浅析水泥土护底在小开河灌区中的应用

王 力，韩继荣

(滨州市小开河引黄灌溉管理局，山东滨州 256603)

渠道衬砌是灌区续建配套与节水改造工程中的一项重要内容，其工程量大、工期长、造价高。部分灌区为节约建设资金，往往对灌区渠道进行半断面衬砌，即在渠道衬砌工程中只对渠坡进行衬砌，渠底部铺设防渗塑料薄膜，覆盖土方，整平压实处理。半断面衬砌渠道在通水运行一段时间后，水中携带的草籽等会落在渠底上生长杂草，影响渠道过水能力。为解决半断面衬砌的渠道中杂草阻水问题，小开河灌区采取了水泥土护底工程措施。实践证明:它是一种既节约工程建设资金，又能固化渠底、减少水渗漏、阻断草生长的渠底硬化工程方案。

1 小开河引黄灌区概况

小开河引黄灌区是国家大型引黄灌区，位于山东省滨州市，涉及7县区，42万人口，设计灌溉面积73333.33hm2，设计引水流量60m3/s，年设计引水3.93亿m3。灌区干渠全长96.50km，其中上游输沙渠51.30km、沉沙池4.20km、下游输水渠41km、骨干建筑物147座。灌区输沙干渠为地上或半地上渠道，采取了全断面、半断面衬砌和大比降远距离输沙技术。输水渠位于小开河灌区下游，为半断面衬砌全地下渠道。

输水渠由于是全地下渠道，设计比降较小，水流缓慢。输水时黄河水中携带大量草籽沉落在没有衬砌的土质河床上，生根发芽，导致生长旺盛茂密，如:蒲草、芦苇等，高度会达到1.50～2m。灌区输水时，杂草阻塞河道，减缓水的流速，减小渠道断面过水面积。若遇上游来水迅猛，到下游时杂草阻隔骤然变缓，导致水流漫出渠道，危及坝体安全。为防止冲毁渠坝，只能小流量输水，耗费时间长，引水总量小，经济效益差。因此，渠道内杂草问题成为影响灌区供水效能的一大障碍。

为解决渠道过水问题，减少输水安全隐患，防渗加固渠底，2012年，小开河灌区在年度续建配套与节水改造工程中，在3.55km输水渠道，采用了渠坡C25混凝土预制板衬砌、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体将渠底的土质层封闭，防止草籽沉落后生根发芽。

2 水泥土护底施工方案及工艺流程

渠底水泥土施工程序主要分为四步:第一步先用挖掘机将渠底沉积的淤泥、草根等彻底挖除，在渠底保留可以用来拌和水泥的合格土料。第二步根据实验室出具的水泥土配合比数据，对保留土料进行翻耕晾晒或洒水保湿，使土料的含水率达到水泥土设计所要求的含水率。第三步是用推土机等机械对渠底土料进行整平稳压，然后按照水泥土配合比设计确定的每平方米水泥用量将水泥散开，均匀摊铺于渠底，用稳定土拌和机拌合，压实机械压实。第四步养护成型。

2.1 水泥土配合比设计

2.1.1 水泥选择

工程采用的水泥，是硅酸盐水泥P.C32.5。抽取样品送试验室检测，可以满足水泥土施工要求。水泥物理性能见表1。

表1 水泥物理性能检测

2.1.2 土料选择

在施工渠段采取土料样品，密封包装送至实验室进行检测。通过对土料最大干密度、天然含水率、颗粒级配、液限、塑限等各项技术指标进行分析，渠道内原土可以满足水泥土施工要求。土料试验结果见表2。

表2 土壤试验成果

2.1.3 水泥土配合比

根据渠道底部土样的工程分类、天然含水率、水泥强度等级等各项指标，经水泥土试配比试验，确定水泥掺入率为12%，压实厚度15cm。

2.2 渠底清基

用挖掘机彻底对渠底进行清理，将烂泥、草根等挖除，开挖深度至设计保留土料上平线。按照水泥土配合比设计要求的土料含水率对渠底土料进行检测，对含水率大的渠段，进行翻耕晾晒，含水率小的，进行洒水保湿。

2.3 整平测量放样

用推土机对渠底进行整平稳压。整平后，测量队进入施工现场，测量场地的尺寸，计算出每袋水泥的摊铺尺寸和摊铺厚度，用白灰线标出尺寸格。

2.4 水泥土拌和

将水泥运输至施工场地，按照标好的尺寸格人工进行摊铺，用刮板将水泥均匀摊平在白灰格内。水泥铺好后，立即用稳定土拌和机进行拌和，拌和深度根据实验测定的松铺系数1.30，确定拌和深度为19.50cm。

拌和按照从边至中间的顺序进行，拌和次数不得少于两遍。拌和完一个施工段后，立即用推土机对拌和料进行稳压。

2.5 整形、压实、养生

水泥土混合料用推土机稳压后，用平地机进行整平，压实机械进行压实。成型后，及时进行洒水养生，养护时间不少于7天。

3 水泥土护底施工方案评价

3.1 实用效果评价

渠底水泥土工程于2012年10月开工建设，2012年12月完工。完工后90天测得抗压强度为1.90MPa，达到了试验标准值。2013年11月，经过灌区一年的通水运行后，对水泥土进行复检。检测结果显示:水泥土抗压强度为1.77MPa，强度值下降7%，低于25%的设计下降允许值。3.55km长的水泥土渠底，没有一根杂草生长，渠底水泥土层外观仍坚硬密实，没有发现明显被水冲毁或大面积侵蚀的地方，达到了预期的效果，满足了工程需要。

3.2 工程造价评价

本次衬砌工程，施工总长度3.55km，渠底宽度23m。若用混凝土预制板衬砌施工方法，采用8cm厚C25混凝土预制板，市场单价600元/m3(含材料费、人工费、混凝土板运输费)，施工现场人工铺砌混凝土板费用为270元/m3(含嵌缝材料费)，两项合计870元/m3。渠道护底混凝土板总用量为5528m3，工程总造价为480.93万元。

采用水泥土护底方案，压实深度15cm，水泥土总量为12247.50m3。水泥土压实密度实测值为1820kg/m3，设计配合比(质量)12%，使用32.5水泥2674.85t，市场价格305元/t，水泥总价为815829.25元。水泥土施工作业，人工及机械费为3元/m2，总价为244950元。两项合计，水泥土施工总造价为106.08万元。

通过上述计算结果显示，水泥土施工造价仅占混凝土预制板衬砌造价的22%，节约资金优势十分明显。

4 结论与建议

小开河灌区输水渠水泥土护底工程在通水运行一年后加固渠底，既可增加灌区的安全性能，减小水的渗透量，提高引水的利用率，又能防止渠底杂草生长。实践证明，在过水流速较小，对渠道冲刷力较弱的输水渠道中，可采用水泥土作为渠道护底材料。它与混凝土衬砌相比较，具有造价低廉、施工时间短的优势，是一种可以推广的灌区渠道护砌方式。