试析防渗渠道的施工常见问题

2015-08-19王荣幸南京明瑞建设集团有限公司

河南水利与南水北调 2015年18期

□王荣幸（南京明瑞建设集团有限公司）

0 前言

在农田水利系统的建设中，渠道可以为水资源的输送提供必要的支持与保障。通过渠道输送水资源，能够满足水利资源远距离、大范围调度的要求，在提高水资源综合利用率方面有着非常重要的意义与价值。渠道工程的建设质量将直接对防渗水利资源的调配效果与水平产生影响。但在一些特殊地段，如湿陷性黄土地区，防渗渠道工程施工中会存在一定的问题，影响渠道施工的顺利开展。文章结合实例，分析防渗渠道施工中常见的问题，并提出相关的应对措施。

1 工程概况

汤山防渗渠道位于南京市城区以东，距离南京市城区距离为30km，防渗规划灌溉作用面积为1400hm2，渠道总长度38.70km。

工程项目建设的主要目的是：根据本防渗在灌溉方面的新要求，对防渗内的主要干渠、支渠进行新建，同时合理开展干渠新建工作，进行配套项目改造，通过以上施工，促进本防渗内农业基础设施条件的改善，优化防渗水资源利用率的，对防渗农业种植结构进行调整。本阶段规划方案中，建设阶段为2013年12月28日至2014年6月30日，共计划实施高效节水面积1400hm2，水利配套设施项目有：灌溉泵站5 座，水闸3 座，滚水坝1 座，整治河道2.56km，防渗渠道38.70km 等，项目总投资为3210 万元。

2 地质条件特殊性

渠道工程施工现场黄粘土分布范围广，且土体厚度较大的，黄粘土存在的湿陷性特点是影响本工程施工的最主要地质问题。已有的研究中显示，对于成因不同并且深度的不同的黄粘土而言，其湿陷性特征的表现也有一定的差异性。根据工程前期勘察阶段所得到的相关数据，主要分布为大厚度原生黄土，同时两条大冲沟底部也可见部分此生黄土。在其他小冲沟位置，次生性黄土覆盖于原生性黄土之上，厚度多在2.00m 以内。

图1所示为本防渗渠道工程所处区域内原生黄土湿陷性变形系数与至地表深度之间对应关系的曲线图。根据图1来看，本区域内，随着黄土深度的不断增加，与之相对应的湿陷性系数有逐步降低的趋势。根据规范，在200kPa 的标准压力作用之下，本区原生性黄土地表以下15.00m 范围内所对应的湿陷性系数取值在0.02～0.59 范围内，可评定为弱—中等湿陷性黄土，原生性黄土地表以下15.00m 上所对应的湿陷性系数取值在0.04 ×10-1～0.07 ×10-1范围内，可评定为非湿陷性黄土。根据地质条件的特点进一步展开对防渗渠道施工问题的研究工作。

图1 原生黄土湿陷性变形系数与至地表深度对应关系曲线图

3 施工中常见问题及应对措施

3.1 渠道底部塑料薄膜铺设中存在问题

干渠衬砌工程按照设计要求，干渠底下方60.00cm 位置需要铺设塑料薄膜，铺设厚度控制为0.20mm。在塑料薄膜铺设前，首先需要应用机械化方式对渠道底部土方进行开挖，然后人工进行平整。塑料薄膜铺设时按照水流方向铺设，通过滚放方式实现，薄膜搭接长度为30.00cm。在渠道底部塑料薄膜完成铺设以及搭接作业后，于干渠底部进行土方回填以及压实操作。但在实际操作中发现塑料薄膜有严重变形收缩问题，直接对塑料薄膜的铺设效果造成了不良影响。

通过施工人员本工程现场条件的分析，认为出现此问题的主要原因是：在渠道工程中，节水改造环节土工薄膜铺设过程当中，其施工宽度是以渠道工程净宽为标准进行计算的。然而在实际施工过程当中，虽然渠道底部以人工方式进行了平整处理，但渠道底部土方仍然存在起伏波动的问题。同时，受到地区湿陷性黄土地质条件的影响，部分渠段内底部有大量淤泥质土，在渠道底部土方回填过程当中，塑料薄膜容易受压变形并产生收缩。

为了解决该问题，渠道工程施工过程当中，采取了如下几个方面的措施来应对：首先，在施工过程当中，对塑料薄膜的铺设进行严格控制，薄膜铺设前安排专人检查其是否干燥无水，同时将塑料薄膜与支持面贴紧，充分排除下方对多余空气；其次，在渠道底部土方回填的过程当中，需要自一段逐步过渡至另一端，在排除明水以及空气的同时，避免塑料薄膜下出现杂物而造成悬空或褶皱的问题。

3.2 渠坡坡脚塌陷问题

随着施工进程的开展，部分渠段出现混凝土护坡下部第一行板塌陷的问题。受到此因素的影响，导致的渠道坡脚位置纵向接缝中出现明显裂缝，在渠道工程运行后，渠水可能会通过这些裂缝进入混凝土板材下方，在冬季低温条件下出现冻胀现象，最终破坏渠坡结构的完整性，对渠道的正常运行造成不良影响。

在防渗渠道改造项目中，渠道底部两侧分别设置浆砌石混凝土封顶齿墙，在齿墙砌筑环节中，为了方便施工，直接在齿墙与坡脚连接的位置开挖工作面，在齿墙砌筑作业完工后，由于本区域内的空隙较小，因此土方回填与夯实作业难度较大，容易造成土方回填不密实的问题，受到土方沉陷的因素影响，导致坡脚第一行衬砌预制板极易发生塌陷问题。除此以外，施工过程当中，现场作业人员缺乏管理经验，在土方回填阶段中没有执行严格的质量控制措施，也是导致渠坡坡脚塌陷的主要原因之一。

为了解决该问题，在渠道工程施工过程当中，采取了如下几个方面的措施来应对：首先，在渠道工程基础齿墙进行砌筑作业的过程当中，严禁在靠近坡脚的一侧预留施工作业面，以免坡脚超挖对后续工序的施工造成影响；其次，在渠道土方回填的过程中做好监督控制工作，安排工作人员专门负责使用铁锤等工具进行分层夯实，确保土方回填密度符合要求。与之相对应的土方分层夯实操作图如图2所示。

图2 土方分层夯实操作图

3.3 渠坡横向伸缩缝两侧衬砌板冻胀问题

渠道衬砌环节施工过程当中，渠坡每间隔12.00m 需要设置一道横向伸缩缝。伸缩缝设计标准为6.00cm 厚度，底层为砂浆层，厚度为2.00cm，中间层为沥青胶泥层，厚度为2.00cm，上层为砂浆层，厚度为2.00cm。在冬季低温条件下，渠坡横向伸缩缝两侧衬砌板存在冻胀破坏的可能性。

产生问题的原因主要是施工过程当中，因施工方案不合理，导致沥青胶泥层的胶泥填量没有达到设计要求，同时砂浆使用量高，原料标号高，造成伸缩缝强度过高，也是导致衬砌板出现冻胀问题的主要原因。

为了解决该问题，在渠道工程施工过程当中，首先对设计方案进行合理改进，具体是对伸缩缝设计方案进行合理优化，原方案中底层砂浆层替代为油毡，中间层设置为沥青胶泥层，上层维持铺设2.00cm 厚度砂浆层。改进方案中，一方面降低了砂浆层的铺设厚度，减少了砂浆的使用量，另一方面，将胶泥层厚度自原方案的2.00cm 提高至4.00cm，从而提高沥青胶泥填量。与此同时，砂浆标号自原方案中的M10 下降至M7.5，避免因伸缩缝强度过大而造成的衬砌板冻胀问题。