淺析水泥土護(hù)底在小開河灌區(qū)中的應(yīng)用

王 力，韓繼榮

(濱州市小開河引黃灌溉管理局，山東濱州 256603)

渠道襯砌是灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，其工程量大、工期長(zhǎng)、造價(jià)高。部分灌區(qū)為節(jié)約建設(shè)資金，往往對(duì)灌區(qū)渠道進(jìn)行半斷面襯砌，即在渠道襯砌工程中只對(duì)渠坡進(jìn)行襯砌，渠底部鋪設(shè)防滲塑料薄膜，覆蓋土方，整平壓實(shí)處理。半斷面襯砌渠道在通水運(yùn)行一段時(shí)間后，水中攜帶的草籽等會(huì)落在渠底上生長(zhǎng)雜草，影響渠道過水能力。為解決半斷面襯砌的渠道中雜草阻水問題，小開河灌區(qū)采取了水泥土護(hù)底工程措施。實(shí)踐證明:它是一種既節(jié)約工程建設(shè)資金，又能固化渠底、減少水滲漏、阻斷草生長(zhǎng)的渠底硬化工程方案。

1 小開河引黃灌區(qū)概況

小開河引黃灌區(qū)是國家大型引黃灌區(qū)，位于山東省濱州市，涉及7縣區(qū)，42萬人口，設(shè)計(jì)灌溉面積73333.33hm2，設(shè)計(jì)引水流量60m3/s，年設(shè)計(jì)引水3.93億m3。灌區(qū)干渠全長(zhǎng)96.50km，其中上游輸沙渠51.30km、沉沙池4.20km、下游輸水渠41km、骨干建筑物147座。灌區(qū)輸沙干渠為地上或半地上渠道，采取了全斷面、半斷面襯砌和大比降遠(yuǎn)距離輸沙技術(shù)。輸水渠位于小開河灌區(qū)下游，為半斷面襯砌全地下渠道。

輸水渠由于是全地下渠道，設(shè)計(jì)比降較小，水流緩慢。輸水時(shí)黃河水中攜帶大量草籽沉落在沒有襯砌的土質(zhì)河床上，生根發(fā)芽，導(dǎo)致生長(zhǎng)旺盛茂密，如:蒲草、蘆葦?shù)龋叨葧?huì)達(dá)到1.50～2m。灌區(qū)輸水時(shí)，雜草阻塞河道，減緩水的流速，減小渠道斷面過水面積。若遇上游來水迅猛，到下游時(shí)雜草阻隔驟然變緩，導(dǎo)致水流漫出渠道，危及壩體安全。為防止沖毀渠壩，只能小流量輸水，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，引水總量小，經(jīng)濟(jì)效益差。因此，渠道內(nèi)雜草問題成為影響灌區(qū)供水效能的一大障礙。

為解決渠道過水問題，減少輸水安全隱患，防滲加固渠底，2012年，小開河灌區(qū)在年度續(xù)建配套與節(jié)水改造工程中，在3.55km輸水渠道，采用了渠坡C25混凝土預(yù)制板襯砌、渠底水泥土硬化施工方案，利用水泥土硬化后形成的凝固整體將渠底的土質(zhì)層封閉，防止草籽沉落后生根發(fā)芽。

2 水泥土護(hù)底施工方案及工藝流程

渠底水泥土施工程序主要分為四步:第一步先用挖掘機(jī)將渠底沉積的淤泥、草根等徹底挖除，在渠底保留可以用來拌和水泥的合格土料。第二步根據(jù)實(shí)驗(yàn)室出具的水泥土配合比數(shù)據(jù)，對(duì)保留土料進(jìn)行翻耕晾曬或?yàn)⑺瘢雇亮系暮蔬_(dá)到水泥土設(shè)計(jì)所要求的含水率。第三步是用推土機(jī)等機(jī)械對(duì)渠底土料進(jìn)行整平穩(wěn)壓，然后按照水泥土配合比設(shè)計(jì)確定的每平方米水泥用量將水泥散開，均勻攤鋪于渠底，用穩(wěn)定土拌和機(jī)拌合，壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)。第四步養(yǎng)護(hù)成型。

2.1 水泥土配合比設(shè)計(jì)

2.1.1 水泥選擇

工程采用的水泥，是硅酸鹽水泥P.C32.5。抽取樣品送試驗(yàn)室檢測(cè)，可以滿足水泥土施工要求。水泥物理性能見表1。

表1 水泥物理性能檢測(cè)

2.1.2 土料選擇

在施工渠段采取土料樣品，密封包裝送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。通過對(duì)土料最大干密度、天然含水率、顆粒級(jí)配、液限、塑限等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，渠道內(nèi)原土可以滿足水泥土施工要求。土料試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 土壤試驗(yàn)成果

2.1.3 水泥土配合比

根據(jù)渠道底部土樣的工程分類、天然含水率、水泥強(qiáng)度等級(jí)等各項(xiàng)指標(biāo)，經(jīng)水泥土試配比試驗(yàn)，確定水泥摻入率為12%，壓實(shí)厚度15cm。

2.2 渠底清基

用挖掘機(jī)徹底對(duì)渠底進(jìn)行清理，將爛泥、草根等挖除，開挖深度至設(shè)計(jì)保留土料上平線。按照水泥土配合比設(shè)計(jì)要求的土料含水率對(duì)渠底土料進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)含水率大的渠段，進(jìn)行翻耕晾曬，含水率小的，進(jìn)行灑水保濕。

2.3 整平測(cè)量放樣

用推土機(jī)對(duì)渠底進(jìn)行整平穩(wěn)壓。整平后，測(cè)量隊(duì)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)量場(chǎng)地的尺寸，計(jì)算出每袋水泥的攤鋪尺寸和攤鋪厚度，用白灰線標(biāo)出尺寸格。

2.4 水泥土拌和

將水泥運(yùn)輸至施工場(chǎng)地，按照標(biāo)好的尺寸格人工進(jìn)行攤鋪，用刮板將水泥均勻攤平在白灰格內(nèi)。水泥鋪好后，立即用穩(wěn)定土拌和機(jī)進(jìn)行拌和，拌和深度根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的松鋪系數(shù)1.30，確定拌和深度為19.50cm。

拌和按照從邊至中間的順序進(jìn)行，拌和次數(shù)不得少于兩遍。拌和完一個(gè)施工段后，立即用推土機(jī)對(duì)拌和料進(jìn)行穩(wěn)壓。

2.5 整形、壓實(shí)、養(yǎng)生

水泥土混合料用推土機(jī)穩(wěn)壓后，用平地機(jī)進(jìn)行整平，壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)。成型后，及時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)生，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7天。

3 水泥土護(hù)底施工方案評(píng)價(jià)

3.1 實(shí)用效果評(píng)價(jià)

渠底水泥土工程于2012年10月開工建設(shè)，2012年12月完工。完工后90天測(cè)得抗壓強(qiáng)度為1.90MPa，達(dá)到了試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)值。2013年11月，經(jīng)過灌區(qū)一年的通水運(yùn)行后，對(duì)水泥土進(jìn)行復(fù)檢。檢測(cè)結(jié)果顯示:水泥土抗壓強(qiáng)度為1.77MPa，強(qiáng)度值下降7%，低于25%的設(shè)計(jì)下降允許值。3.55km長(zhǎng)的水泥土渠底，沒有一根雜草生長(zhǎng)，渠底水泥土層外觀仍堅(jiān)硬密實(shí)，沒有發(fā)現(xiàn)明顯被水沖毀或大面積侵蝕的地方，達(dá)到了預(yù)期的效果，滿足了工程需要。

3.2 工程造價(jià)評(píng)價(jià)

本次襯砌工程，施工總長(zhǎng)度3.55km，渠底寬度23m。若用混凝土預(yù)制板襯砌施工方法，采用8cm厚C25混凝土預(yù)制板，市場(chǎng)單價(jià)600元/m3(含材料費(fèi)、人工費(fèi)、混凝土板運(yùn)輸費(fèi))，施工現(xiàn)場(chǎng)人工鋪砌混凝土板費(fèi)用為270元/m3(含嵌縫材料費(fèi))，兩項(xiàng)合計(jì)870元/m3。渠道護(hù)底混凝土板總用量為5528m3，工程總造價(jià)為480.93萬元。

采用水泥土護(hù)底方案，壓實(shí)深度15cm，水泥土總量為12247.50m3。水泥土壓實(shí)密度實(shí)測(cè)值為1820kg/m3，設(shè)計(jì)配合比(質(zhì)量)12%，使用32.5水泥2674.85t，市場(chǎng)價(jià)格305元/t，水泥總價(jià)為815829.25元。水泥土施工作業(yè)，人工及機(jī)械費(fèi)為3元/m2，總價(jià)為244950元。兩項(xiàng)合計(jì)，水泥土施工總造價(jià)為106.08萬元。

通過上述計(jì)算結(jié)果顯示，水泥土施工造價(jià)僅占混凝土預(yù)制板襯砌造價(jià)的22%，節(jié)約資金優(yōu)勢(shì)十分明顯。

4 結(jié)論與建議

小開河灌區(qū)輸水渠水泥土護(hù)底工程在通水運(yùn)行一年后加固渠底，既可增加灌區(qū)的安全性能，減小水的滲透量，提高引水的利用率，又能防止渠底雜草生長(zhǎng)。實(shí)踐證明，在過水流速較小，對(duì)渠道沖刷力較弱的輸水渠道中，可采用水泥土作為渠道護(hù)底材料。它與混凝土襯砌相比較，具有造價(jià)低廉、施工時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)，是一種可以推廣的灌區(qū)渠道護(hù)砌方式。