渠道防渗混凝土施工质量控制技术研究

谢玥光

(中国水利水电第九工程局有限公司，贵阳，550081)

1 工程概况

黔中水利枢纽工程位于贵州中部黔中地区、云贵高原苗岭宽缓山脊、两江分水岭河源地带、岩溶峡谷山区，涉及贵州3市(贵阳、安顺、六盘水)1州(黔南自治州)1地区(毕节地区)的10个县(区)和贵阳市区、安顺市区。工程以灌溉、城市供水为主，兼顾发电等综合利用，为改善当地生态环境创造条件的Ⅰ等大⑴型水利枢纽工程。工程全部建成后可解决黔中地区7县49个乡镇4.34万hm2农灌用水、5个县城和36个乡镇供水、农村41.8万人和36.4万头牲畜饮水，及贵阳、安顺城市供水，总净和毛供水量分别为5.55亿m3和7.67亿m3。

本标渠道工程共5段，全长1751m(含渐变段长147m)，其中最长明渠长1164m。渠道主要为半填方渠道、山区傍山渠道，渠道断面型式为矩形断面，底宽为4.65m～4.7m，渠道净高度4.65m～4.7m，渠顶外侧设2.0m、内侧设1.0m的平台。渠道断面开挖采用控制爆破开挖，渠道外侧基岩以上或填方段的内侧挡墙采用C10混凝土砌毛石(总干14+812～14+855、15+142～15+210渠道挡墙用C15混凝土)，渠道开挖过程中如遇溶沟、溶槽、断层破碎带以及局部坍塌采用C10混凝土砌毛石回填找平后浇筑渠道C10防渗混凝土。填方段内侧挡墙平台最小宽度为1.0m，挡墙以外需设渠顶或渠外排水沟。

渠道衬砌混凝土采用C10抗裂纤维混凝土(一级配细石混凝土、抗冻等级F50、抗渗等级W6)初衬防渗，外掺纤维0.9kg/m3，渠道防渗初衬混凝土高于设计水深0.5m。渠道衬砌每隔8m设置一道伸缩缝，渠底纵向设两道伸缩缝，伸缩缝缝宽2.0cm，缝内充填无毒性双组份聚硫密封胶。

2 施工布置

2.1 交通条件

本工程位于六枝特区岩脚镇，施工交通较为方便，六枝至梭嘎乡的公路经过李家寨到王家寨之间的明渠。场内总干7号公路、总干8号公路、总干9号公路均能到达明渠施工区。

2.2 施工供水

明渠施工规划有3个取水点，分别为老坡底水库、民乐村和草地坡。

2.3 施工供电

明渠施工用电接入点为岩脚镇老卜底村、王家寨村、杨家坝村的10kV施工用电接入点。

2.4 混凝土供应

明渠施工混凝土供应与隧洞混凝土施工结合进行，按明渠段及相应的隧洞所需混凝土进行规划布置。主要由3个拌和系统拌制，每个混凝土系统的生产能力均为25m3/h。

王家寨隧洞出口到蜂子岩隧洞进口之间的明渠混凝土，由总干6号施工营地的2#拌和系统拌制。

蜂子岩隧洞出口到杨家坝1#隧洞进口之间明渠混凝土，由总干7号施工营地的3#拌和系统拌制。

杨家坝1#和2#隧洞之间明渠混凝土，由杨家坝1#和2#隧洞之间的4#拌和系统拌制。

杨家坝渡槽与草地坡渡槽之间明渠混凝土，由杨家坝1#和2#隧洞之间的4#拌和系统拌制。

3 渠道施工方法

明渠施工分三个独立的工作面、由三支施工队伍结合隧洞施工、渡槽施工进行。

1#工作面：李家寨隧洞出口到王家寨隧洞进口之间的明渠。

2#工作面：王家寨隧洞出口到杨家坝2#隧洞进口之间的3段明渠。

3#工作面：杨家坝渡槽与草地坡渡槽之间的明渠。

各段渠道开挖均分渠道沟槽以上部分及渠道沟槽开挖两部分。施工临时道路形成后，先进行渠道沟槽以上部分的开挖，利用渠顶高程作为沟槽以上部分开挖的积渣平台，并兼施工临时道路。待沟槽以上部分开挖完成后，再进行渠道沟槽的开挖。

渠道开挖采取自上而下分层，浅孔少药量控制爆破的方式进行施工，用人工辅以1.0m3反铲挖掘机挖装，5t自卸汽车运输至指定渣场。不良地质段的支护施工紧跟开挖进行。

渠道混凝土就近采取本标布置的混凝土拌和站拌制，3m3罐车水平运输，人工配合HZW500型扒杆吊机或人工手推车入仓。渠道的每个浇筑段按先边墙后底板的顺序施工，直线段渠道边墙混凝土浇筑采用行走钢模台车进行，渠道的渐变段、平面转弯段等部位采用脚手架钢管组合钢模板进行浇筑。

4 渠道防渗混凝土渗漏的主要成因

在渠道防渗混凝土衬砌施工中，引起渠道防渗混凝土渗漏的原因多种多样，关系也较为复杂，主要因素包括以下几个方面：

(1)渠道断面形式选择不当，造成渠道防渗混凝土渗漏。

(2)渠道基础处理存在问题，造成渠道渗漏。

(3)模板施工存在问题，造成渠道渗漏。

(4)渠道混凝土衬砌的原材料质量要求控制不严格，出现问题，造成渠道渗漏。

(5)渠道混凝土在运输、浇筑过程中出现问题，造成渠道渗漏。

5 渠道防渗混凝土施工质量控制的主要方法

混凝土渠道衬砌出现的渗漏原因是多方面的，要预防渠道衬砌中渗漏发生，应该从渠道混凝土衬砌的各项施工原材料、施工工序、施工工艺进行规范、严格的质量把关，在施工过程中通过严格的质量监督和控制，保证渠道混凝土防渗的功能和质量，进而防止混凝土衬砌渠道渗漏问题的发生，使混凝土衬砌渠道渗漏问题得到有效的预防和控制。针对上述几种导致渠道渗漏的原因，施工过程中采取如下措施控制施工质量，预防渠道渗漏发生。

5.1 选择合理的渠道断面形式

黔中枢纽工程渠道结构形式采用矩形断面，克服了以往梯形断面形式的不足。矩形断面具有整体性好，强度高，各部位受力较均匀，产生裂缝少，施工勾缝少，断面尺寸小，占地少，施工方便，防止冻涨效果好等优点。矩形防渗渠道，采用单层护面衬砌，在板与板之间设横向或纵向连接缝，自成一体，可有效地增加强度，防止冻涨、伸缩破坏。在防渗渠道顶部设有30cm×30cm的排水沟，可有效地防止雨水及其他水流冲刷、浸泡渠基，影响基础结构，破坏渠道。通过选择合理的渠道结构形式，大幅度提高了渠道防渗混凝土施工的质量。

5.2 做好渠道的基础处理

基础处理是防渗渠道的根本，做好渠道的基础处理，可以减少渠道防渗体裂缝，避免渠道因基础沉陷、变形、移位而破坏防渗体，进而导致渠道渗漏。黔中枢纽渠道工程在设计阶段选择渠道线路时，就采取尽量避开湿陷性、膨胀性粘土、软弱土层及地下水位高的不良地段，选择质地坚硬、节理裂隙不发育、软弱夹层较少的岩石基础。施工过程中，根据不同的地形和地质情况，因地制宜，采取正确合理的渠道衬砌基础处理方式，保证渠道基础稳固、承载力满足要求。开挖过程中，严格按照设计尺寸和高程开挖到位，查看基础情况，进行地基承载力实验，如果承载力不满足设计要求，采取相应措施进行处理。黔中枢纽渠道工程标准断面4.6m×4.6m，当前采用C10混凝土砌毛石，对承载力要求不高，承载力≥100kPa即可满足要求。基础不满足要求主要的处理方式采取换填、回填、浇筑混凝土处理三种方式。针对土质基础较多，承载力70kPa～90kPa，采取粘土结合碎石进行基础换填，按照设计要求进行整平和夯实，使承载力满足要求；针对大部分为松土、松渣，承载力50kPa～70kPa，施工过程中采取将软土、松渣挖除，超挖部分采用C15埋石混凝土回填进行基础处理，保证施工质量；针对存在地下涌水、渗水较多，基础处于湿润状态，承载力30kPa～50kPa，施工过程中采取扩大基础下挖，浇筑钢筋混凝土进行回填，主筋采用φ25热轧带肋钢筋，箍筋采用φ16热轧带肋钢筋，混凝土采用C25混凝土，二级配。使基础形成一个整体，承载力满足设计要求，确保施工质量。除此之外，还应做好必要的临时性的排水设施，确保渠道混凝土衬砌的基础符合施工要求，提供良好的施工条件，保证干作业面。通过基础强化处理，黔中枢纽渠道工程基础承载力均满足要求，为保证渠道防渗混凝土衬砌施工质量创造了基本条件。

5.3 严格控制模板施工质量

渠道衬砌模板通常采用木模和钢模，选用的过程中一定要确保模板的刚度、强度满足施工要求。由于钢模具有利于散热且不易变形等特性，黔中枢纽渠道工程优先选用定型组合钢模板，在模板施工过程中，首先，根据衬砌混凝土过程中荷载分配，对模板的刚度、强度能否满足施工要求进行验算，确保施工过程中不产生荷载变形，影响混凝土浇筑质量；其次，渠道衬砌模板的安装，支撑选择在稳固的地基上，并保证足够的支撑面积，以防止模板的倾覆和滑动，保证模板支撑稳定、牢固，防止滑动及震动错位；再次，模板的拼装做到严密而准确，模板面平整，模板缝隙按照要求进行封堵，确保不出现漏浆现象，模板安装允许出现的尺寸偏差值，不得超过规范值，安装前，由测量人员进行测量放样，确定安装位置，安装结束准备浇筑之前，再由测量人员进行复核和校正，确保安装到位无偏差，保证混凝土结构尺寸及质量满足要求；最后，模板要保持干净、整洁、无锈，施工之前用清水冲洗干净，并涂抹质量合格的脱模剂。同时，周密考虑相邻混凝土衬砌施工的整体性，尽量减少相邻混凝土衬砌施工的时间间隔，避免出现相互约束等问题，引起渗漏。模板拆除按照规范要求进行，确保防渗混凝土强度满足脱模要求方可拆除，拆除过程中小心、谨慎，避免因磕碰、擦划，影响防渗混凝土结构及功能。黔中枢纽渠道工程施工，通过严格控制模板施工质量，大大降低了渠道渗漏发生的可能。

5.4 严格控制原材料的质量

水泥、粉煤灰、外加剂是黔中枢纽渠道衬砌施工的主要材料，根据工程的具体情况，在原材料使用时优先选用知名、信誉度高的生产厂家。水泥、粉煤灰在运输和存放过程中应采取防水、防潮等措施，存放在专门库房，底部用枕木垫离地面50cm。原材料进场应有质量合格证明和生产厂家检验证书等，使用前由实验人员抽样检验，各项指标检验合格方可投入使用。砂石骨料是混凝土强度的主要来源，其质量的好坏，直接影响混凝土衬砌施工的质量。因此，在施工过程中，检查砂石骨料表面是否保持清洁，如有裹粉、污染、裹泥等采用水冲洗清除。针对中砂，除控制其他指标外，重点控制细度模数和含泥量两项指标，确保其在规范允许范围之内，方可使用。碎石结合施工配合比和现场施工需求合理选择级配，严格控制碎石粒径，避免超径、逊径，不断优化生产系统，保证骨料质地坚硬、清洁，含水率保持稳定，石粉、杂质等含量均控制在规范允许的范围内。混凝土施工配合比，必须满足设计技术要求和现场施工需求，在配料前应对砂石骨料进行含水性试验，并结合检测的含水率对现场施工配合比进行调整，控制施工用水的掺量，确保混凝土和易性满足施工要求。黔中枢纽渠道防渗混凝土施工严把原材料质量关，从源头上对防渗混凝土衬砌的质量进行了控制，避免了因原材料质量问题造成渠道防渗混凝土出现渗漏，影响施工质量。

5.5 严格控制混凝土浇筑工序

温度是直接影响混凝土质量的重要指标。黔中枢纽渠道防渗混凝土衬砌过程中对浇筑温度进行了严格的管控。夏季，温度在28℃以下进行浇筑，浇筑当天选择温度适宜的时间段进行浇筑，并结合温度、运距、入料时间对施工配合比进行调整，浇筑过程中采取冷却骨料、施工用水、预埋冷却水管等措施进行散热；冬季，温度在5℃以上进行浇筑，施工要采取预热施工用水、覆盖棉被等保温措施，防止较大的内外温差，使防渗混凝土产生温度裂缝。

黔中枢纽渠道直线段的边墙混凝土浇筑采用行走钢模台车进行，渠道底板混凝土浇筑设置两端模。为防止混凝土运输车在渠道底板行走破坏渠道底板混凝土，渠道的每个衬砌段按先浇筑边墙混凝土后浇筑底板混凝土的顺序进行施工，施工过程控制：

(1)备料及混凝土拌制，根据浇筑仓面体积计算混凝土工程量，备齐所需原材料，保证质量合格。在配料前应对砂石骨料进行含水性实验，并结合检测的含水率对现场施工配合比进行调整，控制施工用水的掺量，确保混凝土和易性满足施工要求。搅拌时间控制合理，不宜过长，也不宜过短。

(2)运输：选择距离较近、路面平整施工道路进行运输，交通状况不佳时，安排专人疏导指挥，确保运输畅通无阻。

(3)入料：边墙浇筑采用人工配合HZW500型扒杆吊机垂直吊运，人工入仓；底板浇筑采用人工手推胶轮车入仓。合理的分层、有次序的投料，有利于施工振捣，不会出现冷缝。

(4)振捣：采用附着式振捣器进行振捣密实，卸料入仓后及时振捣，不以振捣代替平仓，振捣均匀、合理，避免人为的漏振或过振，确保混凝土密实，无蜂窝、麻面、空洞。

(5)养护：混凝土浇筑完成后立即用原浆进行收面。混凝土初凝后，待强度达到规范允许的范围时再进行拆模。混凝土养护是提高防渗混凝土质量必不可少的环节。夏季施工混凝土养护，表面用湿草帘、麻袋等轻型材料覆盖，人工洒水养护，相对湿度应该达到90%以上，对防裂、防渗漏有很好的效果，特别是温度较高时，增加人工洒水强度，精心养护；冬季施工混凝土养护，采取保温措施，收面结束立即用塑料薄膜覆盖并在其上部加盖棉被进行养护。

通过严格控制防渗混凝土浇筑施工的各道工序、工艺，黔中枢纽渠道防渗混凝土施工过程中未发生渗漏问题。

6 结论

做好渠道混凝土防渗施工是提高输水能力、抗冲能力、节水灌溉、节约水资源的有效途径。防渗功能的正常发挥直接关系到渠道的功能、质量及使用价值，本文通过合理的分析与论证，针对施工过程中经常出现的问题，结合黔中枢纽渠道施工全过程质量控制实例，分别给出相应的防范措施与方案。经分析与论证，通过严格把好渠道防渗混凝土衬砌施工材料、施工工序、施工工艺的质量关，按照设计和规范要求做好施工前、施工中、施工后的质量监督与控制，渠道防渗混凝土渗漏问题的发生是可控的、可避免的，在提高渠道防渗的功能、降低渗漏发生的可能技术上是可行性的，效果是显著的，意义是重大的。