襄屯灌區(qū)深填方渠道加固措施與伸縮縫施工工藝

孫秀

(長治市襄屯灌區(qū)管理中心，山西長治 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

(長治市襄屯灌區(qū)管理中心，山西長治 046000)

長治市襄屯灌區(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、漏水等問題。通過對產(chǎn)生破壞的原因進行分析，討論了防滲加固原則，研究了填方段大壩加固措施，詳細介紹了伸縮縫的施工工藝，重點提出了對伸縮縫采用粘貼土工膜的止水方法，有效地解決了此類問題，為灌區(qū)解決深填方段問題找到了有效途徑。

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凍脹引發(fā)裂縫而漏水嚴重，進而給輸水及渠道造成極大的損失，情況嚴重者將導致垮塌事故的發(fā)生。近年來，國內(nèi)的一些學者為了預防高填方渠道發(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，并針對失事原因研究了各種渠道加固處理措施［1］。筆者針對渠道基礎土質(zhì)不穩(wěn)定渠段的施工，通過工程實際和地質(zhì)分析，確定了采用非膨脹土換填技術(shù)進行處理并詳細介紹了非膨脹土土料試驗、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］。

長治市襄屯灌區(qū)(原長治市后灣水庫灌區(qū)擴建工程)是山西省“八五”期間的重點工程，總干渠全長約40km，其中有大小填方60多處，這些填方渠道多建于上世紀60年代初，既沒有經(jīng)過地質(zhì)勘探，也未做專業(yè)地基處理，基本上是由當?shù)剞r(nóng)民自發(fā)鋪墊而成的。由于其沒有嚴格控制施工質(zhì)量，土料質(zhì)量差，碾壓不密實，壩內(nèi)存在蟻洞、柴草、樹葉等易造成管涌的多種隱患?？偢汕短?4+080～14+390段經(jīng)改擴建后于次年出現(xiàn)了渠底縱向裂縫、邊墻基礎深陷、止水破壞等現(xiàn)象。后經(jīng)相關(guān)部門多次對該渠底進行過簡單處理后，在灌溉運行中仍出現(xiàn)了渠底凍脹裂縫等類似破壞的現(xiàn)象，裂縫寬度約為0．5cm并呈連通狀發(fā)展趨勢。特別是在2010年秋季，當渠道進行冬澆過水時，由于在渠底產(chǎn)生了較高的承壓水頭且通水時間較長，渠底下部的細沙顆?；蛲帘怀袎核畯拇┻^渠底的裂縫中一點一點被帶出，最后險些造成垮塌。襄屯灌區(qū)為了能徹底解決填方渠道底部凍脹這一難題，會同設計單位實地調(diào)查，共同探索解決辦法，最終決定應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。筆者對造成填方渠道破壞的原因、實施防滲加固的原則以及取得的效果進行了介紹。

1 造成填方渠道破壞的原因

筆者經(jīng)過對破壞現(xiàn)場進行調(diào)研、運行記錄查看、工作人員問詢后總結(jié)歸納思考認為填方渠道破壞產(chǎn)生的原因如下。

(1)填筑時采用的土料含雜質(zhì)較多，質(zhì)量欠佳。經(jīng)長期運行，在沉降、渠底裂縫、滲水等作用下，造成渠底土料含水量過大，低溫時發(fā)生凍脹。筆者認為:每年對這一過程的重復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)建設初期由當?shù)剞r(nóng)民自發(fā)鋪墊起來的，受條件限制，未嚴格控制施工質(zhì)量，加之日后改擴建時的投資有限，對這些部位沒有采取特別的加固措施。

(3)渠幫、渠底基礎承載力不一致，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)灌溉期超負荷運行過水也是造成填方渠道破壞的原因之一。

2 實施防滲加固的原則

通過與渠道設計單位協(xié)商并實地調(diào)查，筆者認為:若要解決填方渠道的凍脹問題，就必須解決滲水問題。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到的目的是:

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

(2)加大填方段的坡降，使運行時的水流快速通過。

(3)對填方段應采取前堵、后截、鉆孔、鋪土工膜的措施以降低浸潤線?！扒岸隆奔丛谔罘角赖某隹谕谝粋€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”就是在填方段的進口挖一截流槽，不讓滲水水流進入填方段;在渠底鋪土工膜主要起防滲作用。

3 對填方段大壩采取的加固措施

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

(1)先對破壞部位實施開挖，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(干容重需達到1．65kg/m3)。

(3)鋪筑雙反濾層的設計情況見圖3，其上再用粘土或砂壤土碾壓至渠底設計高程(干容重需達到1．65kg/m3)。

圖3 雙反濾層鋪筑設計示意圖

4 針對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題。在實際工程中，對渠道中已鋪襯防滲膜的渠段一般用低標號水泥砂漿填平伸縮縫，以節(jié)省費用;對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致防滲破壞。后灣水庫灌區(qū)擴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?，F(xiàn)將其施工方法簡介如下。

(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，對于不符合要求的要用高標號砂漿補平抹光，養(yǎng)護好，待其具有一定強度后方可進行下一道工序。

圖4 渠道伸縮縫止水示意圖

在實際工程中，所產(chǎn)生的裂縫縫寬不規(guī)則，有的縫寬達10cm以上。對于這種情況，可先在縫面上用高標號細石混凝土進行修補，將縫寬控制在2～3cm;對于接縫不在同一平面上，但其高差在5cm以內(nèi)時就不會影響止水效果，這一特點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。上述兩道工序準備好后，即可粘貼土工膜。此道工序是整個止水工程的關(guān)鍵工序，必須十分認真地進行，最好選擇溫度較高的晴天實施。

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，溫度不可過高，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)，同步進行膠泥涂置與土工膜粘貼并進行緊壓;如遇膠泥冷卻結(jié)塊，可用噴燈烤化后再貼。粘貼土工膜時還需用簡易工具(如小木棍)在分縫處將其壓成小U型槽，使之與預先埋置的麻袋卷接觸，以適應溫度伸縮。若土工膜條長不夠，允許搭接，搭接長度為15cm。此工序只要認真做好，就可以達到滴水不漏;粘貼土工膜后，用水泥砂漿把止水槽抹平，待其具有一定強度后即可過水使用。

5 結(jié)語

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源廣、造價低、適應性強，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單、進度快、易掌握，無須特殊工具，只要嚴格按要求精心操作，就能保證止水效果。該工藝維護方便，易于更新，造價低廉，與橡膠板止水相比可節(jié)省投資30%～50%。經(jīng)過對襄屯灌區(qū)多年通水運行實施的觀察表明:通過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措施探討［J］．人民長江，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，學士，從事水利工程施工技術(shù)與管理工作．

(責任編輯:李燕輝)

2014-12-05