引黃濟(jì)青改擴(kuò)建工程渠道襯砌改建措施

孫　莊，江志棟，江崇安（.萊州市基礎(chǔ)處理有限公司，山東 萊州6400；.青島市水利工程總公司，山東 青島 66000；.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 5004）

引黃濟(jì)青改擴(kuò)建工程渠道襯砌改建措施

孫莊1，江志棟2，江崇安3
（1.萊州市基礎(chǔ)處理有限公司，山東 萊州261400；2.青島市水利工程總公司，山東 青島 266000；3.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250014）

【摘要】引黃濟(jì)青工程是南水北調(diào)工程的重要組成部分，由于工程運(yùn)行多年，渠道輸水能力僅能達(dá)到原設(shè)計(jì)的60%～71%，已嚴(yán)重制約著工程效益的發(fā)揮。為此，分析了渠道襯砌存在的主要問(wèn)題，并針對(duì)其成因，在工程改建中采取了相應(yīng)對(duì)策，就施工質(zhì)量問(wèn)題提出了控制措施。

【關(guān)鍵詞】南水北調(diào)；引黃濟(jì)青；渠道襯砌；改建對(duì)策

引黃濟(jì)青工程是向膠東地區(qū)輸送黃河水和長(zhǎng)江水的唯一通道，自1989年建成以來(lái)，已累計(jì)向青島供水20余億m3，對(duì)保障青島市社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了重大作用。目前膠東調(diào)水、南水北調(diào)工程已與引黃濟(jì)青工程貫通。在引黃濟(jì)青工程建設(shè)之初，由于受到當(dāng)時(shí)技術(shù)手段、新材料應(yīng)用及投資的制約，主要采用蓄水保溫法防凍脹，半斷面襯砌解決渠道滲漏問(wèn)題，通過(guò)多年的運(yùn)行，渠道襯砌產(chǎn)生了不同程度的凍脹變形、揚(yáng)壓力破壞和淤積，目前渠道的輸水流量?jī)H能達(dá)到原設(shè)計(jì)的60%～71%，已嚴(yán)重制約向膠東地區(qū)的調(diào)水能力，因此必須對(duì)渠道襯砌進(jìn)行改建，恢復(fù)渠道的輸水能力，以滿足膠東地區(qū)引黃及引江的需求。

1　渠道襯砌存在的主要問(wèn)題及成因

1.1主要問(wèn)題

根據(jù)2010年引黃濟(jì)青工程現(xiàn)狀評(píng)價(jià)資料統(tǒng)計(jì)，目前渠道襯砌總長(zhǎng)度205.91km，其中工程完好能夠正常使用的一類工程僅12.88km；通過(guò)維修和加固可以正常運(yùn)行的二類工程105.14km；需要重新翻修和整改的三、四類工程87.90km。

通過(guò)普查和現(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)，渠道襯砌主要出現(xiàn)以下問(wèn)題：一是部分渠段在水位變動(dòng)區(qū)的襯砌混凝土板坍塌、裂縫嚴(yán)重，雜草叢生；二是地下水位較高的渠段，襯砌混凝土板產(chǎn)生鼓脹或滑塌；三是部分渠段襯砌板凹凸不平，糙率加大；四是勾縫不實(shí)，混凝土板砌筑質(zhì)量不高，耐久性差。

1.2現(xiàn)狀渠道襯砌破壞的成因分析

1）凍脹破壞。造成渠道襯砌凍脹破壞的主要因素為低氣溫、凍脹性土壤及高含水量。輸水渠所經(jīng)地區(qū)，冬季氣溫低，負(fù)溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，土壤組成多為粉粒含量高的凍脹性土壤。以壽光市為例，統(tǒng)計(jì)的歷年最大凍深值范圍0.17～0.54m，而渠道的襯砌混凝土板的厚度僅為0.06m，小于歷年的平均最大凍深值，襯砌板下的土壤會(huì)出現(xiàn)不同程度的凍脹。據(jù)計(jì)算，壽光段渠道陰坡凍脹量為1.0～14.1cm，陽(yáng)坡凍脹量為0.7～9.4cm，渠底為1.1～12.5cm，而規(guī)范中所允許的凍脹量為0.5～1.0cm，可見(jiàn)計(jì)算得凍脹量均大于規(guī)范中所允許位移值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，渠道襯砌三、四類工程中，因凍脹而造成的破壞占59.5%，因此凍脹破壞成為襯砌破壞的主要因素。

2）揚(yáng)壓力破壞。渠道采用防滲措施后，當(dāng)?shù)叵滤桓哂谳斔浊仪纼?nèi)無(wú)水，或地下水位高于輸水渠內(nèi)水位且水位差較大時(shí)，混凝土襯砌將會(huì)受地下水浮托力的作用，造成混凝土板的隆起與滑坡等破壞。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)引黃濟(jì)青沿線有161.3km的地下水位高于渠底高程，因揚(yáng)壓力過(guò)大造成的破壞占21.7%。

3）施工質(zhì)量差造成的破壞。一是輸水渠渠床在填筑時(shí)碾壓不密實(shí)，渠道輸水浸水后產(chǎn)生不均勻沉降，造成襯砌結(jié)構(gòu)的破壞；二是預(yù)制板生產(chǎn)的質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，耐久性差；三是渠道封頂板沒(méi)處理好，從板下進(jìn)水后引起的破壞；四是鋪板不平整和板縫砂漿填筑不實(shí)造成的破壞；五是排水反濾用的砂料和逆止式排水器不合格導(dǎo)致排水失效造成的破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)引黃濟(jì)青現(xiàn)狀因施工質(zhì)量不高造成的破壞占18.8%。

2　主要技術(shù)措施

2.1渠道襯砌防凍脹措施

1）采用隔熱保溫法防凍脹破壞。在改擴(kuò)建工程中，采用了隔熱保溫法，即在襯砌板下全部鋪設(shè)了一定厚度的柔性保溫隔熱材料，不但可以有效減弱熱量交換，還可以消減或適應(yīng)一定的凍脹變形，從而避免渠道襯砌產(chǎn)生凍脹破壞。根據(jù)引黃濟(jì)青工程多年的運(yùn)行情況和實(shí)測(cè)氣溫資料，按照計(jì)算的凍脹量，選用聚苯乙烯泡沫板規(guī)格為Ⅲ型，其主要指標(biāo)要求為：表觀密度≥30kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)≤0.039W/（m·k）。

2）優(yōu)化渠道襯砌結(jié)構(gòu)。由于本工程不能改變?cè)O(shè)計(jì)底寬和設(shè)計(jì)邊坡，不能增加永久占地，為適應(yīng)渠道凍脹變形的要求，在工程設(shè)計(jì)時(shí)盡可能采用柔性結(jié)構(gòu)，渠道襯砌取消了原噴射混凝土和現(xiàn)將混凝土的襯砌型式，全部采用了適應(yīng)變形能力強(qiáng)、便于維修和舊版利用的預(yù)制混凝土板襯砌方案。為了更好的適應(yīng)凍脹變形和溫度變形，沿水流方向每6m設(shè)一道伸縮縫。

3）提高混凝土的強(qiáng)度及抗凍等級(jí)。渠道襯砌板的強(qiáng)度指標(biāo)由原設(shè)計(jì)的C20提高至C30；抗凍指標(biāo)由F50提高至F150，襯砌板的厚度不變。濟(jì)青改擴(kuò)建工程所采用的混凝土無(wú)論從強(qiáng)度上還是從抗凍要求上與南水北調(diào)工程渠道襯砌要求是一致的，確保了工程的耐久性。

2.2渠道襯砌防揚(yáng)壓力破壞措施

1）根據(jù)運(yùn)行情況重新布置排水系統(tǒng)。引黃濟(jì)青工程運(yùn)行26年來(lái)，受沿線河流建庫(kù)、建閘蓄水及地下水開(kāi)發(fā)利用的影響，地下水位與引黃濟(jì)青原設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)生了較大的改變，為確保工程運(yùn)行安全可靠，在進(jìn)行排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，以工程建成以來(lái)出現(xiàn)的最高地下水位為依據(jù)，進(jìn)行排水減壓系統(tǒng)布置和設(shè)計(jì)。

2）優(yōu)化了集水管和排水器。原引黃濟(jì)青工程采用暗管集水、逆止式排水器自流排水的方案，集水暗管采用的是陶瓷管人工打眼形成，逆止式排水器采用塑料集水箱。由于陶瓷管存在不便于運(yùn)輸、破碎率較高、人工打眼費(fèi)工且空隙率較低等缺點(diǎn)，在濟(jì)青改擴(kuò)建設(shè)計(jì)中采用了透水性好、便于運(yùn)輸和安裝的塑料排水盲溝。將引黃濟(jì)青原設(shè)計(jì)的集水箱變?yōu)轶w積小、成本低、便于運(yùn)輸、安裝和更換的逆止式排水器，另外在容易產(chǎn)生淤積的渠段，采用了防淤堵措施。

3）渠道底部增加了排水措施。為確保渠底襯砌結(jié)構(gòu)的安全，在渠底增設(shè)了集水和排水系統(tǒng)。為防止排水管出口被淤堵，在濟(jì)青改擴(kuò)建設(shè)計(jì)中采用了防淤堵型逆止式排水器，且對(duì)滲漏量小、地下水位較高、易產(chǎn)生揚(yáng)壓力破壞的渠段，直接取消了塑膜防滲并增設(shè)了預(yù)制混凝土透水板。

3　施工質(zhì)量控制

3.1嚴(yán)把混凝土原材料及配合比關(guān)

運(yùn)送至工地的每一批水泥，應(yīng)有生產(chǎn)廠的出廠合格證和品質(zhì)試驗(yàn)報(bào)告，施工單位必須進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。骨料表面應(yīng)潔凈，若有裹粉、裹泥或被污染等應(yīng)清除。各級(jí)骨料之間應(yīng)設(shè)隔墻等措施，嚴(yán)禁混放。細(xì)骨料應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈、級(jí)配良好；天然砂的細(xì)度模數(shù)應(yīng)在2.4～2.8范圍內(nèi)。拌制混凝土必須使用中性水，或可飲用水?；炷僚浜媳葢?yīng)采用試驗(yàn)所確定的配合比，并在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制。

3.2混凝土板集中預(yù)制

為了確保預(yù)制板的生產(chǎn)質(zhì)量，每隔一定距離設(shè)置一個(gè)集中預(yù)制場(chǎng)，按照預(yù)先試驗(yàn)確定的生產(chǎn)工藝、設(shè)計(jì)要求的尺寸、抗凍抗?jié)B和強(qiáng)度要求，進(jìn)行統(tǒng)一生產(chǎn)、養(yǎng)護(hù)、運(yùn)輸和管理。

3.3嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計(jì)施工

對(duì)保溫板、排水反濾層、排水盲溝、混凝土齒墻等隱蔽工程的施工，監(jiān)理工程師到位旁站、巡檢，在這些隱蔽工程施工基本完成后召集監(jiān)理、設(shè)代、甲方代表及時(shí)驗(yàn)收，合格后方能進(jìn)行下道工序的施工。坡面和渠底要平整，板與板之間縫隙要均勻、勾縫要密實(shí)，養(yǎng)護(hù)要及時(shí)，切實(shí)保證施工質(zhì)量。

（責(zé)任編輯趙其芬）

【中圖分類號(hào)】TV698

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1009-6159（2015）-06-0017-02

收稿日期：2015-03-26

作者簡(jiǎn)介：孫莊（1970—），男，工程師