铁山灌区渠道衬砌修复技术分析

关键词：渠道衬砌;破坏;修复技术;铁山灌区

1 引言

在灌区工程中，渠道长期运行会造成衬砌结构的老化，引起表层混凝土的裂缝、脱落和孔洞等诸多病害，严重涌向渠道输水功能的良好发挥。渠道衬砌边坡破坏是一个复杂而多变的问题，对于已发生破坏的衬砌结构，应针对衬砌结构破坏情况，采取有针对性的修复措施，本文主要围绕此展开详细分析。

2 渠道衬砌破坏概述

随着城市发展对水资源的要求越来越高，我国水资源时空分布不均导致水资源短缺的影响日益突出，各种灌区工程相继兴建。在灌区工程中，广泛采用了明渠输水，采用衬砌结构来防渗降糙。目前，从衬砌结构的材料来看，我国主要采用混凝土、砌石、膜料等，而在这些众多的材料中，以混凝土刚性衬砌的应用最为广泛。混凝土衬砌断面形式主要有梯形、小“U”形、弧形坡角梯形等，其中以采用梯形断面居多。

渠道衬砌结构以“防渗降糙”的功能为主，结合已有资料对典型渠道衬砌结构破损类型进行分析，结果表明衬砌结构破坏可以分为两大类：第一类是由于地下水顶托导致衬砌隆起的扬压破坏，破坏部位多出现在水位变化区附近，一般位于水下第一、二块衬砌板交界处 ，这种破坏模式对渠道的安全运行有一定影响，为亟需治理的主要破坏型式;第二类为冻胀和冻融侵蚀破坏。此外，还有输水量突变、通信光缆未按规定深度穿越、渠底排污廊道排水不畅、路面积水冲刷、特殊土渠坡失稳等原因导致的衬砌结构破坏。总的来说，渠道衬砌破坏原因是多方面的，衬砌修复时，在材料选择、过程控制、后期处置等方面应全面把握，尽可能增强混凝土抗冻融剥蚀能力，保证衬砌混凝土的耐久性。

3 铁山灌区输配水概况与渠道衬砌修复面临的问题

3.1输配水概况

铁山灌区输配水工程以新墙河为界，分南、北两灌区布置，南、北两灌区又分别以南总干渠和北总干渠为主脉，向下连接分干渠和支渠，其中南、北2条总干渠，总长84.66km;7条分干渠，总长94.3km;主要支渠 70条，总长569.089km。引水隧洞、渡槽、倒虹吸、节制闸、分水闸、泄洪闸、涵管、桥梁等骨干渠系主要建筑物3277座。

3.2渠道衬砌修复面临的问题

历年的续建配套建设中对灌溉渠道均采取哪里渗漏修哪里和哪里出险修哪里的模式，同时在制定修复工程方案时未能全面考虑铁山灌区实际运行情况，仅采用常规方式，例如渠道衬砌修复工程中历年续建配套建设均采用直接在渠道结构断面上浇筑混凝土或铺装六方块方案，但根据铁山灌区运行管理统计数据，铁山灌区总干渠衬砌常见的衬砌破损主要出现在矩形渠道侧面衬砌与底板交界处至侧面衬砌斜长1/3间区域（俗称“掉脚”），如下图1所示为总干渠衬砌破损示意图。

4 铁山灌区渠道衬砌修复技术的应用

4.1渠道衬砌修复工程

根据《关于抓紧组织修改完善报送“十四五”大型灌区续建配套与现代化改造实施方案的通知》中的相关要求，本次设计紧抓制约灌区灌溉的关键节点，确定在“十四五”期间内优先实施：

（1）结瓜水库灌溉渠道：兰桥水库灌溉渠道衬砌修复2.5km，东风水库灌溉渠道衬砌修复3.5km，48座小型结瓜水库灌溉渠道衬砌修复共4.8km。

（2）总干渠渠身渗漏修复8.44km、混凝土衬砌修复32.157km、渠道上部边坡崩塌处理1.765km。

（3）分干渠混凝土衬砌修复7.537km、渠道上部边坡崩塌处理0.2km。

（4）支渠混凝土衬砌修复12.597km。

4.2渠道襯砌修复方案

经方案比选，本次铁山灌区渠道衬砌修复采用C25现浇混凝土结构形式。衬砌厚度根据渠道流量大小确定，具体如下表1所示。

4.3渠道衬砌修复技术的应用

渠道工程主要为南、北总干，各分干及支渠渠身处理、衬砌修复及渠道边坡险情处理工程。

（1）土方开挖

干渠/支渠土方开挖部分采用1 m³/0.6m³反铲挖掘机开挖，就近直接用于渠道自身回填;部分采用1 m³/0.6m³反铲挖掘机开挖， 8t/3.5t自卸汽车运输，部分直接用于道路或自身回填，部分堆存于建筑物附近用于建筑物土方回填，多余部分运至弃渣场弃渣，部分难以修建沿渠道路的渠段或不具备机械施工条件的渠段，则采用人工施工为主的方式。

（2）砼衬砌拆除

干渠/支渠砼拆除主要为衬砌砼拆除，采用液压破碎锤拆除为主，1m³/0.6m³反铲开挖，部分就近用于运维道路填筑，多余部分装8t/3.5t自卸汽车运至弃渣场弃渣。

（3）土石方填筑

土石方填筑料优先利用开挖料，不足部分从料场取料，由于填筑面多较窄，填筑采用人工配合反铲挖掘机铺料，蛙式打夯机压实的施工方法;部分支渠难以修建沿渠道路或不具备机械施工条件的渠段，则采用人工铺料、蛙式打夯机压实施工方法。

反滤层填筑料由自卸汽车运至现场，人工铺料并压实。

（4）混凝土浇筑

渠道工程混凝土主要为渠道衬砌混凝土，压顶混凝土，拱板及拱座混凝土、框格梁混凝土与边坡截水沟混凝土。

干渠及支渠砼采用HZ35拌和站集中拌和，3m³搅拌车运输至附近，拱板及拱座砼、框格梁砼采用塔机吊3m³吊罐吊运入仓，压顶混凝土直接入仓，衬砌砼采用溜槽入仓。部分支渠难以修建沿渠道路的渠段，采用3m³搅拌车将混凝土运至附近后，卸入电动翻斗车运输后转人工挑运经溜槽入仓。

模板采用定制钢模板，砼采用跳仓法浇筑，插入式或附着式振捣器振捣密实。

（5）锚喷支护

岩石边坡崩塌段需進行挂网喷锚，喷混凝土采用5m³/h砼喷射机干喷法施工。锚杆采用风钻钻孔，安装采用先注浆后插杆的施工方法。

（6）预制块混凝土

部分渠段渠道渠堤外边坡采用预制砼块护面。砼预制块在预制场集中预制，达到强度后即可拆模，装农用车运输至砌筑渠段，砌筑用砂浆采用砂浆拌和机现场拌制，人工挑运，人工砌筑。

5 结语

综上所述，基于灌区长期运行背景下，展开渠道衬砌修复加固研究具有重要意义。此次铁山渠道工程在吸取往期修复工程的不足，决定采取衬砌结构优化、砼衬砌拆除与重新浇筑的方法，取得了良好的加固与止水效果。值得注意的是，渠道衬砌结构的老化和病害原因复杂，影响因素众多，不仅要重视新材料和新工艺的研究开发，还应该加强渠道的日常维护管理。只有如此，才能有效避免输水渠道老化、病害的负面影响，使有限的水资源发挥出应有的价值。

参考文献：

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作者简介：贺昆海（1989-），男，湖南娄底人，工程师，硕士研究生，工作，方向：灌区现代化改造。