某水站明渠加固方案淺析

張 平

(杭州富陽永安工程監(jiān)理有限公司，浙江 杭州 311400)

1 引言

渠道是灌區(qū)的重要的組成部分，其輸送水效率對灌區(qū)水利用具有十分重要的影響[1-2]。我國早期修建了大量的灌區(qū)引水設(shè)施，受制于當時的經(jīng)濟、科技水平，在長期使用過程中較多的渠道出現(xiàn)了滲水現(xiàn)象，嚴重影響到灌區(qū)的灌溉效果，造成了水資源的嚴重浪費，限制了當?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展[3-4]。因此，針對這一類型渠道采取防滲加固措施是非常必要的，提高水資源的利用率，可促進當?shù)剞r(nóng)業(yè)平穩(wěn)發(fā)展，有利于當?shù)厣鐣姆€(wěn)定。目前，采取的防滲加固方法主要包括拆除重建和面板加固兩種措施[5-6]。結(jié)合甌江翻水站渠道加固工程，對灌區(qū)渠道加固工程設(shè)計進行分析。

2 工程概況

甌江翻水站為溫瑞灌區(qū)重要水源工程，目前，翻水站沿線渠系按實測資料計算其斷面過水能力為11 m3/s，但是受部分渠系卡口(建筑物型式)、工程建筑物老化和破損、機組水泵老化和汽蝕等問題的影響以及甌江河床因采砂等人為因素，甌江翻水站進水口的最低潮位逐步降低，基于上述各種因素，翻水站實際安全運行引水能力較低，不能有效發(fā)揮其輸水功能。

3 渠道加固方案比選

(1)方案一：渠道面板拆除襯砌加固方案

甌江翻水站輸水線路總長21.394 km，其中明渠10.51 km，本次主要針對存在問題相對較嚴重的七段明渠進行加固改造，加固改造段總長1.43 km。

1)明渠加固改造典型斷面一(一般明渠段)

本次改建拆除現(xiàn)狀渠道進行重新襯砌，現(xiàn)澆C30鋼筋砼厚度200 mm，下層均鋪設(shè)10 cm素砼墊層，見圖1。

表1 甌江翻水站輸水線路情況表

圖1 明渠改造斷面圖一(一般明渠段)

2)明渠加固改造典型斷面二(山體滲水段)

加固措施為：在襯砌混凝土厚度加厚至0.35 m的基礎(chǔ)上，增強和完善集水、排水系統(tǒng)，布置集水溝、集水井、排水管，將來水及時外排，降低邊坡后側(cè)水位，減少水壓力的不利影響，見圖2。加固改造長度470 m。

圖2 明渠改造斷面圖二

(2)方案二：渠道面板補強加固方案

保留現(xiàn)狀渠道面板，對現(xiàn)狀面板、面板脫空、坑洞及破損、襯砌裂縫、施工縫和結(jié)構(gòu)縫等進行防滲處理，地下水位較高段采用設(shè)置逆止式排水系統(tǒng)。

1)襯砌混凝土面板脫空處理

襯砌混凝土面板下基礎(chǔ)脫空多因沉降或土體隨滲水流失，當前整體脫空導致混凝土面板變形完全損壞的情況尚未出現(xiàn)，多為局部脫空、架空、或?qū)е旅姘鍍A斜、裂縫、破損等。受加固停水時段持續(xù)時間一般不超過10天的限制，原襯砌拆除、回填基礎(chǔ)、重置混凝土襯砌的處理不易實施。灌漿回填脫空區(qū)域，密實原混凝土襯砌基礎(chǔ)相對可行，灌漿處理不破壞原混凝土面板，可根據(jù)渠道加固期間歇通水要求靈活安排。處理方法為對確定的混凝土面板脫空區(qū)域回填灌漿。梅花形布置灌漿孔孔位，孔間距一般為1.5 m，孔徑Ф56以下，孔深根據(jù)脫空深度確定。灌漿材料采用普通硅酸鹽水泥。純壓式灌注，灌漿壓力以能實現(xiàn)對空腔有效填充且不造成原混凝土面板抬動即可，具體灌漿壓力現(xiàn)場試驗選定。

2)混凝土襯砌坑洞及破損處理

混凝土面坑洞及破損為一般性缺陷，在混凝土面板整體防滲加固處理前重點進行。主要為清理具體的孔洞、破損和回填修復。處理方法為清除、清理破損或受侵蝕的混凝土，規(guī)則釬鑿、清除老化的混凝土，回填聚合物混凝土(或砂漿)找平結(jié)構(gòu)面。后序處理與面板整體防滲加固一致。

3)混凝土襯砌裂縫處理

混凝土襯砌裂縫、施工縫等可形成渠道滲漏應(yīng)進行修復及加固。該處理應(yīng)安排在該段混凝土面板脫空回填灌漿后、整體防滲處理前進行。主要對混凝土裂縫灌漿填充封閉，加固混凝土面板。主要處理方法(圖3)為確定裂縫，布置灌漿盒，間距一般控制在20 cm～30 cm(根據(jù)裂縫寬度具體確定)，環(huán)氧膠泥封閉縫口，壓力灌漿填充。根據(jù)現(xiàn)有裂縫情況灌漿材料可選用改性環(huán)氧灌漿材料。灌漿壓力一般控制在0.1 MPa～0.2 MPa。逐縫順序進行灌注，使?jié){液充分填充整個縫面。后序處理與面板整體防滲加固一致。

圖3 混凝土襯砌裂縫處理

4)混凝土襯砌面板防滲加固

渠道多年運行，明渠的混凝土面板暴露于自然環(huán)境中，風霜雨雪，冰凍日曬，再加上水流沖刷，混凝土面板裂縫、碳化、侵蝕不可避免，結(jié)果是混凝土各強度指標由外向內(nèi)逐漸下降，從保護、修復、改善混凝土面板，延長建筑使用壽命和安全運行，針對明渠混凝土面板當前狀況須進行防滲加固。加固采用增設(shè)混凝土防水層的方式，采用抗?jié)B性能優(yōu)異的聚合物防水砂漿，在混凝土面板表面形成保護層，提高面板整體抗?jié)B能力。主要處理方法為清理混凝土表面附著物及受侵蝕層，噴涂、抹制混凝土表面防水層，防水層厚度1.0 cm～2.0 cm，見圖4。材料采用聚合物水泥砂漿。砂漿防水層分倉按原混凝土面板設(shè)置。

圖4 襯砌面板防滲加固圖

5)混凝土襯砌面板結(jié)構(gòu)縫防滲處理

原混凝土面板結(jié)構(gòu)縫止水因面板沉降出現(xiàn)損壞，無法原位置恢復，改為采用結(jié)構(gòu)縫表面設(shè)置柔性止水結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)可能的變形。止水為沿結(jié)構(gòu)縫連續(xù)設(shè)置，縫內(nèi)嵌填柔性止水材料，縫面柔性止水蓋片并密封錨固。主要處理方法為沿縫切槽，槽內(nèi)嵌填SR柔性止水材料，縫面覆蓋SR止水蓋片，蓋片寬度一般為33 cm，兩側(cè)壓條錨固并密封，見圖5。

圖5 結(jié)構(gòu)縫防滲處理圖

(3)方案比選

由于方案一主要采用拆除面板重新加固處理，停水時間久且較不可控，方案二與方案一相比主要優(yōu)點如下：停水時間可控，計劃停水3次，每次停水10天(共約1個月)、投資略省；缺點：渠道面板防滲結(jié)構(gòu)仍較單薄，耐久性相對差，約8年左右；因地質(zhì)、地形條件復雜，新增排水設(shè)施施工難度可能較大。經(jīng)初步經(jīng)濟技術(shù)比選，并征求鹿城、甌海等相關(guān)各意見后，考慮到停水時間對市區(qū)河道水質(zhì)的影響，渠道加固方案推薦采用方案二，即渠道面板補強加固方案。通過維修加固后，渠道過水能力基本能夠提高到9 m3/s。

4 典型渠道加高加固設(shè)計

4.1 典型渠道加高設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)場踏勘，郭溪明渠郭南段渠道是翻水站干渠的最下游，其南側(cè)為親水平臺，標高為3.45 m，平臺后側(cè)農(nóng)田標高為4.0 m左右，原設(shè)計在平臺與農(nóng)田之間新建一條道路，標高5.0 m～5.4 m，兼作擋水建筑物，實際施工時該道路未實施，因此在大流量輸水時，渠道水會通過平臺漫入農(nóng)田，造成農(nóng)田損失，因此本次擬在平臺外側(cè)增設(shè)道路，道路寬2.0 m，標高按原設(shè)計5.0 m～5.4 m，兩側(cè)邊坡1∶2與平臺及農(nóng)田銜接，5.0 m以下為粘土夯實回填，以上為礦渣回填及路基。總加高長度約523 m。

圖6 郭南段明渠加高斷面圖

4.2 典型渠道加固設(shè)計

郭溪明渠郭西段現(xiàn)狀為砌石擋墻結(jié)構(gòu)，現(xiàn)狀存在的主要問題為溫瞿西路以西約200 m范圍內(nèi)渠道兩側(cè)擋墻底板間相互聯(lián)系的地梁局部發(fā)生斷裂，鋼筋裸漏，存在安全隱患，本次考慮對該段進行加固設(shè)計，設(shè)計考慮采用在現(xiàn)狀地梁之間新增加地梁的方式進行加固，每個渠段增加2道地梁，地梁規(guī)模為0.4 m(寬)×0.6 m(高)。

5 結(jié)論

甌江翻水站渠道工程在長期使用過程中出現(xiàn)了不同程度的破損，輸送水效率低下，不利于當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展。通過方案比選，采用面板加固方案對渠道進行襯砌加固，具有停水時間可控，施工簡便等優(yōu)勢，作為渠道防滲加固的推薦方案。針對混凝土面板的脫空現(xiàn)象，建議采用灌漿充填處理；針對混凝土裂縫、空洞等現(xiàn)象，采用鑿除回填處理的方式加以改善。