鐵山灌區(qū)渠道襯砌修復(fù)技術(shù)分析

關(guān)鍵詞：渠道襯砌;破壞;修復(fù)技術(shù);鐵山灌區(qū)

1 引言

在灌區(qū)工程中，渠道長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)造成襯砌結(jié)構(gòu)的老化，引起表層混凝土的裂縫、脫落和孔洞等諸多病害，嚴(yán)重涌向渠道輸水功能的良好發(fā)揮。渠道襯砌邊坡破壞是一個(gè)復(fù)雜而多變的問(wèn)題，對(duì)于已發(fā)生破壞的襯砌結(jié)構(gòu)，應(yīng)針對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)破壞情況，采取有針對(duì)性的修復(fù)措施，本文主要圍繞此展開(kāi)詳細(xì)分析。

2 渠道襯砌破壞概述

隨著城市發(fā)展對(duì)水資源的要求越來(lái)越高，我國(guó)水資源時(shí)空分布不均導(dǎo)致水資源短缺的影響日益突出，各種灌區(qū)工程相繼興建。在灌區(qū)工程中，廣泛采用了明渠輸水，采用襯砌結(jié)構(gòu)來(lái)防滲降糙。目前，從襯砌結(jié)構(gòu)的材料來(lái)看，我國(guó)主要采用混凝土、砌石、膜料等，而在這些眾多的材料中，以混凝土剛性襯砌的應(yīng)用最為廣泛。混凝土襯砌斷面形式主要有梯形、小“U”形、弧形坡角梯形等，其中以采用梯形斷面居多。

渠道襯砌結(jié)構(gòu)以“防滲降糙”的功能為主，結(jié)合已有資料對(duì)典型渠道襯砌結(jié)構(gòu)破損類型進(jìn)行分析，結(jié)果表明襯砌結(jié)構(gòu)破壞可以分為兩大類：第一類是由于地下水頂托導(dǎo)致襯砌隆起的揚(yáng)壓破壞，破壞部位多出現(xiàn)在水位變化區(qū)附近，一般位于水下第一、二塊襯砌板交界處 ，這種破壞模式對(duì)渠道的安全運(yùn)行有一定影響，為亟需治理的主要破壞型式;第二類為凍脹和凍融侵蝕破壞。此外，還有輸水量突變、通信光纜未按規(guī)定深度穿越、渠底排污廊道排水不暢、路面積水沖刷、特殊土渠坡失穩(wěn)等原因?qū)е碌囊r砌結(jié)構(gòu)破壞?？偟膩?lái)說(shuō)，渠道襯砌破壞原因是多方面的，襯砌修復(fù)時(shí)，在材料選擇、過(guò)程控制、后期處置等方面應(yīng)全面把握，盡可能增強(qiáng)混凝土抗凍融剝蝕能力，保證襯砌混凝土的耐久性。

3 鐵山灌區(qū)輸配水概況與渠道襯砌修復(fù)面臨的問(wèn)題

3.1輸配水概況

鐵山灌區(qū)輸配水工程以新墻河為界，分南、北兩灌區(qū)布置，南、北兩灌區(qū)又分別以南總干渠和北總干渠為主脈，向下連接分干渠和支渠，其中南、北2條總干渠，總長(zhǎng)84.66km;7條分干渠，總長(zhǎng)94.3km;主要支渠 70條，總長(zhǎng)569.089km。引水隧洞、渡槽、倒虹吸、節(jié)制閘、分水閘、泄洪閘、涵管、橋梁等骨干渠系主要建筑物3277座。

3.2渠道襯砌修復(fù)面臨的問(wèn)題

歷年的續(xù)建配套建設(shè)中對(duì)灌溉渠道均采取哪里滲漏修哪里和哪里出險(xiǎn)修哪里的模式，同時(shí)在制定修復(fù)工程方案時(shí)未能全面考慮鐵山灌區(qū)實(shí)際運(yùn)行情況，僅采用常規(guī)方式，例如渠道襯砌修復(fù)工程中歷年續(xù)建配套建設(shè)均采用直接在渠道結(jié)構(gòu)斷面上澆筑混凝土或鋪裝六方塊方案，但根據(jù)鐵山灌區(qū)運(yùn)行管理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，鐵山灌區(qū)總干渠襯砌常見(jiàn)的襯砌破損主要出現(xiàn)在矩形渠道側(cè)面襯砌與底板交界處至側(cè)面襯砌斜長(zhǎng)1/3間區(qū)域（俗稱“掉腳”），如下圖1所示為總干渠襯砌破損示意圖。

4 鐵山灌區(qū)渠道襯砌修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

4.1渠道襯砌修復(fù)工程

根據(jù)《關(guān)于抓緊組織修改完善報(bào)送“十四五”大型灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造實(shí)施方案的通知》中的相關(guān)要求，本次設(shè)計(jì)緊抓制約灌區(qū)灌溉的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，確定在“十四五”期間內(nèi)優(yōu)先實(shí)施：

（1）結(jié)瓜水庫(kù)灌溉渠道：蘭橋水庫(kù)灌溉渠道襯砌修復(fù)2.5km，東風(fēng)水庫(kù)灌溉渠道襯砌修復(fù)3.5km，48座小型結(jié)瓜水庫(kù)灌溉渠道襯砌修復(fù)共4.8km。

（2）總干渠渠身滲漏修復(fù)8.44km、混凝土襯砌修復(fù)32.157km、渠道上部邊坡崩塌處理1.765km。

（3）分干渠混凝土襯砌修復(fù)7.537km、渠道上部邊坡崩塌處理0.2km。

（4）支渠混凝土襯砌修復(fù)12.597km。

4.2渠道襯砌修復(fù)方案

經(jīng)方案比選，本次鐵山灌區(qū)渠道襯砌修復(fù)采用C25現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)形式。襯砌厚度根據(jù)渠道流量大小確定，具體如下表1所示。

4.3渠道襯砌修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

渠道工程主要為南、北總干，各分干及支渠渠身處理、襯砌修復(fù)及渠道邊坡險(xiǎn)情處理工程。

（1）土方開(kāi)挖

干渠/支渠土方開(kāi)挖部分采用1 m3/0.6m3反鏟挖掘機(jī)開(kāi)挖，就近直接用于渠道自身回填;部分采用1 m3/0.6m3反鏟挖掘機(jī)開(kāi)挖， 8t/3.5t自卸汽車(chē)運(yùn)輸，部分直接用于道路或自身回填，部分堆存于建筑物附近用于建筑物土方回填，多余部分運(yùn)至棄渣場(chǎng)棄渣，部分難以修建沿渠道路的渠段或不具備機(jī)械施工條件的渠段，則采用人工施工為主的方式。

（2）砼襯砌拆除

干渠/支渠砼拆除主要為襯砌砼拆除，采用液壓破碎錘拆除為主，1m3/0.6m3反鏟開(kāi)挖，部分就近用于運(yùn)維道路填筑，多余部分裝8t/3.5t自卸汽車(chē)運(yùn)至棄渣場(chǎng)棄渣。

（3）土石方填筑

土石方填筑料優(yōu)先利用開(kāi)挖料，不足部分從料場(chǎng)取料，由于填筑面多較窄，填筑采用人工配合反鏟挖掘機(jī)鋪料，蛙式打夯機(jī)壓實(shí)的施工方法;部分支渠難以修建沿渠道路或不具備機(jī)械施工條件的渠段，則采用人工鋪料、蛙式打夯機(jī)壓實(shí)施工方法。

反濾層填筑料由自卸汽車(chē)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，人工鋪料并壓實(shí)。

（4）混凝土澆筑

渠道工程混凝土主要為渠道襯砌混凝土，壓頂混凝土，拱板及拱座混凝土、框格梁混凝土與邊坡截水溝混凝土。

干渠及支渠砼采用HZ35拌和站集中拌和，3m3攪拌車(chē)運(yùn)輸至附近，拱板及拱座砼、框格梁砼采用塔機(jī)吊3m3吊罐吊運(yùn)入倉(cāng)，壓頂混凝土直接入倉(cāng)，襯砌砼采用溜槽入倉(cāng)。部分支渠難以修建沿渠道路的渠段，采用3m3攪拌車(chē)將混凝土運(yùn)至附近后，卸入電動(dòng)翻斗車(chē)運(yùn)輸后轉(zhuǎn)人工挑運(yùn)經(jīng)溜槽入倉(cāng)。

模板采用定制鋼模板，砼采用跳倉(cāng)法澆筑，插入式或附著式振搗器振搗密實(shí)。

（5）錨噴支護(hù)

巖石邊坡崩塌段需進(jìn)行掛網(wǎng)噴錨，噴混凝土采用5m3/h砼噴射機(jī)干噴法施工。錨桿采用風(fēng)鉆鉆孔，安裝采用先注漿后插桿的施工方法。

（6）預(yù)制塊混凝土

部分渠段渠道渠堤外邊坡采用預(yù)制砼塊護(hù)面。砼預(yù)制塊在預(yù)制場(chǎng)集中預(yù)制，達(dá)到強(qiáng)度后即可拆模，裝農(nóng)用車(chē)運(yùn)輸至砌筑渠段，砌筑用砂漿采用砂漿拌和機(jī)現(xiàn)場(chǎng)拌制，人工挑運(yùn)，人工砌筑。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于灌區(qū)長(zhǎng)期運(yùn)行背景下，展開(kāi)渠道襯砌修復(fù)加固研究具有重要意義。此次鐵山渠道工程在吸取往期修復(fù)工程的不足，決定采取襯砌結(jié)構(gòu)優(yōu)化、砼襯砌拆除與重新澆筑的方法，取得了良好的加固與止水效果。值得注意的是，渠道襯砌結(jié)構(gòu)的老化和病害原因復(fù)雜，影響因素眾多，不僅要重視新材料和新工藝的研究開(kāi)發(fā)，還應(yīng)該加強(qiáng)渠道的日常維護(hù)管理。只有如此，才能有效避免輸水渠道老化、病害的負(fù)面影響，使有限的水資源發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：賀昆海（1989-），男，湖南婁底人，工程師，碩士研究生，工作，方向：灌區(qū)現(xiàn)代化改造。