關(guān)鍵詞:渠道襯砌;破壞;修復(fù)技術(shù);鐵山灌區(qū)
1 引言
在灌區(qū)工程中,渠道長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)造成襯砌結(jié)構(gòu)的老化,引起表層混凝土的裂縫、脫落和孔洞等諸多病害,嚴(yán)重涌向渠道輸水功能的良好發(fā)揮。渠道襯砌邊坡破壞是一個(gè)復(fù)雜而多變的問(wèn)題,對(duì)于已發(fā)生破壞的襯砌結(jié)構(gòu),應(yīng)針對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)破壞情況,采取有針對(duì)性的修復(fù)措施,本文主要圍繞此展開(kāi)詳細(xì)分析。
2 渠道襯砌破壞概述
隨著城市發(fā)展對(duì)水資源的要求越來(lái)越高,我國(guó)水資源時(shí)空分布不均導(dǎo)致水資源短缺的影響日益突出,各種灌區(qū)工程相繼興建。在灌區(qū)工程中,廣泛采用了明渠輸水,采用襯砌結(jié)構(gòu)來(lái)防滲降糙。目前,從襯砌結(jié)構(gòu)的材料來(lái)看,我國(guó)主要采用混凝土、砌石、膜料等,而在這些眾多的材料中,以混凝土剛性襯砌的應(yīng)用最為廣泛。混凝土襯砌斷面形式主要有梯形、小“U”形、弧形坡角梯形等,其中以采用梯形斷面居多。
渠道襯砌結(jié)構(gòu)以“防滲降糙”的功能為主,結(jié)合已有資料對(duì)典型渠道襯砌結(jié)構(gòu)破損類型進(jìn)行分析,結(jié)果表明襯砌結(jié)構(gòu)破壞可以分為兩大類:第一類是由于地下水頂托導(dǎo)致襯砌隆起的揚(yáng)壓破壞,破壞部位多出現(xiàn)在水位變化區(qū)附近,一般位于水下第一、二塊襯砌板交界處 ,這種破壞模式對(duì)渠道的安全運(yùn)行有一定影響,為亟需治理的主要破壞型式;第二類為凍脹和凍融侵蝕破壞。此外,還有輸水量突變、通信光纜未按規(guī)定深度穿越、渠底排污廊道排水不暢、路面積水沖刷、特殊土渠坡失穩(wěn)等原因?qū)е碌囊r砌結(jié)構(gòu)破壞??偟膩?lái)說(shuō),渠道襯砌破壞原因是多方面的,襯砌修復(fù)時(shí),在材料選擇、過(guò)程控制、后期處置等方面應(yīng)全面把握,盡可能增強(qiáng)混凝土抗凍融剝蝕能力,保證襯砌混凝土的耐久性。
3 鐵山灌區(qū)輸配水概況與渠道襯砌修復(fù)面臨的問(wèn)題
3.1輸配水概況
鐵山灌區(qū)輸配水工程以新墻河為界,分南、北兩灌區(qū)布置,南、北兩灌區(qū)又分別以南總干渠和北總干渠為主脈,向下連接分干渠和支渠,其中南、北2條總干渠,總長(zhǎng)84.66km;7條分干渠,總長(zhǎng)94.3km;主要支渠 70條,總長(zhǎng)569.089km。引水隧洞、渡槽、倒虹吸、節(jié)制閘、分水閘、泄洪閘、涵管、橋梁等骨干渠系主要建筑物3277座。
3.2渠道襯砌修復(fù)面臨的問(wèn)題
歷年的續(xù)建配套建設(shè)中對(duì)灌溉渠道均采取哪里滲漏修哪里和哪里出險(xiǎn)修哪里的模式,同時(shí)在制定修復(fù)工程方案時(shí)未能全面考慮鐵山灌區(qū)實(shí)際運(yùn)行情況,僅采用常規(guī)方式,例如渠道襯砌修復(fù)工程中歷年續(xù)建配套建設(shè)均采用直接在渠道結(jié)構(gòu)斷面上澆筑混凝土或鋪裝六方塊方案,但根據(jù)鐵山灌區(qū)運(yùn)行管理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),鐵山灌區(qū)總干渠襯砌常見(jiàn)的襯砌破損主要出現(xiàn)在矩形渠道側(cè)面襯砌與底板交界處至側(cè)面襯砌斜長(zhǎng)1/3間區(qū)域(俗稱“掉腳”),如下圖1所示為總干渠襯砌破損示意圖。
4 鐵山灌區(qū)渠道襯砌修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用
4.1渠道襯砌修復(fù)工程
根據(jù)《關(guān)于抓緊組織修改完善報(bào)送“十四五”大型灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造實(shí)施方案的通知》中的相關(guān)要求,本次設(shè)計(jì)緊抓制約灌區(qū)灌溉的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),確定在“十四五”期間內(nèi)優(yōu)先實(shí)施:
(1)結(jié)瓜水庫(kù)灌溉渠道:蘭橋水庫(kù)灌溉渠道襯砌修復(fù)2.5km,東風(fēng)水庫(kù)灌溉渠道襯砌修復(fù)3.5km,48座小型結(jié)瓜水庫(kù)灌溉渠道襯砌修復(fù)共4.8km。
(2)總干渠渠身滲漏修復(fù)8.44km、混凝土襯砌修復(fù)32.157km、渠道上部邊坡崩塌處理1.765km。
(3)分干渠混凝土襯砌修復(fù)7.537km、渠道上部邊坡崩塌處理0.2km。
(4)支渠混凝土襯砌修復(fù)12.597km。
4.2渠道襯砌修復(fù)方案
經(jīng)方案比選,本次鐵山灌區(qū)渠道襯砌修復(fù)采用C25現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)形式。襯砌厚度根據(jù)渠道流量大小確定,具體如下表1所示。
4.3渠道襯砌修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用
渠道工程主要為南、北總干,各分干及支渠渠身處理、襯砌修復(fù)及渠道邊坡險(xiǎn)情處理工程。
(1)土方開(kāi)挖
干渠/支渠土方開(kāi)挖部分采用1 m3/0.6m3反鏟挖掘機(jī)開(kāi)挖,就近直接用于渠道自身回填;部分采用1 m3/0.6m3反鏟挖掘機(jī)開(kāi)挖, 8t/3.5t自卸汽車(chē)運(yùn)輸,部分直接用于道路或自身回填,部分堆存于建筑物附近用于建筑物土方回填,多余部分運(yùn)至棄渣場(chǎng)棄渣,部分難以修建沿渠道路的渠段或不具備機(jī)械施工條件的渠段,則采用人工施工為主的方式。
(2)砼襯砌拆除
干渠/支渠砼拆除主要為襯砌砼拆除,采用液壓破碎錘拆除為主,1m3/0.6m3反鏟開(kāi)挖,部分就近用于運(yùn)維道路填筑,多余部分裝8t/3.5t自卸汽車(chē)運(yùn)至棄渣場(chǎng)棄渣。
(3)土石方填筑
土石方填筑料優(yōu)先利用開(kāi)挖料,不足部分從料場(chǎng)取料,由于填筑面多較窄,填筑采用人工配合反鏟挖掘機(jī)鋪料,蛙式打夯機(jī)壓實(shí)的施工方法;部分支渠難以修建沿渠道路或不具備機(jī)械施工條件的渠段,則采用人工鋪料、蛙式打夯機(jī)壓實(shí)施工方法。
反濾層填筑料由自卸汽車(chē)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng),人工鋪料并壓實(shí)。
(4)混凝土澆筑
渠道工程混凝土主要為渠道襯砌混凝土,壓頂混凝土,拱板及拱座混凝土、框格梁混凝土與邊坡截水溝混凝土。
干渠及支渠砼采用HZ35拌和站集中拌和,3m3攪拌車(chē)運(yùn)輸至附近,拱板及拱座砼、框格梁砼采用塔機(jī)吊3m3吊罐吊運(yùn)入倉(cāng),壓頂混凝土直接入倉(cāng),襯砌砼采用溜槽入倉(cāng)。部分支渠難以修建沿渠道路的渠段,采用3m3攪拌車(chē)將混凝土運(yùn)至附近后,卸入電動(dòng)翻斗車(chē)運(yùn)輸后轉(zhuǎn)人工挑運(yùn)經(jīng)溜槽入倉(cāng)。
模板采用定制鋼模板,砼采用跳倉(cāng)法澆筑,插入式或附著式振搗器振搗密實(shí)。
(5)錨噴支護(hù)
巖石邊坡崩塌段需進(jìn)行掛網(wǎng)噴錨,噴混凝土采用5m3/h砼噴射機(jī)干噴法施工。錨桿采用風(fēng)鉆鉆孔,安裝采用先注漿后插桿的施工方法。
(6)預(yù)制塊混凝土
部分渠段渠道渠堤外邊坡采用預(yù)制砼塊護(hù)面。砼預(yù)制塊在預(yù)制場(chǎng)集中預(yù)制,達(dá)到強(qiáng)度后即可拆模,裝農(nóng)用車(chē)運(yùn)輸至砌筑渠段,砌筑用砂漿采用砂漿拌和機(jī)現(xiàn)場(chǎng)拌制,人工挑運(yùn),人工砌筑。
5 結(jié)語(yǔ)
綜上所述,基于灌區(qū)長(zhǎng)期運(yùn)行背景下,展開(kāi)渠道襯砌修復(fù)加固研究具有重要意義。此次鐵山渠道工程在吸取往期修復(fù)工程的不足,決定采取襯砌結(jié)構(gòu)優(yōu)化、砼襯砌拆除與重新澆筑的方法,取得了良好的加固與止水效果。值得注意的是,渠道襯砌結(jié)構(gòu)的老化和病害原因復(fù)雜,影響因素眾多,不僅要重視新材料和新工藝的研究開(kāi)發(fā),還應(yīng)該加強(qiáng)渠道的日常維護(hù)管理。只有如此,才能有效避免輸水渠道老化、病害的負(fù)面影響,使有限的水資源發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值。
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作者簡(jiǎn)介:賀昆海(1989-),男,湖南婁底人,工程師,碩士研究生,工作,方向:灌區(qū)現(xiàn)代化改造。