小型灌区节水配套改造项目渠道衬砌防渗技术探讨

2021-01-08龙建春谢顺胜

湖南水利水电 2021年4期

龙建春，谢顺胜

（1. 芷江县水利局，湖南怀化 419100； 2. 怀化市水利局，湖南怀化 418000）

芷江县大部分灌区内现有水利设施多建于20 世纪60—70 年代，近年来小（Ⅰ）型和小（Ⅱ）型水库均进行了除险加固处理，运行情况较好。山塘、河坝运行情况大体尚可，但有部分山塘出现坝身漏水、坝体裂缝及淤积严重等情况，需及时处理。灌区干渠基本未衬砌，水毁严重，渗漏量大；渠系建筑物老化严重，存在很多病险；而渠道防渗是灌区发挥水资源潜力，实行节约用水，建立高产稳产基本农田，提高经济效果的重要而有效的技术措施。下面就混凝土衬砌渠道施工技术要点与质量管控进行论述。

1 合理选择渠道断面

广泛推广宽浅式梯形断面渠道，高宽比为l∶1.5，边坡m=0.1 的方案。其主要优点有：

1）渠道的设计水深作为混凝土防渗高度，省去混凝土的安全超高，利用渠堤高代替超高，既省模板，又省清基扩面的衬砌高度，节省用工和建设器材，从而降低工程造价，又能满足输水要求。

2）渠道底宽墙矮，便于施工。为了使渠堤达到标准化、规范化，一般在原渠堤降低0.3～0.5 m，相应增加了渠堤宽度，扩大了施工场地，使进料、浇筑混凝土、器材堆放等能交替进行，加快了工程进度。

3）渠道断面布局合理、结构紧凑、综合使用、少占地，充分利用原渠道有利的条件。施工尺寸容易掌握，块石成型护砌工程量小，给装模插扦带来了方便，混凝土浇筑质量较有保证，渠堤平坦且和混凝土墙顶保持一定的高度，施工平面比较宽阔，外形亦美观大方。

4）渠道底加宽、墙降低，增加了渠床的稳定性能。原渠道由于运行年久，人畜活动影响，自然因素的风化破坏，使渠堤残缺不齐，土质松散，采取削矮渠堤，挖宽渠底，去旧换新，提高了渠床的稳定性。

2 渠道成型标准化，实现直如线、弯如月

渠道清基扩面整理成型是影响混凝土浇筑质量的重要环节，清基扩面是标准渠道建设极为重要的前期工作，又是基础工作，它既能保证混凝土质量，又能保证混凝土墙与底承载土压、水压能力。

1）对原渠道逐段进行划线放祥、裁弯取直；把小弯拉成直线，拉不成直线的改成大弯，能改道缩短的全部改直，减少弯度。合理利用渠道空间，改变了渠道弯曲不齐的状况，减少水量的沿程损失，加快了水的流速，节省了工程造价，并且占地少，利于管理。

2）渠道清基扩面成型分步进行。首先利用渠道内侧边坡定出开挖标准，按要求削成设计坡比，然后在渠道另一侧做块石干砌，断面要过样架。这样既保证成型断面的尺寸，又省去一侧块石干砌，减小了工程量，从而加快了工程进度。

3）加强施工管理，保证渠道成型质量。以2018 年9 月开工的芷江县新店坪镇新京桥村红星灌区主干渠高效节水改造项目为例。施工准备过程中：①对渠道进行原始断面测量（每100 m 测1 个断面），同时做好里程桩。②根据建设单位和监理单位提供的基点高程，对渠道沿线进行高程控制点布置（1 000 m 设1 个控制点），这样就可以分段施工，提高工作效率。③每个施工队做1～2 个整形用的外架及内撑（根据现场确定,每30～50 cm 撑一个）。外架尺寸的确定：渠道设计的净空尺寸+模板厚度+防渗混凝土厚度。外架的作用：用于控制整形后渠道的净空尺寸；既能保证防渗混凝土的厚度又不浪费混凝土。④整形：以直如线、弯如月为原则，对有些地方能够进行裁弯取直的尽量进行裁弯取直。⑤对于土方回填比较多的地方，尽量采用湿土，这样可以预防干土遇水膨胀，导致防渗混凝土开裂的现象。⑥材料：尽量选用干净的原材料，不要用含泥重的原材料，这样可以避免混凝土产生裂缝的现象。

渠道清基成型要严格把好成型质量关，坚持标准化施工，对渠底的软土地基用块石填实，土质好的渠段填土后夯压密实，避免地基产生不均匀沉陷，引起混凝土裂缝；渠堤薄的采用块石浆砌加固，保证渠堤安全。对个别地段外水压力大的，还要铺碎石通道把水引出堤外，渠堤要平整，高矮一致、美观大方，便于管理。

3 按要求严格选择建筑材料

建材的好坏直接关系混凝土强度，关键是选好两种材料：一是选好沙石料。河沙或机械打砂，大都采用青石岩和石灰岩两种，岩石要坚硬，含泥量多的砂和风化岩一律不取用。河沙则需清洗干净。总之，必须选用坚硬无泥的沙石料。二是选好模板撑架是实现渠道弯如月、平如镜的关键。模板选用松板，厚2～3 cm，长2 m，厚了转弯不圆，短了装模不易扳弯。模板板面刨光，用抓钉钉死，拼缝要严，不能用散模板。撑架用4 cm×5 cm 的松木枋做成1∶0.1 标准撑架，这样板面平整，转弯圆滑、渠道断面一致，撑架应由建设单位统一制作标准。

4 掌握施工技巧，过好三关

1）装模关。渠道装模分两种情况：一是直线段装模，把模板用水冲洗于净，擦上洗衣粉水，安装于渠道，用撑架撑牢，两边用石块夹紧，控制厚度6 cm，再用底面斜度与渠道纵坡一致的水准尺在模板顶部校核模板是否达到设计要求。二是转弯装模，把两块模板稍前后错开装好在渠内，两接头不能对齐，以便转弯，用撑架同时固定两块模板一端，逐步向模板另一端排列撑架，距离约50 cm。根据受力的大小分别将撑架锤紧，使模板自动弯成圆弧，使两弧光滑平行。转弯装模操作较复杂，施工难度大，模板装得再好，往往通过浇筑混凝土插扦难免使模板变形，所以，在浇筑完混凝土后重新对模板校正一次，确保渠线圆滑。在墙的顶部，还要装一块与内模平行、等高间距为6 cm、板宽为10 cm 的外模，混凝土浇筑完以后，用镘刀抹平墙顶，这样不但能保证混凝土厚度一致，使墙子整齐划一，而且显得整个渠道融为一体。装模是实现混凝土标准渠道“直如线、弯如月”的关键。

2）配合关。混凝土的配比直接关系到混凝土施工质量。混凝土在配置过程中会影响到混凝土的密实性，而混凝土的密实性会直接影响到施工渠道的施工质量。渠道混疑土标号采用150#，水泥、河沙、碎石配合比为1∶3.5∶5.2（重量比），机械打砂的水泥、砂配合比为1∶8，水灰比根据砂石料的含水量和晴雨天确定，拌和好的混凝土以“抓紧成坨、丢地散花”为准。在配置过程中，水灰比偏大，混凝土过稀，会产生麻面，混凝土的稳定性和强度降低。反之，水灰比偏小，则会造成相关材料的浪费。为搞好配合比，做到级配准确，则按每一包水泥（50 kg）进行配料，每处工地制作体积固定的配料桶，若为河砂，则一包水泥分别配备0.115 m3（河沙）、0.149 m3（碎石）的固定料桶各一个；若为机制砂，则配备0.25 m3（机制砂）一个，确保级配准确无误。

3）拌和、浇筑关。混凝土施工是衬砌混凝土技术施工中的重要部分。施工流程是先进行坡面施工，然后是坡地施工，最后是压顶施工。实际施工过程中，施工流程和顺序不能颠倒，按照正常施工流程来进行施工可以保证浇筑的完整性和全面性，防止重复浇筑或漏浇。浇筑混凝土过程中还须注意几点：

①混凝土拌和必须注意各个环节的操作程序，以保证工程质量，对河水兑水泥干拌1 次，又加碎石干拌2次，再浇水拌和5 次以上，三干五湿，机械打砂二干六湿。

②浇筑混凝土前应检查模板各部位尺寸是否正确，撑架是否牢固，板缝是否填塞，板面是否平整、洁净和湿润，符合设计标准才能浇筑。

③伸缩缝的设计间距，每6 m 设一道伸缩缝，必须三面连通成一线，宽3 cm、深6 cm，缝中采用水泥、砂子、锯木粉砂浆浇满比例为1∶3∶4，再用锓刀抹平。

5 拆模及养护

混凝土浇筑完成后需要开展的工序便是拆模和养护。模板的拆除必须要在混凝土初步凝固后由专业人员拆除。在拆除模板之后要及时进行养护，首先是保温处理。施工期在夏天的话，可在表面覆盖湿草、麻袋等，定时浇水，避免混凝土表面过于干燥，保持相对湿度在90%以上，防止出现烧坏混凝土的情况；养护时间至少要2～3 周。在冬天低温下施工覆盖轻质材料，可有效防止混凝土冻坏。