基于农田水利工程中混凝土贴面浆砌石的施工技术

2014-04-02汤建

黑龙江水利科技 2014年10期

汤建

(新疆巴州水利水电勘测设计院，新疆库尔勒841000)

随着水资源的日益紧缺，在各个农田水利工程建设项目中，尤其要注重衬砌结构的防渗问题。混凝土贴面浆砌石施工技术不仅具有施工简单、取材方便的优点，还具有良好的防渗性和抗冻性能，在应用过程中不易出现开裂、渗漏等质量问题。因此，混凝土贴面浆砌石作为一种常见且实用的衬砌结构，不仅有效降低了农田水利工程的成本投入，也大幅提升农田水利的整体效益。

1 混凝土贴面浆砌石的特点

通过对很多已建农田水利工程的运行情况分析，混凝土贴面浆砌石具有明显的技术优势和经济优势。综合分析，对其特点总结如下:

1)施工效率高:混凝土贴面浆砌石施工相对简单，材料的利用率也较高，与普通的浆砌石造价相比，由于其过水面积小，渠内流速较大，因此，造价要比普通浆砌造价低。

2)防渗效果好:混凝土贴面浆砌石平均每公里渗漏损失流量低于50%，因此，其防渗效果也要优于普通的浆砌石。

3)适用性强:混凝土贴面浆砌石表面不存在石块外露问题，比较适合应用于各种成型的流线型结构造型当中，其水力学条件较为优越。

4)输水时间短:混凝土贴面浆砌石与普通的浆砌石渠道相比，其输水时间较短，灌水轮期要比普通浆砌石结构平均缩短1.5 d。

2 农田水利工程中混凝土贴面浆砌石的施工应用

2.1 浆砌石防渗结构

在采用浆砌石作为衬砌体时，必须充分考虑到结构的抗冻性和防渗性，因此，需要将浆砌石的厚度控制在合理范围内，以保证其抗冻性和防渗性符合施工要求。在浆砌石结构施工之前，如果渠道地基土为Ⅰ或Ⅱ级冻胀土，应该保证浆砌石的厚度在35 cm以上，对于斗渠或支渠，浆砌石的厚度应该保证在28 ～30 cm。渠道混凝土面层也必须进行合理控制，不应铺的过厚，可控制在3 ～5 cm。如果混凝土面层的厚度较大，不仅会增加施工成本，也可导致混凝土与浆砌石之间产生线胀系数差，进而由于应力不同而出现开裂或鼓包问题，从而影响渠道的整体抗冻防渗性能［1］。如果施工中存在排水能力较好的Ⅲ或Ⅳ级冻胀土。比如沙土或砂砾土等，渠道的总厚度也应符合施工要求，应以相关的技术规范为参考标准。结合渠道的相关技术规范，渠道地基施工中如果遇到Ⅰ或Ⅱ级冻胀土，应该对地基土进行必要的换填处理，可将原30 ～50 cm的土基置换为砂砾石或河卵石，同时控制好换填土的厚度及压实度。进行换基处理时，可根据实际情况来施工操作，比如平行于等高线的渠道地基进行置换，或是垂直二等高线渠道地基进行置换。需要注意的是无论采用哪种施工方式，都必须符合渠道工程的现有条件，同时对各项参数进行严格控制，以保证置换后的渠道地基能够完全满足混凝土贴面浆砌石的施工要求。

2.2 浆砌石施工材料

混凝土贴面浆砌石施工时，其砌筑材料的好坏对工程质量影响极大。砌筑材料主要包括混凝土骨料、水泥、水以及泥沙等。在砌筑施工之前，对相关的砌筑材料必须进行严格筛选，控制好每一种材料的质量和性能，避免由于材料的质量问题而影响到整个渠道工程，使渠道的防渗性和抗冻性降低。混凝土贴面浆砌石当中的混凝土骨料粒径应该控制在20 mm之内;水泥可使用普通的硅酸盐水泥;混凝土的强度可控制在C15 左右;水灰比必须符合要求，可控制在0.45 ～0.5。另外，为了有效提高砌石结构的抗冲性和抗磨性，在具有推移性质的泥沙渠道中，应该使用C20 强度的混凝土，这样可有效保证浆砌石结构的稳定性［2］。

2.3 浆砌石施工工艺

混凝土贴面浆砌石施工工艺与普通渠道的施工工序相同，首先需要进行渠道开挖与边坡整理，然后对渠底土进行换置和夯实。渠坡置换料应该随着边坡砌筑的高度进行随砌随填，避免将砌体空间占用，保证砌体的厚度。渠底在换填并夯实后，便可进行混凝土贴面浆砌石施工，具体的施工工艺如下:

1)样模安装:在混凝土贴面浆砌石施工过程中，为了保证砌石结构的曲面轮廓几何尺寸的准确性，可采用样模挂线施工法来进行施工。施工时根据渠道的设计尺寸，将曲线部分加工成预制样模，其中可将样模的宽度控制在10 ～12 cm范围内，将高度控制在设计渠底厚度的1/2 范围内。混凝土的强度应该高于面层混凝土强度，且每隔10 ～15 m设置一个样模，以不拖线为宜，采用同样标号的混凝土进行固定。样模作为混凝土贴面浆砌石结构的一部分，施工时不必将其拆除。

2)砌石施工:渠底曲线部分砌石可采用灌浆法进行砌筑，渠坡部分砌石可采用座浆法进行砌筑。渠底与渠坡砌石应该连续施工完成，不应该存在施工冷缝。砌石顶面以上应预留出面层混凝土的厚度。在砌筑施工之前，应该先将石料洗净，并从下游向上游方向衬砌，砌筑顺序为先中间后两侧，沿圆弧切线砌筑，每块砌石都应垂直于相同位置的圆弧切线，且应大头向下，小头向上，三角缝，六面靠，垂直于弧面不得倾斜;顶面要保持平整，起伏误差应控制在5 mm之内。对于细砾混凝土，应该采用一次灌注的方法，灌浆要保证饱满、密实。

3)面层混凝土施工:将砌筑好的砌石表面浮渣清理干净，用清水湿润后，再刷一道素水泥浆，将制拌好的面层混凝土一次性浇筑成型，浇筑顺序应先渠底后渠坡，然后在样模上挂线进行手工修坡。面层混凝土施工时，应该控制好混凝土的比灰比与和易性，其流动性不可过大［3］。

2.4 浆砌石的应用条件及技术方法

2.4.1 干渠混凝土贴面浆砌石的施工应用

在干渠流量在5 ～12 m3/s，且水力学计算满足相关规范规定的不冲流速条件时，混凝土贴面浆砌石的断面可选择弧形底梯形，弧形底弦长可控制在1.8 ～2.2 m，边坡系数可控制在1 ～1.25，圆心角应该为77° ～90°范围内，圆弧半径则应该为127.3 ～176.1 cm，弓高应为37.3 ～38.6 cm，其斜边的长度应该结合实际情况来确定。如果弧底不能满足不冲流速条件时，则可选择梯形圆弧坡角形断面，其底宽应控制在2 ～2.4 m，边坡系数应该在0.75 ～1。

2.4.2 支、斗渠混凝土贴面浆砌石

防渗护面支、斗渠流量在0.5 ～1.2m3/s时，如果土基为Ⅲ或Ⅳ级冻胀土，可选择弧形底梯形断面，弧形底弦长应该为0.5 ～1 m，边坡系数可为0.5 ～9，圆心角为127° ～96°，圆弧半径可为27.95 ～67.27 cm，弓高可为15.45 ～22.27 cm，斜边长度可根据实情来确定。对于Ⅰ或Ⅱ级冻胀土基，可采用抛物线形断面，其中各项参数可根据抛物线方程来计算获得。