襄屯灌區(qū)深填方渠道加固措施與伸縮縫施工工藝

孫秀

(長(zhǎng)治市襄屯灌區(qū)管理中心，山西長(zhǎng)治 046000)

襄屯灌區(qū)深填方渠道加固措施與伸縮縫施工工藝

孫秀

(長(zhǎng)治市襄屯灌區(qū)管理中心，山西長(zhǎng)治 046000)

長(zhǎng)治市襄屯灌區(qū)深填方渠道較多，由于原填方段滲水等多方面原因，易發(fā)生凍脹、裂縫、漏水等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)產(chǎn)生破壞的原因進(jìn)行分析，討論了防滲加固原則，研究了填方段大壩加固措施，詳細(xì)介紹了伸縮縫的施工工藝，重點(diǎn)提出了對(duì)伸縮縫采用粘貼土工膜的止水方法，有效地解決了此類(lèi)問(wèn)題，為灌區(qū)解決深填方段問(wèn)題找到了有效途徑。

襄屯灌區(qū);填方渠道;加固措施;伸縮縫;止水;施工工藝

我國(guó)北方灌區(qū)中深填方的渠道為數(shù)不少，但填方渠道容易因地基不均勻沉陷及滲水而造成冰凍期渠道底部?jī)雒浺l(fā)裂縫而漏水嚴(yán)重，進(jìn)而給輸水及渠道造成極大的損失，情況嚴(yán)重者將導(dǎo)致垮塌事故的發(fā)生。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的一些學(xué)者為了預(yù)防高填方渠道發(fā)生失事破壞，系統(tǒng)分析了可能引起渠道破壞的各種原因，并針對(duì)失事原因研究了各種渠道加固處理措施［1］。筆者針對(duì)渠道基礎(chǔ)土質(zhì)不穩(wěn)定渠段的施工，通過(guò)工程實(shí)際和地質(zhì)分析，確定了采用非膨脹土換填技術(shù)進(jìn)行處理并詳細(xì)介紹了非膨脹土土料試驗(yàn)、換填施工流程和施工工序［2］。另外，在高寒地區(qū)，伸縮縫是混凝土防滲渠道的薄弱環(huán)節(jié)，漏水很容易形成集中滲流通道而危及渠道的安全，有學(xué)者總結(jié)得出了適宜高寒地區(qū)不同型式、不同規(guī)模防滲渠道伸縮縫填料選擇的方法［3］。

長(zhǎng)治市襄屯灌區(qū)(原長(zhǎng)治市后灣水庫(kù)灌區(qū)擴(kuò)建工程)是山西省“八五”期間的重點(diǎn)工程，總干渠全長(zhǎng)約40km，其中有大小填方60多處，這些填方渠道多建于上世紀(jì)60年代初，既沒(méi)有經(jīng)過(guò)地質(zhì)勘探，也未做專(zhuān)業(yè)地基處理，基本上是由當(dāng)?shù)剞r(nóng)民自發(fā)鋪墊而成的。由于其沒(méi)有嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，土料質(zhì)量差，碾壓不密實(shí)，壩內(nèi)存在蟻洞、柴草、樹(shù)葉等易造成管涌的多種隱患?？偢汕短?hào)14+080～14+390段經(jīng)改擴(kuò)建后于次年出現(xiàn)了渠底縱向裂縫、邊墻基礎(chǔ)深陷、止水破壞等現(xiàn)象。后經(jīng)相關(guān)部門(mén)多次對(duì)該渠底進(jìn)行過(guò)簡(jiǎn)單處理后，在灌溉運(yùn)行中仍出現(xiàn)了渠底凍脹裂縫等類(lèi)似破壞的現(xiàn)象，裂縫寬度約為0．5cm并呈連通狀發(fā)展趨勢(shì)。特別是在2010年秋季，當(dāng)渠道進(jìn)行冬澆過(guò)水時(shí)，由于在渠底產(chǎn)生了較高的承壓水頭且通水時(shí)間較長(zhǎng)，渠底下部的細(xì)沙顆?；蛲帘怀袎核畯拇┻^(guò)渠底的裂縫中一點(diǎn)一點(diǎn)被帶出，最后險(xiǎn)些造成垮塌。襄屯灌區(qū)為了能徹底解決填方渠道底部?jī)雒涍@一難題，會(huì)同設(shè)計(jì)單位實(shí)地調(diào)查，共同探索解決辦法，最終決定應(yīng)用深填方渠道加固措施與伸縮縫貼土工膜的施工工藝相結(jié)合的辦法加以解決，取得了較好的效果。筆者對(duì)造成填方渠道破壞的原因、實(shí)施防滲加固的原則以及取得的效果進(jìn)行了介紹。

1 造成填方渠道破壞的原因

筆者經(jīng)過(guò)對(duì)破壞現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研、運(yùn)行記錄查看、工作人員問(wèn)詢(xún)后總結(jié)歸納思考認(rèn)為填方渠道破壞產(chǎn)生的原因如下。

(1)填筑時(shí)采用的土料含雜質(zhì)較多，質(zhì)量欠佳。經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行，在沉降、渠底裂縫、滲水等作用下，造成渠底土料含水量過(guò)大，低溫時(shí)發(fā)生凍脹。筆者認(rèn)為:每年對(duì)這一過(guò)程的重復(fù)是造成填方渠道破壞的主要原因(圖1)。

(2)由于填方段是在灌區(qū)建設(shè)初期由當(dāng)?shù)剞r(nóng)民自發(fā)鋪墊起來(lái)的，受條件限制，未嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，加之日后改擴(kuò)建時(shí)的投資有限，對(duì)這些部位沒(méi)有采取特別的加固措施。

(3)渠幫、渠底基礎(chǔ)承載力不一致，從而造成不均勻沉陷(圖2)。

圖1 渠底裂縫滲水破壞

圖2 渠道不均勻沉陷破壞

(4)灌溉期超負(fù)荷運(yùn)行過(guò)水也是造成填方渠道破壞的原因之一。

2 實(shí)施防滲加固的原則

通過(guò)與渠道設(shè)計(jì)單位協(xié)商并實(shí)地調(diào)查，筆者認(rèn)為:若要解決填方渠道的凍脹問(wèn)題，就必須解決滲水問(wèn)題。為防止填方段發(fā)生滲流破壞，所采取的防滲加固措施需要達(dá)到的目的是:

(1)增強(qiáng)壩身及壩基的抗?jié)B能力。如采取提高填方段壩身的密實(shí)度，適當(dāng)放緩壩坡等措施，消除壩身和壩基隱患。

(2)加大填方段的坡降，使運(yùn)行時(shí)的水流快速通過(guò)。

(3)對(duì)填方段應(yīng)采取前堵、后截、鉆孔、鋪土工膜的措施以降低浸潤(rùn)線?！扒岸隆奔丛谔罘角赖某隹谕谝粋€(gè)截流槽，用混凝土澆筑，使渠內(nèi)的滲水不能倒流到填方段而破壞其結(jié)構(gòu);“后截”就是在填方段的進(jìn)口挖一截流槽，不讓滲水水流進(jìn)入填方段;在渠底鋪土工膜主要起防滲作用。

3 對(duì)填方段大壩采取的加固措施

針對(duì)該渠段破壞產(chǎn)生的原因，結(jié)合工程的具體情況，對(duì)該渠段進(jìn)行了加固處理，具體措施為:

(1)先對(duì)破壞部位實(shí)施開(kāi)挖，視具體情況把淤泥全部清理掉。

(2)選用粘土或沙壤土并加少量水泥碾壓至渠底以下2m處(干容重需達(dá)到1．65kg/m3)。

(3)鋪筑雙反濾層的設(shè)計(jì)情況見(jiàn)圖3，其上再用粘土或砂壤土碾壓至渠底設(shè)計(jì)高程(干容重需達(dá)到1．65kg/m3)。

圖3 雙反濾層鋪筑設(shè)計(jì)示意圖

4 針對(duì)混凝土渠道伸縮縫采取的施工工藝

填方段加固后，即可在其上修筑渠道(最好修筑鋼筋混凝土渠道)，而渠道伸縮縫的施工工藝是渠道防滲中必須解決且目前尚未解決好的問(wèn)題。在實(shí)際工程中，對(duì)渠道中已鋪襯防滲膜的渠段一般用低標(biāo)號(hào)水泥砂漿填平伸縮縫，以節(jié)省費(fèi)用;對(duì)未鋪襯防滲膜的渠道，有的也照此處理，其結(jié)果因熱脹冷縮或不均勻沉陷而導(dǎo)致防滲破壞。后灣水庫(kù)灌區(qū)擴(kuò)建工程南崖大壩的加固采用混凝土渠道，其伸縮縫采用PT膠泥嵌縫，PVC土工膜防滲，效果非常好。現(xiàn)將其施工方法簡(jiǎn)介如下。

(1)清潔混凝土縫壁，用鋼絲刷刷凈縫壁并保持縫壁混凝土呈干燥狀態(tài);混凝土面平整，不能有較明顯的凸出或凹坑，對(duì)于不符合要求的要用高標(biāo)號(hào)砂漿補(bǔ)平抹光，養(yǎng)護(hù)好，待其具有一定強(qiáng)度后方可進(jìn)行下一道工序。

圖4 渠道伸縮縫止水示意圖

在實(shí)際工程中，所產(chǎn)生的裂縫縫寬不規(guī)則，有的縫寬達(dá)10cm以上。對(duì)于這種情況，可先在縫面上用高標(biāo)號(hào)細(xì)石混凝土進(jìn)行修補(bǔ)，將縫寬控制在2～3cm;對(duì)于接縫不在同一平面上，但其高差在5cm以?xún)?nèi)時(shí)就不會(huì)影響止水效果，這一特點(diǎn)也是筆者研究的伸縮縫止水施工工藝創(chuàng)新之所在(圖4)。

(2)在清潔、干燥的縫壁上涂刷冷底子油并風(fēng)干24h，以保證PT膠泥與縫壁牢固粘結(jié)。

(3)粘貼PVC土工膜。上述兩道工序準(zhǔn)備好后，即可粘貼土工膜。此道工序是整個(gè)止水工程的關(guān)鍵工序，必須十分認(rèn)真地進(jìn)行，最好選擇溫度較高的晴天實(shí)施。

其具體步驟為:將土工膜剪成合適的寬度，如槽寬20cm，就剪成20cm寬，也可稍窄。在土工膜的正面(毛面)用毛刷涂抹冷底子油，晾干待用，不能曝曬。將PT膠泥切塊放入鐵鍋，用木柴加熱，溫火加熱至120℃化開(kāi)，溫度不可過(guò)高，防止燒焦。如粘貼混凝土面氣溫太低，可用噴燈加熱混凝土面，用底子油涂抹即可;把麻袋片撕成條，扎制成直徑為2～3cm的麻袋卷，在加熱的PT膠中浸泡，沿縫塞緊，并要低于縫頂平面1cm (圖4)并注意向兩側(cè)縫壁用力，使其與縫壁牢固結(jié)合，麻袋卷頂面大體平整。貼土工膜，將加熱好的PT膠泥熔液裝在帶嘴的壺內(nèi)，同步進(jìn)行膠泥涂置與土工膜粘貼并進(jìn)行緊壓;如遇膠泥冷卻結(jié)塊，可用噴燈烤化后再貼。粘貼土工膜時(shí)還需用簡(jiǎn)易工具(如小木棍)在分縫處將其壓成小U型槽，使之與預(yù)先埋置的麻袋卷接觸，以適應(yīng)溫度伸縮。若土工膜條長(zhǎng)不夠，允許搭接，搭接長(zhǎng)度為15cm。此工序只要認(rèn)真做好，就可以達(dá)到滴水不漏;粘貼土工膜后，用水泥砂漿把止水槽抹平，待其具有一定強(qiáng)度后即可過(guò)水使用。

5 結(jié)語(yǔ)

在文中討論的施工工藝中，PVC土工膜加PT膠泥粘貼防水材料來(lái)源廣、造價(jià)低、適應(yīng)性強(qiáng)，能夠滿足水利工程防水抗?jié)B的要求，是替代傳統(tǒng)材料的換代產(chǎn)品。該方法止水施工工藝簡(jiǎn)單、進(jìn)度快、易掌握，無(wú)須特殊工具，只要嚴(yán)格按要求精心操作，就能保證止水效果。該工藝維護(hù)方便，易于更新，造價(jià)低廉，與橡膠板止水相比可節(jié)省投資30%～50%。經(jīng)過(guò)對(duì)襄屯灌區(qū)多年通水運(yùn)行實(shí)施的觀察表明:通過(guò)此方法處理填方渠段裂縫、滲水、凍脹取得了良好效果，從而為襄屯灌區(qū)解決填方段渠道難題找到了有效、可行的解決辦法。文中介紹的止水處理方法是成功的，具有良好的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 屈志剛，申黎平，李明新，等．南水北調(diào)中線工程高填方渠道加強(qiáng)措施探討［J］．人民長(zhǎng)江，2013，44(16):63－66．

［2］ 張振華，朱云飛．高填方渠道膨脹土(巖)換填技術(shù)［J］．施工技術(shù)，2012，41(367):57－59．

［3］ 毛國(guó)新，程地琴．高寒地區(qū)混凝土防滲渠道伸縮縫填料選擇［J］．中國(guó)農(nóng)村水利水電，2008，50(8):117－118，121．

［TV91］;［TV93］;TV52

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1001-2184(2014)01-0090-03

孫 秀(1975-)，女，山西沁源人，工程師，學(xué)士，從事水利工程施工技術(shù)與管理工作．

(責(zé)任編輯:李燕輝)

2014-12-05