沙漠明渠工程施工關鍵技術分析

李紅娜

（新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

沙漠地基承載力低、易沉陷變形；風沙流強烈；復雜的地形地貌對明渠工程的設計、施工都提出了很高的要求，在明渠運行過程中還要注意水面蒸發損失問題、鼠害防治問題、生態環境保護問題等。我國是在20世紀90年代初才開始在沙漠中修筑明渠，經過多年大型沙漠明渠工程建設，現在已解決了沙漠明渠設計、施工、生態與環保等關鍵技術問題，取得了長遠的進步。

1 砂土開挖及填筑施工

（1）起土剝離。使用功率為 220-320HP的推土機剝離推走表層覆蓋的腐植層，處理厚度約50cm，人工清除棄土里面的樹枝、雜草等物，填筑碾壓好清基地面。

（2）砂土開挖。砂土開挖以渠道中心為邊界，橫向集中向兩側邊坡或低洼堆放，縱向就近推至填方渠段使用，之后使用挖掘機輔助推土機修整坡面。實踐證明，在連續深挖方段、填方段，使用“筑槽法”及并列推土方式施工可以大大提高工作效率。

（3）砂土填筑。先使用功率為220～320HP的推土機攤鋪砂土，再使用振動碾碾壓密實。一般對砂土進行分層攤鋪，每層厚度大約為40cm，偏差在5cm以內。填筑砂土可以使開挖過程堆棄的棄土，也可以是從渠道兩側取土。

沙漠中施工，機械效率受土質、風沙等影響，工作能力可能大打折扣。例如拖式鏟運機在坡度較大的沙坡上就無法工作，所以機械的合理選擇對明渠施工至關重要，土方工程機械化施工的目的是挑選技術先進、經濟合理的機械作業群，根據不同作業內容可選用的機械也不盡相同，如表1所示。

2 渠床砂礫石墊層施工

采用水平同起的施工方案，實現了土砂平起，不僅解決了砂礫石的壓實問題，還提高了渠基一定深度范圍內的密實度和整體穩定性。水平同起方案是在原開挖斷面人工分層修整成階梯式，將基面松散基礎、換填砂礫石一起壓實。

砂礫石墊層水平寬度和階梯寬度要滿足振動碾能夠水平方向碾壓砂礫料墊層的要求，階梯部分用砂回填與砂礫石墊層在同一個水平面上碾壓，每層填筑厚度大約為40cm。

換填完成后先用挖掘機進行粗刷坡，再使用機械配合人工進行精刷坡面，夯實平整后組織驗收。壓實機械可以采用較大噸位的振動碾進行碾壓操作，這種方法具有直接加固沙基、施工效果好的特點。

3 渠道襯砌

3.1 混凝土橫隔梁澆筑

測量放線定出隔梁中心線和邊線，人工用鎬和鐵鍬開挖出隔梁槽，嚴格控制無超挖和欠超挖的現象，渠槽開挖處的砂礫石料用人工推車運輸至相鄰砂礫料填筑面。

鋪設一布一膜，鋪設預留一定空間，但不得出現懸空，安裝模板，使用翻斗車來運輸混凝土，人工攤鋪，插入式振搗器振搗密實，表面要平整光潔，人工灑水養護7d以上。

3.2 底層找平砂漿施工

底部墊層采用沙漠特細砂M10砂漿，利用現場集中拌合站進行拌制，再用機械運輸到工地，讓工人采用先坡后底的施工工序，邊坡則自下而上進行攤鋪，砂漿平鋪在工作面上，先用鋁合金刮板粗平，再用木制刮平器按設計高程精平。

鋪設前先灑水濕潤渠基，采用平板夯夯實渠基，并安設砂漿滑槽，方便施工。

表1 主要施工機械的選擇

3.3 土工防滲膜鋪設

清理干凈找平層砂漿面后鋪設土工膜，主要是剔除表面突起尖硬物。

鋪設時由一側向另一側，土工膜與基面貼緊平順，頂部錨固長度處理牢固。

鋪設完畢后精心保護，防止被風吹起，用砂帶壓住，防止下滑。

為了防止塑料薄膜暴曬老化，要盡可能縮短土工防滲膜暴露時間，焊接完畢并經檢測后立即覆蓋砂漿。

3.4 預制混凝土板塊襯砌

測量放樣、掛線后依次進行做漿、鋪砌混凝土預制板塊、砂漿勾縫，以伸縮縫位置為基準，放樣橫向、縱向基線，標出渠頂和底腳的砌筑高程，然后掛線。

渠底采用倒退法,邊坡采用自下而上施工，人工鋪設3cm砂漿后砌筑混凝土預制板塊，板底座漿攤平并震出漿液,相鄰板錯臺要小于2mm，采用木榔頭敲打板塊使其穩固。

在襯砌和勾縫完成6～8h后，清潔板面并覆蓋棉毯灑水養護。在已經鋪砌好的混凝土板上鋪設木板，襯砌人員可以站在木板上作業，隨著作業面的前進，木板也可以跟進鋪設，這樣就能在最大程度上減少對已鋪設混凝土板的破壞。

預制板坡面運輸常采用鋼制溜槽加擋板進行搬運，從渠道底部向上部鋪設。

3.5 伸縮縫的施工

渠道常用的伸縮縫設計型式有3種：瀝青砂漿伸縮縫、焦油塑料膠泥伸縮縫和聚氨酯防水涂料伸縮縫。

3.5.1 瀝青砂漿伸縮縫

施工時要先將瀝青加熱至 180℃左右，再把水和砂子分別加熱到 160℃，按照瀝青、水泥、砂等于1:1:4的比例進行配制裝入特定容器內，攪拌至整體顏色均勻為止。

與此同時，用小鐵鏟、掃帚等工具將縫面清理干凈，可用水將表面沖刷干凈，待表面干燥后即可澆灌瀝青砂漿，要確保澆灌時瀝青混凝土溫度不低于 110℃ 。待瀝青砂漿冷卻后，使用勾縫刀壓實，表面壓緊抹光。

這種方法污染較大，且夏季高溫時易發生流淌，影響整體外觀。

3.5.2 焦油塑料膠泥伸縮縫

焦油塑料膠泥是按照煤焦油、聚氯乙烯薄膜、癸二酸二辛脂、粉煤灰等于100:15:2:30比例進行配制，將廢棄的舊塑料膜加熱到 110℃再進行灌注。

這種方法污染較大，施工質量難以保證，夏季膠泥表面易隆起，冬季易脆裂。

3.5.3 聚氨酯防水涂料伸縮縫

將聚氨脂防水料與水洗砂按一定的比例進行配制，并攪拌均勻，再用小鐵鏟、空壓機等工具將縫面清理干凈，保持其干燥清潔。然后將大約 3cm厚的苯板插入伸縮縫的下面，用油灰刀將聚氨脂砂漿灌入縫中，并分2～3次壓實并抹平，及時修整，做到表面光滑平整。

這種方法施工簡便，高溫不流淌，低溫不脆裂，效果較好，只不過價格偏高。

表2 沙漠渠道平臺工程質量控制指標與檢測頻率

4 渠沿石和壓頂膜及馬道下土方施工

需要對運至現場的混凝土渠沿石板用水浸濕后，整齊地堆放在施工場地附近，并且用濕棉線毯覆蓋。在渠沿石下方的防滲土工膜焊接好并用砂土覆蓋完成后就可以鋪砌渠沿石，人工用鎬、鐵鍬開挖渠沿石溝槽，用 M10水泥砂漿座漿勾縫,做到線直、面平。

砌筑完畢后使用塑膜和浸濕的棉線毯將渠沿石覆蓋進行養護。

壓頂膜采用土工膜光膜，與一布一膜焊接牢固，鋪設平順。馬道上光膜壓入渠道部分采用挖掘機開挖，人工修整馬道坡面，將焊接好的光膜放入溝槽內，灑一層沙土保護光膜，然后采用裝載機進行回填處理。

5 施工質量控制

沙漠明渠工程的施工質量控制以單元工程為主，單元工程施工質量檢查檢測項目是質量控制的基本內容。沙漠渠道平臺工程單元工程類別主要分為平臺砂土挖填單元、渠槽開挖單元、草方格植護單元、伴渠道路單元。沙漠渠道襯砌工程單元工程類別有渠床砂礫石墊層填筑單元、渠道襯砌單元、渠沿石埋設單元。

沙漠渠道平臺工程質量控制措施如表2所示。

混凝土板襯砌宜采用間隔式人工襯砌方式，就是以橫隔梁分段間隔砌筑的方法，這樣的做法可以解決施工過程中對防滲膜和襯砌面的保護問題。在混凝土板塊堆放和倒運、砂漿的運輸等作業過程中，要避免直接接觸防滲膜，這樣不僅減少對塑料薄膜的破壞，而且還避免了混凝土預制板的松動、移位等問題。

倉面襯砌時，先采用后退法砌筑渠底，再采用由底向上的方法砌筑邊坡。渠底砂漿及混凝土的搬運人員不能直接在膜上行走，應在設置好的用棉毯包裹號的模板上行走。

開挖好渠沿石的溝槽后，將壓頂光膜和渠道膜焊接好，嵌入溝槽內并用砂土進行壓實，注意檢查砂土中是否含有碎板和漿塊等硬物，發現問題及時解決。渠沿石按統一放線分段砌筑，這樣可以保證順直連續性，每段長不應大于200m。

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