沙漠明渠工程施工关键技术分析

李红娜

（新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000）

沙漠地基承载力低、易沉陷变形；风沙流强烈；复杂的地形地貌对明渠工程的设计、施工都提出了很高的要求，在明渠运行过程中还要注意水面蒸发损失问题、鼠害防治问题、生态环境保护问题等。我国是在20世纪90年代初才开始在沙漠中修筑明渠，经过多年大型沙漠明渠工程建设，现在已解决了沙漠明渠设计、施工、生态与环保等关键技术问题，取得了长远的进步。

1 砂土开挖及填筑施工

（1）起土剥离。使用功率为 220-320HP的推土机剥离推走表层覆盖的腐植层，处理厚度约50cm，人工清除弃土里面的树枝、杂草等物，填筑碾压好清基地面。

（2）砂土开挖。砂土开挖以渠道中心为边界，横向集中向两侧边坡或低洼堆放，纵向就近推至填方渠段使用，之后使用挖掘机辅助推土机修整坡面。实践证明，在连续深挖方段、填方段，使用“筑槽法”及并列推土方式施工可以大大提高工作效率。

（3）砂土填筑。先使用功率为220～320HP的推土机摊铺砂土，再使用振动碾碾压密实。一般对砂土进行分层摊铺，每层厚度大约为40cm，偏差在5cm以内。填筑砂土可以使开挖过程堆弃的弃土，也可以是从渠道两侧取土。

沙漠中施工，机械效率受土质、风沙等影响，工作能力可能大打折扣。例如拖式铲运机在坡度较大的沙坡上就无法工作，所以机械的合理选择对明渠施工至关重要，土方工程机械化施工的目的是挑选技术先进、经济合理的机械作业群，根据不同作业内容可选用的机械也不尽相同，如表1所示。

2 渠床砂砾石垫层施工

采用水平同起的施工方案，实现了土砂平起，不仅解决了砂砾石的压实问题，还提高了渠基一定深度范围内的密实度和整体稳定性。水平同起方案是在原开挖断面人工分层修整成阶梯式，将基面松散基础、换填砂砾石一起压实。

砂砾石垫层水平宽度和阶梯宽度要满足振动碾能够水平方向碾压砂砾料垫层的要求，阶梯部分用砂回填与砂砾石垫层在同一个水平面上碾压，每层填筑厚度大约为40cm。

换填完成后先用挖掘机进行粗刷坡，再使用机械配合人工进行精刷坡面，夯实平整后组织验收。压实机械可以采用较大吨位的振动碾进行碾压操作，这种方法具有直接加固沙基、施工效果好的特点。

3 渠道衬砌

3.1 混凝土横隔梁浇筑

测量放线定出隔梁中心线和边线，人工用镐和铁锹开挖出隔梁槽，严格控制无超挖和欠超挖的现象，渠槽开挖处的砂砾石料用人工推车运输至相邻砂砾料填筑面。

铺设一布一膜，铺设预留一定空间，但不得出现悬空，安装模板，使用翻斗车来运输混凝土，人工摊铺，插入式振捣器振捣密实，表面要平整光洁，人工洒水养护7d以上。

3.2 底层找平砂浆施工

底部垫层采用沙漠特细砂M10砂浆，利用现场集中拌合站进行拌制，再用机械运输到工地，让工人采用先坡后底的施工工序，边坡则自下而上进行摊铺，砂浆平铺在工作面上，先用铝合金刮板粗平，再用木制刮平器按设计高程精平。

铺设前先洒水湿润渠基，采用平板夯夯实渠基，并安设砂浆滑槽，方便施工。

表1 主要施工机械的选择

3.3 土工防渗膜铺设

清理干净找平层砂浆面后铺设土工膜，主要是剔除表面突起尖硬物。

铺设时由一侧向另一侧，土工膜与基面贴紧平顺，顶部锚固长度处理牢固。

铺设完毕后精心保护，防止被风吹起，用砂带压住，防止下滑。

为了防止塑料薄膜暴晒老化，要尽可能缩短土工防渗膜暴露时间，焊接完毕并经检测后立即覆盖砂浆。

3.4 预制混凝土板块衬砌

测量放样、挂线后依次进行做浆、铺砌混凝土预制板块、砂浆勾缝，以伸缩缝位置为基准，放样横向、纵向基线，标出渠顶和底脚的砌筑高程，然后挂线。

渠底采用倒退法,边坡采用自下而上施工，人工铺设3cm砂浆后砌筑混凝土预制板块，板底座浆摊平并震出浆液,相邻板错台要小于2mm，采用木榔头敲打板块使其稳固。

在衬砌和勾缝完成6～8h后，清洁板面并覆盖棉毯洒水养护。在已经铺砌好的混凝土板上铺设木板，衬砌人员可以站在木板上作业，随着作业面的前进，木板也可以跟进铺设，这样就能在最大程度上减少对已铺设混凝土板的破坏。

预制板坡面运输常采用钢制溜槽加挡板进行搬运，从渠道底部向上部铺设。

3.5 伸缩缝的施工

渠道常用的伸缩缝设计型式有3种：沥青砂浆伸缩缝、焦油塑料胶泥伸缩缝和聚氨酯防水涂料伸缩缝。

3.5.1 沥青砂浆伸缩缝

施工时要先将沥青加热至 180℃左右，再把水和砂子分别加热到 160℃，按照沥青、水泥、砂等于1:1:4的比例进行配制装入特定容器内，搅拌至整体颜色均匀为止。

与此同时，用小铁铲、扫帚等工具将缝面清理干净，可用水将表面冲刷干净，待表面干燥后即可浇灌沥青砂浆，要确保浇灌时沥青混凝土温度不低于 110℃ 。待沥青砂浆冷却后，使用勾缝刀压实，表面压紧抹光。

这种方法污染较大，且夏季高温时易发生流淌，影响整体外观。

3.5.2 焦油塑料胶泥伸缩缝

焦油塑料胶泥是按照煤焦油、聚氯乙烯薄膜、癸二酸二辛脂、粉煤灰等于100:15:2:30比例进行配制，将废弃的旧塑料膜加热到 110℃再进行灌注。

这种方法污染较大，施工质量难以保证，夏季胶泥表面易隆起，冬季易脆裂。

3.5.3 聚氨酯防水涂料伸缩缝

将聚氨脂防水料与水洗砂按一定的比例进行配制，并搅拌均匀，再用小铁铲、空压机等工具将缝面清理干净，保持其干燥清洁。然后将大约 3cm厚的苯板插入伸缩缝的下面，用油灰刀将聚氨脂砂浆灌入缝中，并分2～3次压实并抹平，及时修整，做到表面光滑平整。

这种方法施工简便，高温不流淌，低温不脆裂，效果较好，只不过价格偏高。

表2 沙漠渠道平台工程质量控制指标与检测频率

4 渠沿石和压顶膜及马道下土方施工

需要对运至现场的混凝土渠沿石板用水浸湿后，整齐地堆放在施工场地附近，并且用湿棉线毯覆盖。在渠沿石下方的防渗土工膜焊接好并用砂土覆盖完成后就可以铺砌渠沿石，人工用镐、铁锹开挖渠沿石沟槽，用 M10水泥砂浆座浆勾缝,做到线直、面平。

砌筑完毕后使用塑膜和浸湿的棉线毯将渠沿石覆盖进行养护。

压顶膜采用土工膜光膜，与一布一膜焊接牢固，铺设平顺。马道上光膜压入渠道部分采用挖掘机开挖，人工修整马道坡面，将焊接好的光膜放入沟槽内，洒一层沙土保护光膜，然后采用装载机进行回填处理。

5 施工质量控制

沙漠明渠工程的施工质量控制以单元工程为主，单元工程施工质量检查检测项目是质量控制的基本内容。沙漠渠道平台工程单元工程类别主要分为平台砂土挖填单元、渠槽开挖单元、草方格植护单元、伴渠道路单元。沙漠渠道衬砌工程单元工程类别有渠床砂砾石垫层填筑单元、渠道衬砌单元、渠沿石埋设单元。

沙漠渠道平台工程质量控制措施如表2所示。

混凝土板衬砌宜采用间隔式人工衬砌方式，就是以横隔梁分段间隔砌筑的方法，这样的做法可以解决施工过程中对防渗膜和衬砌面的保护问题。在混凝土板块堆放和倒运、砂浆的运输等作业过程中，要避免直接接触防渗膜，这样不仅减少对塑料薄膜的破坏，而且还避免了混凝土预制板的松动、移位等问题。

仓面衬砌时，先采用后退法砌筑渠底，再采用由底向上的方法砌筑边坡。渠底砂浆及混凝土的搬运人员不能直接在膜上行走，应在设置好的用棉毯包裹号的模板上行走。

开挖好渠沿石的沟槽后，将压顶光膜和渠道膜焊接好，嵌入沟槽内并用砂土进行压实，注意检查砂土中是否含有碎板和浆块等硬物，发现问题及时解决。渠沿石按统一放线分段砌筑，这样可以保证顺直连续性，每段长不应大于200m。

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