǎng)護長度為300 m，面積為4 200 m2的渠道襯砌混凝土板，每2 d供水1次，用水10 m3即可保持48 h的連續(xù)濕潤。節(jié)約養(yǎng)護用水可＞80%，水源地越遠效費比越高。復合土工膜4周轉使用6次的成本就與氈毯相同，周轉使用＞6次，使用成本將進一步降低。

100 m長渠道單側坡長14 m養(yǎng)護14 d成本對比表

續(xù)表1

由于在渠道襯砌混凝土板表面覆蓋復合土工膜和噴滴灌管道的滴、噴交替給水，就保證了養(yǎng)護供水能非常均勻地分布到該板表面，而不受切割縫的影響，濕養(yǎng)效果良好。因在養(yǎng)護期內營造了一個封閉的濕養(yǎng)環(huán)境，膜下的濕度與試驗室養(yǎng)護濕度基本相同，使得渠道襯砌混凝土板早期塑性階段由于水分過早散失而產(chǎn)生的無規(guī)則的干縮裂縫得到有效控制，混凝土強度增長得到保證，養(yǎng)護質量明顯提高。本裝置操作管理簡便，節(jié)水＞80%，減輕勞動強度。所用設施、材料拆裝倒運便捷，可重復利用，養(yǎng)護成本降低，易于推廣。

5 圖例

如圖1、圖2所示，養(yǎng)護渠道襯砌混凝土板的裝置由布設在渠道邊坡頂部的噴滴灌管道2、覆蓋在渠道襯砌混凝土板1和噴滴灌管道2上的復合土工膜4、粘接各復合土工膜4接縫的膠帶5、包裹覆蓋在復合土工膜4上、下端部的氈毯6組成。

圖1 養(yǎng)護渠道襯砌混凝土板的裝置結構示意圖

圖2 噴滴灌管道供水單元結構示意圖

噴滴灌管道2順渠道走向安放，每10～200 m長為一供水管道單元，單元管道端部由閥門或堵頭分隔，管體上開有朝向渠內的間隔排布的出水孔，噴滴灌管道2與進水管連通，進水管兩側的噴滴灌管道2上分別裝設有閥門。

可將兩個或以上的供水管道單元相連，組成管道供水系統(tǒng)，只需將噴滴灌管道2最外端的兩個管口用閥門或堵頭封堵，兩個噴滴灌管道2接頭處以閥門相連即可。

復合土工膜4為一布一膜，其由200 g/m2的短纖針織無紡布和厚0.2 mm的聚乙烯塑料薄膜熱復合而成。每兩塊相鄰的復合土工膜4接縫處粘有膠帶5，以避免膜下水分的散失。復合土工膜4上、下端部包裹覆蓋有氈毯6。

裝置實施順序:渠道襯砌混凝土板1打好后，在渠頂安裝噴滴灌管道2，在混凝土板1和噴滴灌管道2上覆蓋復合土工膜4，聚乙烯塑料薄膜的一面朝下，坡頂和坡底處的復合土工膜4用氈毯6包裹后用重物壓蓋，復合土工膜4接縫處用膠帶5黏接，以防止水汽散失，延長保水時間。在20～38℃高溫天氣時，養(yǎng)護面每1～2 d供水1次。養(yǎng)護用水由水罐車拉運，儲存在渠道上端附近設置的移動水箱內，水箱與進水管連通。亦可將水罐車直接與進水管相連。自出水孔噴出的水均勻噴在一布一膜的聚乙烯塑料薄膜上，由于該膜緊貼渠道襯砌混凝土板1，故水順其表面在膜下緩緩流向坡底，使其長期保持濕潤。

養(yǎng)護期結束后，卷起復合土工膜4，拆下進水管，連同噴滴灌管道2、水箱運至下一待養(yǎng)護的渠段。

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