引黄济青改扩建工程渠道衬砌改建措施

孙　庄，江志栋，江崇安（.莱州市基础处理有限公司，山东 莱州6400；.青岛市水利工程总公司，山东 青岛 66000；.山东省水利勘测设计院，山东 济南 5004）

引黄济青改扩建工程渠道衬砌改建措施

孙庄1，江志栋2，江崇安3
（1.莱州市基础处理有限公司，山东 莱州261400；2.青岛市水利工程总公司，山东 青岛 266000；3.山东省水利勘测设计院，山东 济南 250014）

【摘要】引黄济青工程是南水北调工程的重要组成部分，由于工程运行多年，渠道输水能力仅能达到原设计的60%～71%，已严重制约着工程效益的发挥。为此，分析了渠道衬砌存在的主要问题，并针对其成因，在工程改建中采取了相应对策，就施工质量问题提出了控制措施。

【关键词】南水北调；引黄济青；渠道衬砌；改建对策

引黄济青工程是向胶东地区输送黄河水和长江水的唯一通道，自1989年建成以来，已累计向青岛供水20余亿m3，对保障青岛市社会经济可持续发展发挥了重大作用。目前胶东调水、南水北调工程已与引黄济青工程贯通。在引黄济青工程建设之初，由于受到当时技术手段、新材料应用及投资的制约，主要采用蓄水保温法防冻胀，半断面衬砌解决渠道渗漏问题，通过多年的运行，渠道衬砌产生了不同程度的冻胀变形、扬压力破坏和淤积，目前渠道的输水流量仅能达到原设计的60%～71%，已严重制约向胶东地区的调水能力，因此必须对渠道衬砌进行改建，恢复渠道的输水能力，以满足胶东地区引黄及引江的需求。

1　渠道衬砌存在的主要问题及成因

1.1主要问题

根据2010年引黄济青工程现状评价资料统计，目前渠道衬砌总长度205.91km，其中工程完好能够正常使用的一类工程仅12.88km；通过维修和加固可以正常运行的二类工程105.14km；需要重新翻修和整改的三、四类工程87.90km。

通过普查和现状调查发现，渠道衬砌主要出现以下问题：一是部分渠段在水位变动区的衬砌混凝土板坍塌、裂缝严重，杂草丛生；二是地下水位较高的渠段，衬砌混凝土板产生鼓胀或滑塌；三是部分渠段衬砌板凹凸不平，糙率加大；四是勾缝不实，混凝土板砌筑质量不高，耐久性差。

1.2现状渠道衬砌破坏的成因分析

1）冻胀破坏。造成渠道衬砌冻胀破坏的主要因素为低气温、冻胀性土壤及高含水量。输水渠所经地区，冬季气温低，负温持续时间长，土壤组成多为粉粒含量高的冻胀性土壤。以寿光市为例，统计的历年最大冻深值范围0.17～0.54m，而渠道的衬砌混凝土板的厚度仅为0.06m，小于历年的平均最大冻深值，衬砌板下的土壤会出现不同程度的冻胀。据计算，寿光段渠道阴坡冻胀量为1.0～14.1cm，阳坡冻胀量为0.7～9.4cm，渠底为1.1～12.5cm，而规范中所允许的冻胀量为0.5～1.0cm，可见计算得冻胀量均大于规范中所允许位移值。据统计，渠道衬砌三、四类工程中，因冻胀而造成的破坏占59.5%，因此冻胀破坏成为衬砌破坏的主要因素。

2）扬压力破坏。渠道采用防渗措施后，当地下水位高于输水渠渠底且渠道内无水，或地下水位高于输水渠内水位且水位差较大时，混凝土衬砌将会受地下水浮托力的作用，造成混凝土板的隆起与滑坡等破坏。据调查统计引黄济青沿线有161.3km的地下水位高于渠底高程，因扬压力过大造成的破坏占21.7%。

3）施工质量差造成的破坏。一是输水渠渠床在填筑时碾压不密实，渠道输水浸水后产生不均匀沉降，造成衬砌结构的破坏；二是预制板生产的质量达不到设计要求，耐久性差；三是渠道封顶板没处理好，从板下进水后引起的破坏；四是铺板不平整和板缝砂浆填筑不实造成的破坏；五是排水反滤用的砂料和逆止式排水器不合格导致排水失效造成的破坏。据统计引黄济青现状因施工质量不高造成的破坏占18.8%。

2　主要技术措施

2.1渠道衬砌防冻胀措施

1）采用隔热保温法防冻胀破坏。在改扩建工程中，采用了隔热保温法，即在衬砌板下全部铺设了一定厚度的柔性保温隔热材料，不但可以有效减弱热量交换，还可以消减或适应一定的冻胀变形，从而避免渠道衬砌产生冻胀破坏。根据引黄济青工程多年的运行情况和实测气温资料，按照计算的冻胀量，选用聚苯乙烯泡沫板规格为Ⅲ型，其主要指标要求为：表观密度≥30kg/m3，导热系数≤0.039W/（m·k）。

2）优化渠道衬砌结构。由于本工程不能改变原设计底宽和设计边坡，不能增加永久占地，为适应渠道冻胀变形的要求，在工程设计时尽可能采用柔性结构，渠道衬砌取消了原喷射混凝土和现将混凝土的衬砌型式，全部采用了适应变形能力强、便于维修和旧版利用的预制混凝土板衬砌方案。为了更好的适应冻胀变形和温度变形，沿水流方向每6m设一道伸缩缝。

3）提高混凝土的强度及抗冻等级。渠道衬砌板的强度指标由原设计的C20提高至C30；抗冻指标由F50提高至F150，衬砌板的厚度不变。济青改扩建工程所采用的混凝土无论从强度上还是从抗冻要求上与南水北调工程渠道衬砌要求是一致的，确保了工程的耐久性。

2.2渠道衬砌防扬压力破坏措施

1）根据运行情况重新布置排水系统。引黄济青工程运行26年来，受沿线河流建库、建闸蓄水及地下水开发利用的影响，地下水位与引黄济青原设计时发生了较大的改变，为确保工程运行安全可靠，在进行排水系统设计时，以工程建成以来出现的最高地下水位为依据，进行排水减压系统布置和设计。

2）优化了集水管和排水器。原引黄济青工程采用暗管集水、逆止式排水器自流排水的方案，集水暗管采用的是陶瓷管人工打眼形成，逆止式排水器采用塑料集水箱。由于陶瓷管存在不便于运输、破碎率较高、人工打眼费工且空隙率较低等缺点，在济青改扩建设计中采用了透水性好、便于运输和安装的塑料排水盲沟。将引黄济青原设计的集水箱变为体积小、成本低、便于运输、安装和更换的逆止式排水器，另外在容易产生淤积的渠段，采用了防淤堵措施。

3）渠道底部增加了排水措施。为确保渠底衬砌结构的安全，在渠底增设了集水和排水系统。为防止排水管出口被淤堵，在济青改扩建设计中采用了防淤堵型逆止式排水器，且对渗漏量小、地下水位较高、易产生扬压力破坏的渠段，直接取消了塑膜防渗并增设了预制混凝土透水板。

3　施工质量控制

3.1严把混凝土原材料及配合比关

运送至工地的每一批水泥，应有生产厂的出厂合格证和品质试验报告，施工单位必须进行复验。骨料表面应洁净，若有裹粉、裹泥或被污染等应清除。各级骨料之间应设隔墙等措施，严禁混放。细骨料应质地坚硬、洁净、级配良好；天然砂的细度模数应在2.4～2.8范围内。拌制混凝土必须使用中性水，或可饮用水。混凝土配合比应采用试验所确定的配合比，并在施工过程中严格控制。

3.2混凝土板集中预制

为了确保预制板的生产质量，每隔一定距离设置一个集中预制场，按照预先试验确定的生产工艺、设计要求的尺寸、抗冻抗渗和强度要求，进行统一生产、养护、运输和管理。

3.3严格按照规范和设计施工

对保温板、排水反滤层、排水盲沟、混凝土齿墙等隐蔽工程的施工，监理工程师到位旁站、巡检，在这些隐蔽工程施工基本完成后召集监理、设代、甲方代表及时验收，合格后方能进行下道工序的施工。坡面和渠底要平整，板与板之间缝隙要均匀、勾缝要密实，养护要及时，切实保证施工质量。

（责任编辑赵其芬）

【中图分类号】TV698

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2015）-06-0017-02

收稿日期：2015-03-26

作者简介：孙庄（1970—），男，工程师