襄屯灌区深填方渠道加固措施与伸缩缝施工工艺

孙秀

(长治市襄屯灌区管理中心，山西长治 046000)

襄屯灌区深填方渠道加固措施与伸缩缝施工工艺

孙秀

(长治市襄屯灌区管理中心，山西长治 046000)

长治市襄屯灌区深填方渠道较多，由于原填方段渗水等多方面原因，易发生冻胀、裂缝、漏水等问题。通过对产生破坏的原因进行分析，讨论了防渗加固原则，研究了填方段大坝加固措施，详细介绍了伸缩缝的施工工艺，重点提出了对伸缩缝采用粘贴土工膜的止水方法，有效地解决了此类问题，为灌区解决深填方段问题找到了有效途径。

襄屯灌区;填方渠道;加固措施;伸缩缝;止水;施工工艺

我国北方灌区中深填方的渠道为数不少，但填方渠道容易因地基不均匀沉陷及渗水而造成冰冻期渠道底部冻胀引发裂缝而漏水严重，进而给输水及渠道造成极大的损失，情况严重者将导致垮塌事故的发生。近年来，国内的一些学者为了预防高填方渠道发生失事破坏，系统分析了可能引起渠道破坏的各种原因，并针对失事原因研究了各种渠道加固处理措施［1］。笔者针对渠道基础土质不稳定渠段的施工，通过工程实际和地质分析，确定了采用非膨胀土换填技术进行处理并详细介绍了非膨胀土土料试验、换填施工流程和施工工序［2］。另外，在高寒地区，伸缩缝是混凝土防渗渠道的薄弱环节，漏水很容易形成集中渗流通道而危及渠道的安全，有学者总结得出了适宜高寒地区不同型式、不同规模防渗渠道伸缩缝填料选择的方法［3］。

长治市襄屯灌区(原长治市后湾水库灌区扩建工程)是山西省“八五”期间的重点工程，总干渠全长约40km，其中有大小填方60多处，这些填方渠道多建于上世纪60年代初，既没有经过地质勘探，也未做专业地基处理，基本上是由当地农民自发铺垫而成的。由于其没有严格控制施工质量，土料质量差，碾压不密实，坝内存在蚁洞、柴草、树叶等易造成管涌的多种隐患。总干渠桩号14+080～14+390段经改扩建后于次年出现了渠底纵向裂缝、边墙基础深陷、止水破坏等现象。后经相关部门多次对该渠底进行过简单处理后，在灌溉运行中仍出现了渠底冻胀裂缝等类似破坏的现象，裂缝宽度约为0．5cm并呈连通状发展趋势。特别是在2010年秋季，当渠道进行冬浇过水时，由于在渠底产生了较高的承压水头且通水时间较长，渠底下部的细沙颗粒或土被承压水从穿过渠底的裂缝中一点一点被带出，最后险些造成垮塌。襄屯灌区为了能彻底解决填方渠道底部冻胀这一难题，会同设计单位实地调查，共同探索解决办法，最终决定应用深填方渠道加固措施与伸缩缝贴土工膜的施工工艺相结合的办法加以解决，取得了较好的效果。笔者对造成填方渠道破坏的原因、实施防渗加固的原则以及取得的效果进行了介绍。

1 造成填方渠道破坏的原因

笔者经过对破坏现场进行调研、运行记录查看、工作人员问询后总结归纳思考认为填方渠道破坏产生的原因如下。

(1)填筑时采用的土料含杂质较多，质量欠佳。经长期运行，在沉降、渠底裂缝、渗水等作用下，造成渠底土料含水量过大，低温时发生冻胀。笔者认为:每年对这一过程的重复是造成填方渠道破坏的主要原因(图1)。

(2)由于填方段是在灌区建设初期由当地农民自发铺垫起来的，受条件限制，未严格控制施工质量，加之日后改扩建时的投资有限，对这些部位没有采取特别的加固措施。

(3)渠帮、渠底基础承载力不一致，从而造成不均匀沉陷(图2)。

图1 渠底裂缝渗水破坏

图2 渠道不均匀沉陷破坏

(4)灌溉期超负荷运行过水也是造成填方渠道破坏的原因之一。

2 实施防渗加固的原则

通过与渠道设计单位协商并实地调查，笔者认为:若要解决填方渠道的冻胀问题，就必须解决渗水问题。为防止填方段发生渗流破坏，所采取的防渗加固措施需要达到的目的是:

(1)增强坝身及坝基的抗渗能力。如采取提高填方段坝身的密实度，适当放缓坝坡等措施，消除坝身和坝基隐患。

(2)加大填方段的坡降，使运行时的水流快速通过。

(3)对填方段应采取前堵、后截、钻孔、铺土工膜的措施以降低浸润线。“前堵”即在填方渠道的出口挖一个截流槽，用混凝土浇筑，使渠内的渗水不能倒流到填方段而破坏其结构;“后截”就是在填方段的进口挖一截流槽，不让渗水水流进入填方段;在渠底铺土工膜主要起防渗作用。

3 对填方段大坝采取的加固措施

针对该渠段破坏产生的原因，结合工程的具体情况，对该渠段进行了加固处理，具体措施为:

(1)先对破坏部位实施开挖，视具体情况把淤泥全部清理掉。

(2)选用粘土或沙壤土并加少量水泥碾压至渠底以下2m处(干容重需达到1．65kg/m3)。

(3)铺筑双反滤层的设计情况见图3，其上再用粘土或砂壤土碾压至渠底设计高程(干容重需达到1．65kg/m3)。

图3 双反滤层铺筑设计示意图

4 针对混凝土渠道伸缩缝采取的施工工艺

填方段加固后，即可在其上修筑渠道(最好修筑钢筋混凝土渠道)，而渠道伸缩缝的施工工艺是渠道防渗中必须解决且目前尚未解决好的问题。在实际工程中，对渠道中已铺衬防渗膜的渠段一般用低标号水泥砂浆填平伸缩缝，以节省费用;对未铺衬防渗膜的渠道，有的也照此处理，其结果因热胀冷缩或不均匀沉陷而导致防渗破坏。后湾水库灌区扩建工程南崖大坝的加固采用混凝土渠道，其伸缩缝采用PT胶泥嵌缝，PVC土工膜防渗，效果非常好。现将其施工方法简介如下。

(1)清洁混凝土缝壁，用钢丝刷刷净缝壁并保持缝壁混凝土呈干燥状态;混凝土面平整，不能有较明显的凸出或凹坑，对于不符合要求的要用高标号砂浆补平抹光，养护好，待其具有一定强度后方可进行下一道工序。

图4 渠道伸缩缝止水示意图

在实际工程中，所产生的裂缝缝宽不规则，有的缝宽达10cm以上。对于这种情况，可先在缝面上用高标号细石混凝土进行修补，将缝宽控制在2～3cm;对于接缝不在同一平面上，但其高差在5cm以内时就不会影响止水效果，这一特点也是笔者研究的伸缩缝止水施工工艺创新之所在(图4)。

(2)在清洁、干燥的缝壁上涂刷冷底子油并风干24h，以保证PT胶泥与缝壁牢固粘结。

(3)粘贴PVC土工膜。上述两道工序准备好后，即可粘贴土工膜。此道工序是整个止水工程的关键工序，必须十分认真地进行，最好选择温度较高的晴天实施。

其具体步骤为:将土工膜剪成合适的宽度，如槽宽20cm，就剪成20cm宽，也可稍窄。在土工膜的正面(毛面)用毛刷涂抹冷底子油，晾干待用，不能曝晒。将PT胶泥切块放入铁锅，用木柴加热，温火加热至120℃化开，温度不可过高，防止烧焦。如粘贴混凝土面气温太低，可用喷灯加热混凝土面，用底子油涂抹即可;把麻袋片撕成条，扎制成直径为2～3cm的麻袋卷，在加热的PT胶中浸泡，沿缝塞紧，并要低于缝顶平面1cm (图4)并注意向两侧缝壁用力，使其与缝壁牢固结合，麻袋卷顶面大体平整。贴土工膜，将加热好的PT胶泥熔液装在带嘴的壶内，同步进行胶泥涂置与土工膜粘贴并进行紧压;如遇胶泥冷却结块，可用喷灯烤化后再贴。粘贴土工膜时还需用简易工具(如小木棍)在分缝处将其压成小U型槽，使之与预先埋置的麻袋卷接触，以适应温度伸缩。若土工膜条长不够，允许搭接，搭接长度为15cm。此工序只要认真做好，就可以达到滴水不漏;粘贴土工膜后，用水泥砂浆把止水槽抹平，待其具有一定强度后即可过水使用。

5 结语

在文中讨论的施工工艺中，PVC土工膜加PT胶泥粘贴防水材料来源广、造价低、适应性强，能够满足水利工程防水抗渗的要求，是替代传统材料的换代产品。该方法止水施工工艺简单、进度快、易掌握，无须特殊工具，只要严格按要求精心操作，就能保证止水效果。该工艺维护方便，易于更新，造价低廉，与橡胶板止水相比可节省投资30%～50%。经过对襄屯灌区多年通水运行实施的观察表明:通过此方法处理填方渠段裂缝、渗水、冻胀取得了良好效果，从而为襄屯灌区解决填方段渠道难题找到了有效、可行的解决办法。文中介绍的止水处理方法是成功的，具有良好的技术与经济效益。

［1］ 屈志刚，申黎平，李明新，等．南水北调中线工程高填方渠道加强措施探讨［J］．人民长江，2013，44(16):63－66．

［2］ 张振华，朱云飞．高填方渠道膨胀土(岩)换填技术［J］．施工技术，2012，41(367):57－59．

［3］ 毛国新，程地琴．高寒地区混凝土防渗渠道伸缩缝填料选择［J］．中国农村水利水电，2008，50(8):117－118，121．

［TV91］;［TV93］;TV52

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1001-2184(2014)01-0090-03

孙 秀(1975-)，女，山西沁源人，工程师，学士，从事水利工程施工技术与管理工作．

(责任编辑:李燕辉)

2014-12-05