大（1）型水庫渠道運(yùn)行期沉降變形成因及維修處理方法

孔麗

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 伊寧 835000）

1 工程概況

某大（1）型水庫渠道工程2010 年4 月全面投入運(yùn)行，具有線長、點(diǎn)多、面廣的特點(diǎn)。渠段地貌有沖積平原區(qū)、黃土堆積區(qū)、沖洪積礫質(zhì)平原區(qū)，結(jié)合地理因素和地質(zhì)條件，渠道涵蓋了挖方渠段、填方渠段及半挖半填渠段。運(yùn)行11 年間，渠道不同程度地發(fā)生過內(nèi)邊坡沉降及渠底沉降，對工程運(yùn)行安全產(chǎn)生一定不利影響。本文所分析的沉降段位于該工程中部位置，屬挖填結(jié)合部位，自2017年4 月開始，工程管理方對該沉降段每季度進(jìn)行一次跟蹤測量，期間沉降數(shù)據(jù)均無較大變化。2020 年9 月開始，徒步巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)渠道內(nèi)邊坡及渠底發(fā)生大面積沉降，隨即展開工程維修。

2 沉降產(chǎn)生的原因

2.1 渠道滲流

該工程渠道斷面大，設(shè)計(jì)流量大，承載水量多，對渠道基礎(chǔ)產(chǎn)生壓力較大。渠道或多或少存在滲流情況，在滲流過程中，渠堤骨料中的細(xì)顆粒砂石被滲水裹挾，長期以來，致使剩余大顆粒砂礫石之間密實(shí)度增加，形成空腔，進(jìn)而導(dǎo)致渠道發(fā)生沉降變形。

2.2 襯砌破壞

渠道襯砌被破壞主要有兩個(gè)原因：一是由于渠道運(yùn)行年限長，水流對勾縫及混凝土板承載沖擊力大，日積月累，導(dǎo)致內(nèi)邊坡及渠底板襯砌存在破損現(xiàn)象。二是由于內(nèi)邊坡樹木清除不及時(shí)，植被根部生長導(dǎo)致勾縫脫落、土工膜破壞。這兩個(gè)因素導(dǎo)致水流對土工膜進(jìn)行深入沖刷，致使土工膜破損，發(fā)生渠道滲流，進(jìn)一步導(dǎo)致渠道沉降的發(fā)生。

2.3 其他因素

渠道工程面向社會、面向群眾，對于封閉不完整的渠道，社會車輛進(jìn)入渠道保護(hù)范圍并在渠堤行駛，特別是大型運(yùn)輸車輛載重過大，對渠堤造成較大負(fù)擔(dān)，長時(shí)間以來，對渠堤基礎(chǔ)進(jìn)行進(jìn)一步壓實(shí)，超過渠堤承載重量后發(fā)生渠道沉降現(xiàn)象。

3 沉降維修處理方法

3.1 沉降段測量工作

該工程管理部門每季度利用沉降觀測掌握沉降段的變化情況，當(dāng)發(fā)生較大變化時(shí)展開維修處理。根據(jù)實(shí)際情況，該測量段共計(jì)312 m，按照疏密結(jié)合設(shè)置22 個(gè)沉降變形觀測點(diǎn)位，結(jié)果見圖1—3。根據(jù)多次測量成果顯示，沉降段右岸2020年3月最大沉降為27.5 cm，2020年10月1日最大沉降為38.3 cm，沉降差10.8 cm；左岸2020年3月最大沉降為21.0 cm，2020年10月1日最大沉降為25.2 cm，沉降差4.2 cm；2019年9月渠底最大沉降為21.0 cm，2020 年渠底最大沉降為36.5 cm，沉降差15.5 cm。以上數(shù)據(jù)顯示該沉降段右岸、渠底出現(xiàn)沉降發(fā)展趨勢，左岸也有輕微沉降，但基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，變化不大。

圖1 渠底沉降數(shù)據(jù)對比

圖2 渠道右岸沉降數(shù)據(jù)對比

圖3 渠道左岸沉降數(shù)據(jù)對比

根據(jù)歷年測量數(shù)據(jù)比對，2019 年及2020 年前兩季度沉降變形趨勢較平穩(wěn)，渠道沉降量在2020年6 月進(jìn)行測量后較之前的沉降量有進(jìn)一步發(fā)展趨勢，為保障渠道運(yùn)行安全，該工程管理部門結(jié)合工作實(shí)際，在渠道停水后對該沉降變形段渠底及渠道右岸沉降部位進(jìn)行維修處理。

3.2 開展維修處理

該工程管理部門聯(lián)合工程維修隊(duì)伍以沉降測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況對維修區(qū)域進(jìn)行劃分，確定維修范圍，根據(jù)維修范圍大小，維修隊(duì)伍確定維修人數(shù)及維修設(shè)備，進(jìn)而開展維修處理工作。

3.2.1 排空渠道余水

由于渠道發(fā)生沉降，沉降段的余水無法自行排空，需采取人工排水措施對余水進(jìn)行排空，便于后續(xù)開展施工，排水方式主要采取上下游布設(shè)圍堰結(jié)合水泵抽水的方式進(jìn)行，就近利用土石料制作圍堰，防止上游水流繼續(xù)在沉降段蓄積。同時(shí)，利用水泵對余水進(jìn)行抽離，待余水完全排空后正式展開施工。

3.2.2 襯砌拆除

對渠道右岸維修范圍內(nèi)的混凝土板進(jìn)行拆除，剔除板下砂漿，觀察土工膜是否破損、膜下是否存在空腔現(xiàn)象，對于完好的土工膜剔除砂漿時(shí)需注意避免不必要的破壞。同時(shí)，注意拆除混凝土板時(shí)避免混凝土板破損，以減少維修原料的投入，拆除完畢后對產(chǎn)生的施工垃圾進(jìn)行清理，對完好的混凝土板進(jìn)行集中放置，由工程管理方進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)收后，繼續(xù)開展后續(xù)的維修工作。

3.2.3 確定工程量

1）渠道右岸內(nèi)邊坡

根據(jù)混凝土板拆除量及拆除混凝土板可重復(fù)使用量確定需購置進(jìn)場的混凝土板數(shù)量，結(jié)合拆除面積及膜上砂漿厚度（一般為3.0 cm）計(jì)算出膜上砂漿工程量，對于破損的土工膜結(jié)合實(shí)際進(jìn)行新膜鋪設(shè)，根據(jù)破損大小計(jì)算土工膜工程量（膜之間搭接寬度不少于10.0 cm）。同時(shí)，根據(jù)土工膜鋪設(shè)面積計(jì)算出膜下砂漿的工程量，對于沉降形成的大面積膜下空腔，以及混凝土隔梁斷裂、塌陷的情況，采取混凝土填筑的方式進(jìn)行維修，在沉降區(qū)域兩端延伸至未沉降區(qū)域拉設(shè)施工線，以此比對沉降區(qū)域的沉降深度，進(jìn)而對空腔、塌陷體積進(jìn)行計(jì)算，確定混凝土工程量。

2）渠道底板

渠底沉降段位置采用現(xiàn)澆混凝土處理，同樣，在沉降區(qū)域兩端延伸至未沉降區(qū)域拉設(shè)施工線，比對沉降區(qū)域的沉降深度來計(jì)算混凝土施工量，注意原混凝土底板需鑿除4.0 cm 后再進(jìn)行新混凝土底板澆筑，計(jì)算混凝土工程量時(shí)需將鑿除的混凝土量計(jì)算在內(nèi)。

3.2.4 渠道修復(fù)

1）渠道渠底、隔梁修復(fù)

施工材料進(jìn)場后開始進(jìn)行渠道修復(fù)施工，首先，對維修范圍渠底進(jìn)行修復(fù)。使用風(fēng)鎬將原渠底混凝土底板表面進(jìn)行鑿除處理，因已發(fā)生沉降變形，故考慮對此處變形段以再造防滲面并恢復(fù)工程原貌為原則處理。

根據(jù)運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，該段渠道底板厚9.0 cm，當(dāng)渠底沉降量低于6.0 cm 時(shí)，將原混凝土下切鑿除7.0 cm 以上，同時(shí)，注意不要損壞舊土工膜，然后在水平鑿除面鋪設(shè)3.0 cm 砂漿找平后進(jìn)行新膜鋪設(shè)，最后澆筑混凝土。在進(jìn)行渠底混凝土澆筑的同時(shí)，可對渠道內(nèi)邊坡隔梁進(jìn)行修復(fù)。首先，將破損隔梁表面鑿除7.0 cm 左右，隨后將表面清理干凈，支模后進(jìn)行隔梁混凝土澆筑。渠道底板和隔梁澆筑完成后，需做好養(yǎng)護(hù)工作，采取鋪蓋、噴淋灑水等措施進(jìn)行保濕、潮濕養(yǎng)護(hù)，確?；炷琳ＤY(jié)。

2）渠道內(nèi)邊坡修復(fù)

渠底混凝土成型后進(jìn)行渠道內(nèi)邊坡修復(fù)處理，對渠道右岸內(nèi)邊坡空腔部位進(jìn)行膜下混凝土灌漿，待混凝土凝固后進(jìn)行膜下砂漿鋪設(shè)，砂漿拌合需符合M15 砂漿配合比要求。渠道管理方應(yīng)對砂漿拌合進(jìn)行監(jiān)督，保障施工質(zhì)量。鋪設(shè)膜下砂漿時(shí)需拉設(shè)施工線用于基礎(chǔ)找平工作，保障沉降段砂漿鋪設(shè)與未沉降段平面保持一致。膜下砂漿鋪設(shè)完畢后進(jìn)行土工布鋪設(shè)，每卷膜搭接寬度不少于10.0 cm，采用焊膜機(jī)焊接，禁止過焊或欠焊。焊接完后需做充氣實(shí)驗(yàn)，以檢查焊接質(zhì)量，同時(shí)，邊坡頂部新舊膜之間采用雙組份聚硫密封膏粘接密實(shí)，待土工膜焊縫及密封膏干透后進(jìn)行膜上砂漿鋪設(shè)。膜上砂漿同樣使用M15 砂漿從渠底邊坡開始進(jìn)行鋪設(shè)，鋪設(shè)膜上砂漿的同時(shí)進(jìn)行混凝土板恢復(fù)，恢復(fù)過程中需利用施工線找平，確保新鋪設(shè)的混凝土板與未沉降段混凝土板在同一水平線上，混凝土板鋪設(shè)完成后需將混凝土板表面及縫隙清理干凈，隨后使用雙組份聚硫密封膏對混凝土板之間進(jìn)行勾縫處理。施工中，底涂液要涂刷均勻，A 膏和B 膏的拌合比一般為10∶（0.8～1.2），根據(jù)季節(jié)調(diào)節(jié)B 膏用量，夏季偏少冬季偏多。工程管理方要加強(qiáng)施工過程監(jiān)督管理，對施工過程中的砂漿質(zhì)量、混凝土板完好度、混凝土板鋪設(shè)是否水平、每行混凝土板高度是否一致、板下砂漿厚度是否達(dá)到3.0 cm、勾縫是否壓實(shí)等一系列施工細(xì)節(jié)及質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)，嚴(yán)抓施工進(jìn)度的同時(shí)必須做到施工質(zhì)量過關(guān)。

3.2.5 工程質(zhì)量驗(yàn)收

完成渠道維修恢復(fù)后，施工方負(fù)責(zé)施工垃圾清運(yùn)處理，工程管理方需對維修部位進(jìn)行工程驗(yàn)收，對維修后的渠道沉降段開展測量工作，判別維修成效。同時(shí)，需對維修部位進(jìn)行觀察，是否存在混凝土開裂、勾縫凸起等情況，經(jīng)驗(yàn)收合格，確定渠道維修段具備運(yùn)行條件后方可正常運(yùn)行。

4 結(jié)語

影響渠道工程安全運(yùn)行的因素有很多，其中沉降變形作為渠道運(yùn)行不可避免的不利因素，往往影響著整個(gè)工程的運(yùn)行安全及壽命，針對渠道沉降的現(xiàn)象，工程管理方首先要做好沉降段的持續(xù)觀測，分析渠道沉降趨勢，發(fā)現(xiàn)大幅沉降跡象時(shí)立即采取行動(dòng)，停止運(yùn)行展開維修處理。同時(shí)，要加強(qiáng)巡視檢查、加強(qiáng)滲流觀測，及時(shí)掌握滲流點(diǎn)變化情況，對渠道沉降進(jìn)行預(yù)判。工程管理方還需加強(qiáng)對渠道伴行路實(shí)行封閉管控，嚴(yán)禁重型車輛通行。做好渠道刺絲圍欄的保護(hù)及警示標(biāo)識牌的更新保護(hù)工作，發(fā)現(xiàn)渠道內(nèi)邊坡有樹木、雜草生長需及時(shí)進(jìn)行清理，防止其對渠道產(chǎn)生進(jìn)一步的破壞。維修過程中夯實(shí)維修處理基礎(chǔ)，加強(qiáng)施工監(jiān)督旁站，大力度、精細(xì)化做好渠道管理工作，才能最大限度保障渠道運(yùn)行安全。