雷諾護(hù)墊在北屯灌區(qū)三干渠續(xù)建配套及節(jié)水改造工程中的應(yīng)用

田中剛

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)十師水利工程管理處 北屯 836000）

雷諾護(hù)墊在北屯灌區(qū)三干渠續(xù)建配套及節(jié)水改造工程中的應(yīng)用

田中剛

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)十師水利工程管理處 北屯 836000）

本文針對(duì)解決北方地區(qū)渠系工程中存在的凍漲問題，介紹雷諾護(hù)墊在工程中的應(yīng)用，具有很實(shí)用的價(jià)值。

防凍 雷諾護(hù)墊 應(yīng)用

1 工程概況

北屯灌區(qū)位于新疆阿勒泰地區(qū)福海縣境內(nèi)的額爾齊斯河以南二級(jí)階地上，東起二干渠，西臨布倫托海，南到烏里品包塔瑪依，北至額爾齊斯河。地理坐標(biāo)為：北緯47°05′～47°27′，東經(jīng)87°31′～88°03′，灌區(qū)東西長(zhǎng)42km，南北最大寬度30km，土地總面積7.71萬hm2，灌溉面積2.63萬hm2。

北屯灌區(qū)三干渠全長(zhǎng)19.526km，整個(gè)渠線走在額爾齊斯河二級(jí)階地上，地形自然坡降1/500～1/700，土質(zhì)為含礫粉質(zhì)砂土和砂礫石戈壁土，其周邊地區(qū)為耕地、林帶或沼澤葦湖，三干渠最終匯入一八八團(tuán)五支渠?？刂乒喔裙鄥^(qū)內(nèi)一八八團(tuán)0.75萬hm2的耕地。

北屯灌區(qū)2004年計(jì)劃實(shí)施的主要項(xiàng)目，仍是解決灌區(qū)存在的主要問題，即灌區(qū)渠系水利用率低、渠道滲漏嚴(yán)重等問題，改造建設(shè)北屯灌區(qū)三干渠工程也是解決這一問題的主要工程之一。

此次設(shè)計(jì)三干渠長(zhǎng)3.80km，為舊渠改造工程，樁號(hào)0+000～3+800，Q=7.3m3/s，梯形渠道，渠底寬b=2.0m，縱坡i=1/2300；為預(yù)制混凝土板與塑料薄膜雙防。

2 三干渠水文地質(zhì)概況

北屯灌區(qū)三干渠分布在額爾齊斯河二級(jí)階地上，根據(jù)調(diào)查，工程區(qū)地下水在6、7、8月埋深為1.5m，冬季地下水埋深在1.8m，據(jù)分析，該區(qū)的淺層水主要是渠道滲漏所致，由于該區(qū)大部分灌渠未做防滲處理，結(jié)果造成大量灌溉用水補(bǔ)給地下水，受第三紀(jì)泥巖的頂托，地下水位較高。

3 渠道抗凍脹設(shè)計(jì)

該地區(qū)1月平均氣溫為-18.8℃，屬嚴(yán)寒地區(qū)，在水利工程設(shè)計(jì)中要考慮建筑物凍融和凍脹問題。三干渠防滲工程，由于只考慮夏季農(nóng)業(yè)灌溉用水，冬季渠道不運(yùn)行，因此在抗凍設(shè)計(jì)中只分析渠道凍脹破壞問題。

北屯灌區(qū)三干渠沿線工程地質(zhì)調(diào)查及試驗(yàn)資料顯示，三干渠大部分渠段為第四紀(jì)覆蓋物，局部渠段有泥巖出露，根據(jù)《渠系工程抗凍脹設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL23—91），分別進(jìn)行混凝土襯砌渠道抗凍脹設(shè)計(jì)。

3.1 基礎(chǔ)凍結(jié)深度計(jì)算

3.1.1 砂礫石基礎(chǔ)凍結(jié)深度計(jì)算

工程設(shè)計(jì)凍結(jié)深度系指工程地點(diǎn)自凍結(jié)后地面算起的凍結(jié)深度，其計(jì)算公式為

式中 Hd——工程設(shè)計(jì)凍深，cm；

Kp——頻率模比系數(shù)，由頻率模比系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)凍深關(guān)系渠線查取，Ⅳ級(jí)建筑物按頻率為10%的曲線查??；根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隁鉁刭Y料，計(jì)算工程地點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)凍深H0=1.60m，查表得Kp=1.13；

Kd——考慮日照及遮蔭程度的修正系數(shù)，考慮部分渠線是東北向西南走向，有一面渠坡和部分渠底存在遮蔭問題，查表的Kd=1.2～1.5，設(shè)計(jì)取1.25；

Kz——地下水影響系數(shù)，根據(jù)地質(zhì)分析三干渠冬季地下水在1.8m以下，查規(guī)范得Kz=1.0。

經(jīng)計(jì)算設(shè)計(jì)凍深Hd=2.26m。

3.1.2 泥巖基礎(chǔ)凍結(jié)深度計(jì)算

試驗(yàn)資料顯示，當(dāng)?shù)啬鄮r屬于低液限粘質(zhì)土?；A(chǔ)凍結(jié)深度計(jì)算公式同上，Kp、Kd系數(shù)同上，地下水影響系數(shù)Kz查規(guī)范得為0.95～1.0，取0.95。

經(jīng)計(jì)算設(shè)計(jì)凍深Hd=2.15m。

3.2 凍脹量計(jì)算

3.2.1 砂性土凍脹量計(jì)算

根據(jù)該渠道渠基的土質(zhì)為砂礫石土，工程地點(diǎn)的凍脹量計(jì)算公式為

式中 h——計(jì)算凍脹量，cm；

ap——荷載修正系數(shù)，ap=e-βPi

f——土的平均凍脹強(qiáng)度，%；f=α1e-β1zp，α1、β1為系數(shù)，按《渠系工程抗凍脹設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL23—91）表2.2.6取值。經(jīng)計(jì)算f=8.2%；

Hd——設(shè)計(jì)凍深，226cm。

Pd=2.2t/m3，經(jīng)計(jì)算荷載修正系數(shù)如下：

ap=0.998

經(jīng)計(jì)算，渠基土的凍脹法向位移為0.12cm，小于襯砌渠道允許值2cm，渠基土滿足要求，無需換土。考慮該區(qū)屬于寒冷地區(qū)，混凝土預(yù)制板抗凍等級(jí)依據(jù)相關(guān)規(guī)范取F200。

3.2.2 泥巖凍脹量計(jì)算

根據(jù)該渠道渠基的土質(zhì)部分渠段有泥巖出露，設(shè)計(jì)上要考慮泥巖凍脹量的計(jì)算，工程地點(diǎn)的凍脹量計(jì)算公式同上。設(shè)計(jì)凍深215cm，經(jīng)計(jì)算f=21.4%，ap=0.991，得h=4.4cm＞[2cm]，需采取一定措施處理凍脹問題。

4 工程設(shè)計(jì)方案及改用雷諾護(hù)墊的原因

北屯灌區(qū)2004年度三干渠工程原設(shè)計(jì)方案渠底防滲型式為預(yù)制混凝土板護(hù)砌，施工中渠底部位開挖出泥巖?，F(xiàn)場(chǎng)組織各建設(shè)方專家進(jìn)行分析，渠底部位出現(xiàn)泥巖，為適應(yīng)變形、凍漲和防止沖刷等，將渠底預(yù)制混凝土板防滲型式改為柔性防護(hù)型式，即雷諾石籠護(hù)墊型式（鍍鋅雙絞合低碳鋼絲網(wǎng)格雷諾護(hù)墊）。

5 雷諾護(hù)墊的施工

5.1 施工流程

施工流程為：打開捆扎展開護(hù)墊→抬起長(zhǎng)的側(cè)面板、后面板以及隔板→邊角互掛，鋼絲鉸接→將隔板頂端的粗鋼絲彎曲在粗的側(cè)面鋼絲上→拉出長(zhǎng)的鋼絲鉸接隔板及側(cè)面板→將安裝好的護(hù)墊安裝到位，每片護(hù)墊用鋼絲絞合在一起→石籠內(nèi)填石，攤平→蓋蓋片，蓋片與側(cè)面板、隔板完全絞合→組裝完畢。

5.2 施工技術(shù)要求

5.2.1 規(guī)格

遵照國際標(biāo)準(zhǔn)EN10223—3，雷諾護(hù)墊的結(jié)構(gòu)由雙絞合的六邊形尺寸為6×8cm的金屬網(wǎng)格構(gòu)成。雷諾護(hù)墊由內(nèi)隔板分隔成均勻的寬度為1m的單元。

技術(shù)指標(biāo)如下：

a.抗拉強(qiáng)度。用于生產(chǎn)雷諾護(hù)墊的絞合鋼絲必須按照國際標(biāo)準(zhǔn)EN10223—3達(dá)到抗拉強(qiáng)度350～500N/mm2。

b.延伸率。按照國際標(biāo)準(zhǔn)EN10223—3，延伸率不能低于10%。實(shí)驗(yàn)必須使用不短于30cm的樣品。

c.鍍層重量。按照國際標(biāo)準(zhǔn)EN10224—2（A級(jí)），鍍層重量不得低于230g/m2。

d.鍍層附著量。根據(jù)EN10223—3，鍍層附著性的實(shí)驗(yàn)方法是把鋼絲在一個(gè)相當(dāng)于鋼絲直徑4倍的心軸上扭轉(zhuǎn)6次后，用手指碾搓，鍍層不出現(xiàn)裂痕或脫落。

5.2.2 使用注意事項(xiàng)

a.產(chǎn)品運(yùn)輸。雷諾護(hù)墊及其所有部件均由機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)和聯(lián)結(jié)（蓋板除外）。為便于運(yùn)輸，所有雷諾護(hù)墊被折疊、壓扁、扎捆。雷諾護(hù)墊的蓋子被單獨(dú)扎成卷。絞合鋼絲也是成卷地運(yùn)輸。所有的雷諾護(hù)墊都用標(biāo)簽表明尺寸和每捆的數(shù)量。

b.組裝：

?從扎捆包中把折疊的雷諾護(hù)墊單元取出并放置在堅(jiān)固和平整的地面上，然后展開并壓平；

?前后面板、中間隔板和邊板應(yīng)該翻開至垂直立起成形，側(cè)翼應(yīng)適當(dāng)?shù)卣郫B并互相交疊。隔板和邊板都應(yīng)豎立，并確保所有的折痕都在正確的位置上，而且每個(gè)邊的頂部都平齊。

c.絞合。用絞邊鋼絲把雷諾護(hù)墊的邊連接。步驟如下：

?用絞邊鋼絲把相應(yīng)的蓋子邊緣與立起的隔板、前后面板、頂端面板的上邊緣絞合在一起，每隔大約15cm用單圈和雙圈交互地絞合在一起，并拉緊；

?把絞邊鋼絲的尾端絞合在鋼絲面板上。

5.2.3 清基

雷諾護(hù)墊下面的基礎(chǔ)應(yīng)按照項(xiàng)目施工圖紙要求進(jìn)行平整。根據(jù)項(xiàng)目的技術(shù)要求，基礎(chǔ)的平面應(yīng)規(guī)則，沒有松散物質(zhì)和植被，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆享?xiàng)目要求的排水或過濾方法（如慮水層、排水溝等），在雷諾護(hù)墊下面或后面鋪設(shè)的土工布應(yīng)滿足地下的排水要求。土工布可以采用無紡布（125～150g/m2）。

a.在完成組裝以后，將雷諾護(hù)墊一個(gè)緊接一個(gè)地?cái)[放在恰當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

b.雷諾護(hù)墊可以被剪開并做成曲線或斜角。

c.應(yīng)將雷諾護(hù)墊依次排開并安裝到位后才開始進(jìn)行裝填。

5.2.4 裝填

a.用于裝填的石頭必須堅(jiān)硬，在水下不分解以及在護(hù)墊結(jié)構(gòu)使用壽命之內(nèi)不被風(fēng)化。它的大小應(yīng)在7.5～15cm之間，可以有5%的變化，但不得小于網(wǎng)孔。并且石頭不能太大，確保不同高度的護(hù)墊至少裝填兩層以上的石頭。

b.為避免由于單邊裝填引起的隔板變形，緊靠隔板兩邊的石頭必須同時(shí)進(jìn)行裝填。

c.在填充石頭的時(shí)候應(yīng)該盡量注意不要損壞護(hù)墊上的鍍層，并且人工擺放以盡量縮小空隙率。

d.在斜坡上施工時(shí)，應(yīng)從坡底向坡頂進(jìn)行裝填，并確保每個(gè)隔板的頂部都露出來，便于絞合。

5.2.5 護(hù)墊的完成

a.考慮到石頭沉降，填充石頭應(yīng)有2.5cm的超高。b.為便于絞合，裝填時(shí)必須確保隔板的上邊緣外露。

c.將成卷的蓋板網(wǎng)面鋪上，用適當(dāng)?shù)墓ぞ邔⑸w板邊緣與即將絞合在一塊的面板邊緣拉近。

d.用單圈和雙圈交互絞合的方法，將雷諾護(hù)墊的端板、邊板和隔板上邊緣與相對(duì)應(yīng)的蓋板邊緣絞合在一塊（相鄰護(hù)墊間與蓋板絞合時(shí)有4條邊緣需絞合在一起）。

6 雷諾護(hù)墊的使用效果

北屯灌區(qū)三干渠工程于2006年5月開始施工，至當(dāng)年10月完成。2007年6月通過竣工驗(yàn)收。通過幾年的運(yùn)行觀察，雷諾護(hù)墊的應(yīng)用很好地解決了北方地區(qū)冬季渠系渠底鼓包、凍漲、變形問題，便于季節(jié)性施工，無需維修。

7 結(jié)語

抗凍脹方案的選擇要根據(jù)工程的具體情況和特點(diǎn)，選用技術(shù)上可靠、施工便利、經(jīng)濟(jì)上合理的方案，才能充分發(fā)揮工程效益，降低工程成本。