北疆供水渠道高填方封堵措施滲漏監(jiān)測技術(shù)

沙吾列提汗·對山拜，王安強

（新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局頂山管理處,新疆 福海 836400）

1 工程概況

北疆供水工程總干渠地處大陸北溫帶及寒溫帶,多年平均氣溫3.4℃,最高氣溫39.60℃,最低氣溫-42.70℃,最大凍土深度1.5 m。渠基土為白砂巖、泥巖及風(fēng)積沙戈壁料組合,土體滲透系數(shù)大,且具有遇水膨脹崩解特性。渠道為弧底梯形混凝土襯砌形式,渠深7.5 m,弧底半徑8.4 m,弧長6 m,采用現(xiàn)澆混凝土襯砌層,厚度100 mm,下鋪一布一膜防滲膜及找平砂漿層。弧底上接直線段渠坡,坡長16.7 m,坡比1∶2,頂寬34 m,采用六棱塊預(yù)制混凝土襯砌,厚度60 mm,下方為30 mm保護砂漿層、一布一膜防滲膜和30 mm找平砂漿。弧底段與坡面防滲膜分開鋪設(shè),接縫處采用KS熱熔膠粘接,渠道原高度5.5 m,后加高至7.5 m,加高段與原坡段防滲膜采用KS熱熔膠進行粘接［1-2］。

渠道原先采用防滲土工膜與預(yù)制襯砌復(fù)合防滲體進行防滲,自2000 年通水以來,渠道經(jīng)過多年輸水運營出現(xiàn)了諸多滲漏破壞問題：其一是渠道土工膜在長期運營后出現(xiàn)老化、破損情況、逐年的渠道局部維修易造成土工膜破損導(dǎo)致渠道滲漏；其二是渠底排水改造過程中,新舊土工膜銜接處難以充分粘結(jié),易產(chǎn)生漏洞,造成膜后積水,冬季停水期積水凍脹從而引起混凝土村砌破壞；其三是常年的水流沖刷造成渠道邊坡襯砌預(yù)制塊及塊間勾縫砂漿開裂、沉陷等病害,引發(fā)滲漏,停水過程中填方渠堤“仰涌”易引起的渠道襯砌破壞；其四是渠道沿線膨脹泥巖分布廣泛,長期滲漏造成邊坡巖土體膨脹崩解,大大降低了渠道邊坡的穩(wěn)定性,從而引發(fā)輸水運營期渠道邊坡滑塌現(xiàn)象［3］。

以上問題本質(zhì)在于防滲膜老化破損和施工缺陷嚴(yán)重,已無法發(fā)揮應(yīng)有功能。為全面掌握高填方段渠道渠基滲漏形成、發(fā)展過程,選取典型斷面,設(shè)計了自動化實時監(jiān)測平臺,動態(tài)分析滲漏相關(guān)參數(shù),針對監(jiān)測結(jié)果,采用新型的LEAC防滲涂料對滲漏位置進行封堵［4］,并且利用監(jiān)測系統(tǒng)評價修復(fù)效果。

2 防滲涂料施工

該施工作業(yè)在渠道高填方滲漏較嚴(yán)重的渠道內(nèi)邊坡襯砌面上進行。施工步驟：基層清理→基層細(xì)部找平處理→防水界面劑配制→防水界面劑涂刷→耐水聚合物涂料現(xiàn)場配料→第一遍涂膜→內(nèi)置專用加筋布鋪設(shè)→第二遍涂膜→面層涂膜→防水層驗收。操作要點和技術(shù)要求：①基層清理：選用合適的工具將基層清掃干凈,基層表面不得有浮塵、雜物,不得有明水。②界面劑根據(jù)現(xiàn)場情況配制,并均勻涂刷在渠道砼砌塊上,③待界面劑固化成膜后檢穩(wěn)固砼砌塊表面風(fēng)化層效果,應(yīng)滿足涂層施工要求。④現(xiàn)場聚合物涂料的配合：在界面劑施工并穩(wěn)固后,按規(guī)定配比進行現(xiàn)場配料。⑤細(xì)部附加處理：在施工渠道基礎(chǔ)設(shè)施和渠道交接部位陰陽角或變形縫等易發(fā)生漏水的部位應(yīng)增加一層專用加筋布處理。首先采用專用噴涂設(shè)備厚度均勻地噴涂一層涂料,并立即粘貼專用加筋布進行增強處理。專用加筋布粘貼時,應(yīng)推壓平整,與下層涂料貼合緊密,表面再噴涂一至二層涂料,使其完全覆蓋。⑥噴涂第一道涂層：細(xì)部節(jié)點處理完畢且涂膜干燥后,進行第一道大面涂層的施工。噴涂時要均勻,不能有局部沉積,并要多次涂刮使涂料與基層之間不留氣泡。⑦鋪設(shè)加筋布,第一道涂層噴涂完畢后,趁濕立即鋪設(shè)一道專用加筋布：專用加筋布粘貼時,應(yīng)攤壓平整,與下層涂料貼合緊密。⑧噴涂第二道涂層：在第一道涂層干燥后（一般以手摸不粘手為準(zhǔn)）,進行第二道涂層的施工,噴涂的方向與第一道相互垂直,干燥后再噴涂下一道涂層,直到達到設(shè)計厚度。⑨最后一道涂層采用稀釋的涂料薄噴一道,以提高涂膜表面的平整、光潔效果。⑩為保證防滲涂層耐水沖刷穩(wěn)定性,在防涂層施工的起始及終點部位,用不銹鋼壓條固定在渠道應(yīng)力伸縮縫處,并用耐候MS膠和水工專用環(huán)氧膠泥封堵。施工耐候MS膠和水工專用環(huán)氧膠泥時,應(yīng)先用角磨機將伸縮縫原砼表面風(fēng)化層清除。防水層的驗收：施工時應(yīng)邊噴涂邊檢查,發(fā)現(xiàn)缺陷及時修補,現(xiàn)場施工員、質(zhì)檢員必須跟班檢査,特別要注意平立面交接處、轉(zhuǎn)角處、陰陽角部位的做法是否正確。自檢合格后報請監(jiān)理方或建設(shè)方進行防水層的驗收。檢査驗收后及時進入下一道工序的施工。

注意事項：日常與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T保持聯(lián)系,在臺風(fēng)和惡劣氣象條件來臨前,做好預(yù)防準(zhǔn)備,特別是在進行渠道防滲噴涂作業(yè)前,一定進行天氣確認(rèn)。風(fēng)力到5 級以上及風(fēng)沙天氣停止作業(yè)。

3 監(jiān)測平臺建設(shè)

此部分工作在北疆供水工程渠道現(xiàn)場進行。包括：①監(jiān)測段選擇。選取干渠典型試驗段,對襯砌表面噴涂防滲材料,在噴涂段中心位置選取兩個滲流監(jiān)測斷面,斷面間距2 m。②鉆孔及傳感器安裝。在監(jiān)測斷面渠沿石后方30 cm處平行渠坡進行傾斜鉆孔,長度15 m,孔徑110 mm。制備梅花狀鉆孔的PVC管,長度15 m,管徑105 mm,外包無紡布與鐵絲網(wǎng),底部封閉,待成孔后泥漿護壁完成立刻插入孔內(nèi)。將滲壓計間隔1.5 m固定于長15 m直徑50 mmPVC管外側(cè),電線通過打孔穿入PVC管內(nèi)部延伸到渠頂。傳感器測試正常后,將監(jiān)測孔封閉在孔上方做防水保護,阻止降水和地表積水進入監(jiān)測孔。③監(jiān)測設(shè)備調(diào)試。選取現(xiàn)場開闊處,平整地面后開槽,槽深0.5 m長寬1.5 m,槽內(nèi)澆筑混凝土基礎(chǔ),高出地表0.3 m,混凝土硬化后在其上表面通過地腳螺栓固定MCU外箱,并在箱內(nèi)安裝MCU模塊。從監(jiān)測管位置到MCU外箱點之間地面開槽,放入PVC線管,滲壓計線穿過線管后接入MCU模塊后,恢復(fù)地面。對MCU進行調(diào)試,待現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示正常并且遠程數(shù)據(jù)傳輸成功后,進行一周維護調(diào)試,隨后完成現(xiàn)場試驗段布置。現(xiàn)場工作所需技術(shù)人員兩名,分別負(fù)責(zé)傳感器安裝、走線和MCU調(diào)試,需鉆機一臺及操作員1~2名,負(fù)責(zé)鉆孔及泥漿護壁,需工人兩名,協(xié)助進行地面開槽及混凝土基礎(chǔ)澆筑。在材料、設(shè)備到場情況下,預(yù)計鉆孔作業(yè)1 d,傳感器安裝及走線2 d,MCU外箱安裝固定2 d,模塊調(diào)試7 d。

按照上述步驟,現(xiàn)場一共建立2 個高填方渠段“內(nèi)堵”防滲處理典型監(jiān)測斷面,通過地溫測量、土壤水分變化配合滲壓計結(jié)果,綜合反映“內(nèi)堵” 前后渠基滲流場、膜后水位變化和滲漏點改善情況。通過多層位移監(jiān)測,反映渠坡滲流穩(wěn)定性改善情況。監(jiān)測布置見圖1。

圖1 內(nèi)堵技術(shù)現(xiàn)場試驗布置及傳感器細(xì)部構(gòu)造

現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)包括渠基膜后水位、水分分布、渠基變形,結(jié)合試驗材料滲透性試驗數(shù)據(jù),建立內(nèi)堵渠道三維滲流分析模型。該模型用于分析內(nèi)堵材料施加前后對渠基膜后水位及渠坡變形、穩(wěn)定性的改善效果。此外,通過考慮內(nèi)堵防滲材料滲透性能隨時間、溫度、鹽分的劣化規(guī)律,分析與評價內(nèi)堵防滲技術(shù)的長期效果。

4 平臺運行測試效果

該平臺可實現(xiàn)電腦端和手機端同時登陸,隨時隨地查看渠基滲漏情況,并完成數(shù)據(jù)的曲線統(tǒng)計。見圖2、圖3。

圖2 電腦端登錄

經(jīng)過通水運行期整個過程平臺測試,所有傳感器運行良好,數(shù)據(jù)傳輸正常,可全面反映渠道行水過程滲漏規(guī)律,及時采取修補措施。見圖4。

5 結(jié)語

圍繞高填方渠段滲漏問題處治需求,從提高渠堤防滲性能出發(fā),通過調(diào)研、性能比選和經(jīng)濟性分析,優(yōu)選出一種適用于高填方渠段的防滲“內(nèi)堵”噴涂材料,并形成相應(yīng)的噴涂技術(shù)及成套施工工藝,從源頭上解決渠道滲漏問題。在此基礎(chǔ)上,建立2個高填方渠段“內(nèi)堵”防滲處理典型監(jiān)測斷面,通過自有云平臺數(shù)據(jù)直連實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時觀測,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合數(shù)值分析技術(shù)論證該技術(shù)的防滲及耐久性,從而形成高填方渠段“內(nèi)堵”防滲及處置成套技術(shù)。