何文強(qiáng)
(陜西省桃曲坡水庫(kù)灌溉管理局,陜西 銅川 727100)
淺談小型渠道防滲襯砌施工技術(shù)
何文強(qiáng)
(陜西省桃曲坡水庫(kù)灌溉管理局,陜西 銅川 727100)
小型渠道襯砌和防滲處理是灌區(qū)節(jié)水灌溉推廣中重要的工程措施,根據(jù)渠道設(shè)計(jì)流量、渠道斷面尺寸選擇防滲形式和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),使新襯砌渠道達(dá)到提高水利用系數(shù)之目的。本文通過對(duì)桃曲坡灌區(qū)工程現(xiàn)狀存在問題進(jìn)行客觀分析,科學(xué)選擇渠道襯砌形式,并對(duì)施工方法和技術(shù)進(jìn)行有效探索。
灌區(qū);小型渠道;施工技術(shù);探索
桃曲坡灌區(qū)轄富平縣、銅川新區(qū)、耀州區(qū)及三原縣19個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)198個(gè)行政村,總?cè)丝?6.94萬人,灌區(qū)總耕地面積50.35萬畝,設(shè)施灌溉面積31.83萬畝,包括干、支、斗、分渠及渡槽、倒虹、抽水站等。干渠有高干渠、東干渠、西干渠和民聯(lián)渠4條,總長(zhǎng)77.64 km,目前已襯砌32.74公里,占42.16%。支渠有14條,長(zhǎng)153公里,目前已襯砌38 km,占25%,斗渠共長(zhǎng)310 km,已襯砌39 km,占12%。工程按照“先骨干,后配套,邊建設(shè),邊受益”的原則進(jìn)行。先期建設(shè)以斗渠、道路、渠樹為骨架的雛形,再次建設(shè)分渠、引渠和腰渠,形成大型方田套中型方田、中型方田套小型方田的整體格局。
上個(gè)世紀(jì),灌區(qū)在干、支、斗渠在流量和斷面尺寸方面大小差異較大,均為梯形渠道,經(jīng)過四十多年運(yùn)行,渠道沖刷和損毀嚴(yán)重,灌溉中滲漏現(xiàn)象普遍,導(dǎo)致水資源大量浪費(fèi)。其中斗渠以下工程由于渠系建筑物配套差,斗分渠襯砌率低,采用單一的砼現(xiàn)澆或砼預(yù)制板等防滲材料,其抗凍、抗?jié)B性能差,工程建設(shè)期間施工技術(shù)落后,質(zhì)量控制體系薄弱,運(yùn)行中斗渠由受益村組管理,產(chǎn)權(quán)模糊使斗渠以下工程無人管理,加之灌區(qū)資金拮劇,無力對(duì)斗分渠工程進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù),所以目前灌區(qū)斗渠以下工程凍脹和沖刷破壞、淤積、襯砌板斷裂和缺失現(xiàn)象嚴(yán)重,導(dǎo)致田間水利用系數(shù)較低,成為制約灌區(qū)灌溉效益發(fā)揮的主要原因,所以解決小型渠道襯砌和防滲成為深化灌區(qū)灌溉管理工作和節(jié)約水資源的重點(diǎn)。
灌區(qū)節(jié)水續(xù)建是要滿足輸水流量條件和減少渠道滲漏,達(dá)到減少工程回填量,改善水流條件,減輕凍脹破壞,延長(zhǎng)工程壽命。目前灌區(qū)渠道改造采用弧腳梯形、弧底梯形和U型斷面。其中弧腳梯形、弧底梯形因其水流條件好,減少淤積,具有一定的抗凍漲能力,這種斷面主要用于干渠和流量較大的支渠。而目前灌區(qū)推行的U型渠道輸水輸沙能力強(qiáng),凍脹程度僅為梯形的1/3-1/4,便于機(jī)械化施工,加之土工布覆膜技術(shù)應(yīng)用,渠底現(xiàn)澆,坡板可在灌溉行水期提前預(yù)制,在非灌溉期施工,這樣以來可以縮斷工期,降低投資,U型斷面成為小型渠道改造的首選技術(shù)。目前灌區(qū)渠道襯砌采用翻板澆筑法、滑膜施工法和襯砌機(jī)施工法。在總結(jié)各施工方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,針對(duì)小型 U型渠道,按照每2km左右將全渠劃分為若干區(qū)段,在區(qū)段中間設(shè)置砼攪拌站,按照施工工序流程由前到后進(jìn)行流水線作業(yè),同時(shí)推進(jìn),渠道襯砌一次成型,此為整體連續(xù)澆筑施工方法,其技術(shù)在桃曲坡灌區(qū)小型渠道施工得到推廣與應(yīng)用。
首先對(duì)原渠槽進(jìn)行清除,拆除破損襯砌板,清基后用素土或灰土換填,土方回填采用全斷面回填,每層厚度控制在20 cm左右,用機(jī)械逐層夯實(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)密實(shí)度0.93以上,然后用小型挖掘機(jī)開挖渠槽并保留保護(hù)層,并按照襯砌斷面精修土模,土模平整度控制在1cm內(nèi),斷面誤差在5 mm以內(nèi),砼襯砌前如果土模干燥,采用灑水濕潤(rùn)保證砼襯砌質(zhì)量。
土工膜采用膜厚大于 0.22 mm、150 g/m2一布一膜 PE復(fù)合土工膜,施工中采用一布一膜形式,膜料根據(jù)基槽斷面尺寸的大小及每段長(zhǎng)度剪裁。縱向鋪設(shè)時(shí)按基槽的斷面尺寸計(jì)算所需膜料的幅數(shù),將膜料疊成“琴箱”式,先橫向放在下游槽內(nèi),再將一端與先鋪好的膜料或原建筑物在現(xiàn)場(chǎng)連接,再拉展鋪開。橫向鋪設(shè)時(shí),以鋪設(shè)基槽斷面的長(zhǎng)度為一幅,由渠道一岸經(jīng)渠底向另一岸鋪設(shè),小型渠道一般為50~60 m,大中型渠道可選用20~40 m。膜料連接用搭接法和粘接法進(jìn)行處理,搭接寬度一般不小于20 cm。當(dāng)天澆筑當(dāng)天鋪膜,避免膜料裸露時(shí)間過長(zhǎng),影響其性能。
按照設(shè)計(jì)斷面,用角鋼制作模具拱架,角鋼兩端應(yīng)長(zhǎng)出砼封頂板20 cm,再用縱向角鋼分別連接拱架上下兩端,用短角鋼橫向連接拱架下端,用長(zhǎng)角鋼橫向連接拱架上端形成模具主骨架。為了便于澆筑渠道底部,將圓弧段圓切角25°~30°以下部分留空,以上部分外包2.5 mm厚鋼板,并用扁鋼作肋,間距15~20 cm,形成整體模具;按照伸縮縫形狀制作伸縮縫夾板,按照伸縮縫間距和操作要求確定每件模具的長(zhǎng)度,在拱架上鉆孔,位置應(yīng)一致,便于用鋼銷或U型環(huán)定位連接,模具重量控制在160 kg左右,長(zhǎng)度1.5 m,模具用料要具有一定的強(qiáng)度和剛度。砼澆筑前,平整渠槽兩岸平臺(tái),沿渠兩邊平臺(tái)縱向擺放支墊角鋼,其一邊支墊模具,另一邊作為封頂板的外模。將模具放入渠槽中,支撐在角鋼上,調(diào)整模具中線和渠道中線重合,并處于設(shè)計(jì)高程位置后,打鋼釬將模具與渠岸固定。一般3~4件模具連接為一體成為一個(gè)倉(cāng)段,經(jīng)檢查合格后澆筑砼。
施工砼優(yōu)先選用 PC32.5普通硅酸鹽水泥,采用 C15和C20強(qiáng)度等級(jí),抗凍標(biāo)號(hào) D50-D100,抗?jié)B標(biāo)號(hào) S2-S4,砼襯砌板厚度一般為7~10 cm;骨料采用天然級(jí)配的中粗砂,最大粒徑不超過20 mm,含泥量不超過3%,針片狀含量不大于25%,水灰比不大于0.5,塌落度在1~3 cm較適宜,為了使其有較好外觀質(zhì)量和防滲能力,砂率一般在0.4~0.55;可摻加不大于20%的粉煤灰,用來改善砼和易性,C15砼每立方用量不小于310 kg,C20不小于350 kg。
按照立模的先后順序逐倉(cāng)澆筑,一倉(cāng)完成后再澆筑下一倉(cāng)。首先澆筑邊坡部分,并使砼從模具底部擠出,待邊坡澆滿后再澆筑渠底,并用振搗器充分振搗避免出現(xiàn)冷縫。如果先澆筑渠底,當(dāng)邊坡澆筑完成后,渠底砼將變得干硬而無法收面,使外觀質(zhì)量較差。邊坡砼在澆筑渠底的同時(shí)逐漸“硬化”,可減少滑塌的可能性,加快模具周轉(zhuǎn)。砼應(yīng)用攪拌機(jī)集中拌和,人工均勻入倉(cāng),用插入式震動(dòng)器逐層振搗密實(shí)。根據(jù)氣溫情況,澆筑砼前,緊貼模具表面鋪設(shè)塑料膜并可靠固定,作為脫模措施。一般待20~30 min即可逐段抬去模具,在前面繼續(xù)支模。拆模后立即人工原漿收面兩遍,其作用可以及時(shí)處理砼質(zhì)量缺陷,提高渠道表面平整度和光潔度,增加砼抗?jié)B能力。
伸縮縫是砼襯砌渠道的主要滲漏途徑,以前灌區(qū)渠道襯砌多采用跳倉(cāng)的方式施工,伸縮縫處理滯后時(shí)間較長(zhǎng),導(dǎo)致伸縮縫中填滿了泥水、砂土等雜物,砼表面很難清理干凈,防滲效果并不理想。采用整體連續(xù)澆筑施工,砼襯砌渠道應(yīng)每隔4~5 m設(shè)置伸縮縫,形狀應(yīng)為梯形或矩形,砼澆筑完成24 h,即可灌填伸縮縫,縫內(nèi)用熱熔的802型聚氯乙烯膠泥灌填,用厚度不小于2 cm的水泥砂漿封口。處理完成后即可與砼同時(shí)、同條件養(yǎng)護(hù),保證了施工質(zhì)量。
采用定型模具整體連續(xù)澆筑,改變了灌區(qū)傳統(tǒng)的支斗渠砼襯砌施工技術(shù),班組最高日進(jìn)度130 m,平均70 m,使建設(shè)工期大為縮短,達(dá)到了襯砌一段即可投入運(yùn)行一段,同時(shí)渠道改造不影響灌溉,農(nóng)田灌溉不牽制施工的理想效果。近幾年桃曲坡灌區(qū)開挖斗、分、引渠160條,總長(zhǎng)25.3 km,U型渠道襯砌 32條,長(zhǎng) 25.8 km,加襯引、順、腰渠 78條,長(zhǎng) 11.3 km,通過對(duì)已襯砌渠道運(yùn)行中多次實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn):比降1/500的U型襯砌斗渠流速平均為 1.34 m/s,最大達(dá) 1.488m/s;比降1/150 的分渠流速為 1.94 m/s,最大達(dá) 2.04 m/s,時(shí)間縮短3/4。斗渠水的利用率達(dá) 0.945,比土渠 0.71高出 24.9%;分引渠水的利用率達(dá)0.98以上,U型襯砌渠道每公里節(jié)省土地1.07畝。目前已經(jīng)完工并投入使用的渠道每年可節(jié)約水量353萬 m3,節(jié)水率為6.4%,渠系水利用系數(shù)由原來的0.545提高到0.591,節(jié)水效果十分顯著,也增加有效灌溉面積,對(duì)提高灌區(qū)抗御自然災(zāi)害的能力、促進(jìn)灌區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收,實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水資源的合理配置,保障農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展起到了一定的作用。
S274.2
B
1004-1184(2012)05-0191-02
2012-03-31
何文強(qiáng)(1971-),男,陜西興平人,工程師,現(xiàn)主要從事農(nóng)業(yè)灌溉管理工作。