淺析水泥土護底在小開河灌區(qū)中的應用

王 力，韓繼榮

(濱州市小開河引黃灌溉管理局，山東濱州 256603)

渠道襯砌是灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程中的一項重要內(nèi)容，其工程量大、工期長、造價高。部分灌區(qū)為節(jié)約建設資金，往往對灌區(qū)渠道進行半斷面襯砌，即在渠道襯砌工程中只對渠坡進行襯砌，渠底部鋪設防滲塑料薄膜，覆蓋土方，整平壓實處理。半斷面襯砌渠道在通水運行一段時間后，水中攜帶的草籽等會落在渠底上生長雜草，影響渠道過水能力。為解決半斷面襯砌的渠道中雜草阻水問題，小開河灌區(qū)采取了水泥土護底工程措施。實踐證明:它是一種既節(jié)約工程建設資金，又能固化渠底、減少水滲漏、阻斷草生長的渠底硬化工程方案。

1 小開河引黃灌區(qū)概況

小開河引黃灌區(qū)是國家大型引黃灌區(qū)，位于山東省濱州市，涉及7縣區(qū)，42萬人口，設計灌溉面積73333.33hm2，設計引水流量60m3/s，年設計引水3.93億m3。灌區(qū)干渠全長96.50km，其中上游輸沙渠51.30km、沉沙池4.20km、下游輸水渠41km、骨干建筑物147座。灌區(qū)輸沙干渠為地上或半地上渠道，采取了全斷面、半斷面襯砌和大比降遠距離輸沙技術(shù)。輸水渠位于小開河灌區(qū)下游，為半斷面襯砌全地下渠道。

輸水渠由于是全地下渠道，設計比降較小，水流緩慢。輸水時黃河水中攜帶大量草籽沉落在沒有襯砌的土質(zhì)河床上，生根發(fā)芽，導致生長旺盛茂密，如:蒲草、蘆葦?shù)?，高度會達到1.50～2m。灌區(qū)輸水時，雜草阻塞河道，減緩水的流速，減小渠道斷面過水面積。若遇上游來水迅猛，到下游時雜草阻隔驟然變緩，導致水流漫出渠道，危及壩體安全。為防止沖毀渠壩，只能小流量輸水，耗費時間長，引水總量小，經(jīng)濟效益差。因此，渠道內(nèi)雜草問題成為影響灌區(qū)供水效能的一大障礙。

為解決渠道過水問題，減少輸水安全隱患，防滲加固渠底，2012年，小開河灌區(qū)在年度續(xù)建配套與節(jié)水改造工程中，在3.55km輸水渠道，采用了渠坡C25混凝土預制板襯砌、渠底水泥土硬化施工方案，利用水泥土硬化后形成的凝固整體將渠底的土質(zhì)層封閉，防止草籽沉落后生根發(fā)芽。

2 水泥土護底施工方案及工藝流程

渠底水泥土施工程序主要分為四步:第一步先用挖掘機將渠底沉積的淤泥、草根等徹底挖除，在渠底保留可以用來拌和水泥的合格土料。第二步根據(jù)實驗室出具的水泥土配合比數(shù)據(jù)，對保留土料進行翻耕晾曬或灑水保濕，使土料的含水率達到水泥土設計所要求的含水率。第三步是用推土機等機械對渠底土料進行整平穩(wěn)壓，然后按照水泥土配合比設計確定的每平方米水泥用量將水泥散開，均勻攤鋪于渠底，用穩(wěn)定土拌和機拌合，壓實機械壓實。第四步養(yǎng)護成型。

2.1 水泥土配合比設計

2.1.1 水泥選擇

工程采用的水泥，是硅酸鹽水泥P.C32.5。抽取樣品送試驗室檢測，可以滿足水泥土施工要求。水泥物理性能見表1。

表1 水泥物理性能檢測

2.1.2 土料選擇

在施工渠段采取土料樣品，密封包裝送至實驗室進行檢測。通過對土料最大干密度、天然含水率、顆粒級配、液限、塑限等各項技術(shù)指標進行分析，渠道內(nèi)原土可以滿足水泥土施工要求。土料試驗結(jié)果見表2。

表2 土壤試驗成果

2.1.3 水泥土配合比

根據(jù)渠道底部土樣的工程分類、天然含水率、水泥強度等級等各項指標，經(jīng)水泥土試配比試驗，確定水泥摻入率為12%，壓實厚度15cm。

2.2 渠底清基

用挖掘機徹底對渠底進行清理，將爛泥、草根等挖除，開挖深度至設計保留土料上平線。按照水泥土配合比設計要求的土料含水率對渠底土料進行檢測，對含水率大的渠段，進行翻耕晾曬，含水率小的，進行灑水保濕。

2.3 整平測量放樣

用推土機對渠底進行整平穩(wěn)壓。整平后，測量隊進入施工現(xiàn)場，測量場地的尺寸，計算出每袋水泥的攤鋪尺寸和攤鋪厚度，用白灰線標出尺寸格。

2.4 水泥土拌和

將水泥運輸至施工場地，按照標好的尺寸格人工進行攤鋪，用刮板將水泥均勻攤平在白灰格內(nèi)。水泥鋪好后，立即用穩(wěn)定土拌和機進行拌和，拌和深度根據(jù)實驗測定的松鋪系數(shù)1.30，確定拌和深度為19.50cm。

拌和按照從邊至中間的順序進行，拌和次數(shù)不得少于兩遍。拌和完一個施工段后，立即用推土機對拌和料進行穩(wěn)壓。

2.5 整形、壓實、養(yǎng)生

水泥土混合料用推土機穩(wěn)壓后，用平地機進行整平，壓實機械進行壓實。成型后，及時進行灑水養(yǎng)生，養(yǎng)護時間不少于7天。

3 水泥土護底施工方案評價

3.1 實用效果評價

渠底水泥土工程于2012年10月開工建設，2012年12月完工。完工后90天測得抗壓強度為1.90MPa，達到了試驗標準值。2013年11月，經(jīng)過灌區(qū)一年的通水運行后，對水泥土進行復檢。檢測結(jié)果顯示:水泥土抗壓強度為1.77MPa，強度值下降7%，低于25%的設計下降允許值。3.55km長的水泥土渠底，沒有一根雜草生長，渠底水泥土層外觀仍堅硬密實，沒有發(fā)現(xiàn)明顯被水沖毀或大面積侵蝕的地方，達到了預期的效果，滿足了工程需要。

3.2 工程造價評價

本次襯砌工程，施工總長度3.55km，渠底寬度23m。若用混凝土預制板襯砌施工方法，采用8cm厚C25混凝土預制板，市場單價600元/m3(含材料費、人工費、混凝土板運輸費)，施工現(xiàn)場人工鋪砌混凝土板費用為270元/m3(含嵌縫材料費)，兩項合計870元/m3。渠道護底混凝土板總用量為5528m3，工程總造價為480.93萬元。

采用水泥土護底方案，壓實深度15cm，水泥土總量為12247.50m3。水泥土壓實密度實測值為1820kg/m3，設計配合比(質(zhì)量)12%，使用32.5水泥2674.85t，市場價格305元/t，水泥總價為815829.25元。水泥土施工作業(yè)，人工及機械費為3元/m2，總價為244950元。兩項合計，水泥土施工總造價為106.08萬元。

通過上述計算結(jié)果顯示，水泥土施工造價僅占混凝土預制板襯砌造價的22%，節(jié)約資金優(yōu)勢十分明顯。

4 結(jié)論與建議

小開河灌區(qū)輸水渠水泥土護底工程在通水運行一年后加固渠底，既可增加灌區(qū)的安全性能，減小水的滲透量，提高引水的利用率，又能防止渠底雜草生長。實踐證明，在過水流速較小，對渠道沖刷力較弱的輸水渠道中，可采用水泥土作為渠道護底材料。它與混凝土襯砌相比較，具有造價低廉、施工時間短的優(yōu)勢，是一種可以推廣的灌區(qū)渠道護砌方式。