大（1）型水库渠道运行期沉降变形成因及维修处理方法

孔丽

（新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 伊宁 835000）

1 工程概况

某大（1）型水库渠道工程2010 年4 月全面投入运行，具有线长、点多、面广的特点。渠段地貌有冲积平原区、黄土堆积区、冲洪积砾质平原区，结合地理因素和地质条件，渠道涵盖了挖方渠段、填方渠段及半挖半填渠段。运行11 年间，渠道不同程度地发生过内边坡沉降及渠底沉降，对工程运行安全产生一定不利影响。本文所分析的沉降段位于该工程中部位置，属挖填结合部位，自2017年4 月开始，工程管理方对该沉降段每季度进行一次跟踪测量，期间沉降数据均无较大变化。2020 年9 月开始，徒步巡检时发现渠道内边坡及渠底发生大面积沉降，随即展开工程维修。

2 沉降产生的原因

2.1 渠道渗流

该工程渠道断面大，设计流量大，承载水量多，对渠道基础产生压力较大。渠道或多或少存在渗流情况，在渗流过程中，渠堤骨料中的细颗粒砂石被渗水裹挟，长期以来，致使剩余大颗粒砂砾石之间密实度增加，形成空腔，进而导致渠道发生沉降变形。

2.2 衬砌破坏

渠道衬砌被破坏主要有两个原因：一是由于渠道运行年限长，水流对勾缝及混凝土板承载冲击力大，日积月累，导致内边坡及渠底板衬砌存在破损现象。二是由于内边坡树木清除不及时，植被根部生长导致勾缝脱落、土工膜破坏。这两个因素导致水流对土工膜进行深入冲刷，致使土工膜破损，发生渠道渗流，进一步导致渠道沉降的发生。

2.3 其他因素

渠道工程面向社会、面向群众，对于封闭不完整的渠道，社会车辆进入渠道保护范围并在渠堤行驶，特别是大型运输车辆载重过大，对渠堤造成较大负担，长时间以来，对渠堤基础进行进一步压实，超过渠堤承载重量后发生渠道沉降现象。

3 沉降维修处理方法

3.1 沉降段测量工作

该工程管理部门每季度利用沉降观测掌握沉降段的变化情况，当发生较大变化时展开维修处理。根据实际情况，该测量段共计312 m，按照疏密结合设置22 个沉降变形观测点位，结果见图1—3。根据多次测量成果显示，沉降段右岸2020年3月最大沉降为27.5 cm，2020年10月1日最大沉降为38.3 cm，沉降差10.8 cm；左岸2020年3月最大沉降为21.0 cm，2020年10月1日最大沉降为25.2 cm，沉降差4.2 cm；2019年9月渠底最大沉降为21.0 cm，2020 年渠底最大沉降为36.5 cm，沉降差15.5 cm。以上数据显示该沉降段右岸、渠底出现沉降发展趋势，左岸也有轻微沉降，但基本处于稳定状态，变化不大。

图1 渠底沉降数据对比

图2 渠道右岸沉降数据对比

图3 渠道左岸沉降数据对比

根据历年测量数据比对，2019 年及2020 年前两季度沉降变形趋势较平稳，渠道沉降量在2020年6 月进行测量后较之前的沉降量有进一步发展趋势，为保障渠道运行安全，该工程管理部门结合工作实际，在渠道停水后对该沉降变形段渠底及渠道右岸沉降部位进行维修处理。

3.2 开展维修处理

该工程管理部门联合工程维修队伍以沉降测量数据为基础，结合现场实际情况对维修区域进行划分，确定维修范围，根据维修范围大小，维修队伍确定维修人数及维修设备，进而开展维修处理工作。

3.2.1 排空渠道余水

由于渠道发生沉降，沉降段的余水无法自行排空，需采取人工排水措施对余水进行排空，便于后续开展施工，排水方式主要采取上下游布设围堰结合水泵抽水的方式进行，就近利用土石料制作围堰，防止上游水流继续在沉降段蓄积。同时，利用水泵对余水进行抽离，待余水完全排空后正式展开施工。

3.2.2 衬砌拆除

对渠道右岸维修范围内的混凝土板进行拆除，剔除板下砂浆，观察土工膜是否破损、膜下是否存在空腔现象，对于完好的土工膜剔除砂浆时需注意避免不必要的破坏。同时，注意拆除混凝土板时避免混凝土板破损，以减少维修原料的投入，拆除完毕后对产生的施工垃圾进行清理，对完好的混凝土板进行集中放置，由工程管理方进行现场验收后，继续开展后续的维修工作。

3.2.3 确定工程量

1）渠道右岸内边坡

根据混凝土板拆除量及拆除混凝土板可重复使用量确定需购置进场的混凝土板数量，结合拆除面积及膜上砂浆厚度（一般为3.0 cm）计算出膜上砂浆工程量，对于破损的土工膜结合实际进行新膜铺设，根据破损大小计算土工膜工程量（膜之间搭接宽度不少于10.0 cm）。同时，根据土工膜铺设面积计算出膜下砂浆的工程量，对于沉降形成的大面积膜下空腔，以及混凝土隔梁断裂、塌陷的情况，采取混凝土填筑的方式进行维修，在沉降区域两端延伸至未沉降区域拉设施工线，以此比对沉降区域的沉降深度，进而对空腔、塌陷体积进行计算，确定混凝土工程量。

2）渠道底板

渠底沉降段位置采用现浇混凝土处理，同样，在沉降区域两端延伸至未沉降区域拉设施工线，比对沉降区域的沉降深度来计算混凝土施工量，注意原混凝土底板需凿除4.0 cm 后再进行新混凝土底板浇筑，计算混凝土工程量时需将凿除的混凝土量计算在内。

3.2.4 渠道修复

1）渠道渠底、隔梁修复

施工材料进场后开始进行渠道修复施工，首先，对维修范围渠底进行修复。使用风镐将原渠底混凝土底板表面进行凿除处理，因已发生沉降变形，故考虑对此处变形段以再造防渗面并恢复工程原貌为原则处理。

根据运行管理经验，该段渠道底板厚9.0 cm，当渠底沉降量低于6.0 cm 时，将原混凝土下切凿除7.0 cm 以上，同时，注意不要损坏旧土工膜，然后在水平凿除面铺设3.0 cm 砂浆找平后进行新膜铺设，最后浇筑混凝土。在进行渠底混凝土浇筑的同时，可对渠道内边坡隔梁进行修复。首先，将破损隔梁表面凿除7.0 cm 左右，随后将表面清理干净，支模后进行隔梁混凝土浇筑。渠道底板和隔梁浇筑完成后，需做好养护工作，采取铺盖、喷淋洒水等措施进行保湿、潮湿养护，确保混凝土正常凝结。

2）渠道内边坡修复

渠底混凝土成型后进行渠道内边坡修复处理，对渠道右岸内边坡空腔部位进行膜下混凝土灌浆，待混凝土凝固后进行膜下砂浆铺设，砂浆拌合需符合M15 砂浆配合比要求。渠道管理方应对砂浆拌合进行监督，保障施工质量。铺设膜下砂浆时需拉设施工线用于基础找平工作，保障沉降段砂浆铺设与未沉降段平面保持一致。膜下砂浆铺设完毕后进行土工布铺设，每卷膜搭接宽度不少于10.0 cm，采用焊膜机焊接，禁止过焊或欠焊。焊接完后需做充气实验，以检查焊接质量，同时，边坡顶部新旧膜之间采用双组份聚硫密封膏粘接密实，待土工膜焊缝及密封膏干透后进行膜上砂浆铺设。膜上砂浆同样使用M15 砂浆从渠底边坡开始进行铺设，铺设膜上砂浆的同时进行混凝土板恢复，恢复过程中需利用施工线找平，确保新铺设的混凝土板与未沉降段混凝土板在同一水平线上，混凝土板铺设完成后需将混凝土板表面及缝隙清理干净，随后使用双组份聚硫密封膏对混凝土板之间进行勾缝处理。施工中，底涂液要涂刷均匀，A 膏和B 膏的拌合比一般为10∶（0.8～1.2），根据季节调节B 膏用量，夏季偏少冬季偏多。工程管理方要加强施工过程监督管理，对施工过程中的砂浆质量、混凝土板完好度、混凝土板铺设是否水平、每行混凝土板高度是否一致、板下砂浆厚度是否达到3.0 cm、勾缝是否压实等一系列施工细节及质量进行把关，严抓施工进度的同时必须做到施工质量过关。

3.2.5 工程质量验收

完成渠道维修恢复后，施工方负责施工垃圾清运处理，工程管理方需对维修部位进行工程验收，对维修后的渠道沉降段开展测量工作，判别维修成效。同时，需对维修部位进行观察，是否存在混凝土开裂、勾缝凸起等情况，经验收合格，确定渠道维修段具备运行条件后方可正常运行。

4 结语

影响渠道工程安全运行的因素有很多，其中沉降变形作为渠道运行不可避免的不利因素，往往影响着整个工程的运行安全及寿命，针对渠道沉降的现象，工程管理方首先要做好沉降段的持续观测，分析渠道沉降趋势，发现大幅沉降迹象时立即采取行动，停止运行展开维修处理。同时，要加强巡视检查、加强渗流观测，及时掌握渗流点变化情况，对渠道沉降进行预判。工程管理方还需加强对渠道伴行路实行封闭管控，严禁重型车辆通行。做好渠道刺丝围栏的保护及警示标识牌的更新保护工作，发现渠道内边坡有树木、杂草生长需及时进行清理，防止其对渠道产生进一步的破坏。维修过程中夯实维修处理基础，加强施工监督旁站，大力度、精细化做好渠道管理工作，才能最大限度保障渠道运行安全。