引黃濟青改擴建工程渠道襯砌改建措施

孫　莊，江志棟，江崇安（.萊州市基礎處理有限公司，山東 萊州6400；.青島市水利工程總公司，山東 青島 66000；.山東省水利勘測設計院，山東 濟南 5004）

引黃濟青改擴建工程渠道襯砌改建措施

孫莊1，江志棟2，江崇安3
（1.萊州市基礎處理有限公司，山東 萊州261400；2.青島市水利工程總公司，山東 青島 266000；3.山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250014）

【摘要】引黃濟青工程是南水北調工程的重要組成部分，由于工程運行多年，渠道輸水能力僅能達到原設計的60%～71%，已嚴重制約著工程效益的發揮。為此，分析了渠道襯砌存在的主要問題，并針對其成因，在工程改建中采取了相應對策，就施工質量問題提出了控制措施。

【關鍵詞】南水北調；引黃濟青；渠道襯砌；改建對策

引黃濟青工程是向膠東地區輸送黃河水和長江水的唯一通道，自1989年建成以來，已累計向青島供水20余億m3，對保障青島市社會經濟可持續發展發揮了重大作用。目前膠東調水、南水北調工程已與引黃濟青工程貫通。在引黃濟青工程建設之初，由于受到當時技術手段、新材料應用及投資的制約，主要采用蓄水保溫法防凍脹，半斷面襯砌解決渠道滲漏問題，通過多年的運行，渠道襯砌產生了不同程度的凍脹變形、揚壓力破壞和淤積，目前渠道的輸水流量僅能達到原設計的60%～71%，已嚴重制約向膠東地區的調水能力，因此必須對渠道襯砌進行改建，恢復渠道的輸水能力，以滿足膠東地區引黃及引江的需求。

1　渠道襯砌存在的主要問題及成因

1.1主要問題

根據2010年引黃濟青工程現狀評價資料統計，目前渠道襯砌總長度205.91km，其中工程完好能夠正常使用的一類工程僅12.88km；通過維修和加固可以正常運行的二類工程105.14km；需要重新翻修和整改的三、四類工程87.90km。

通過普查和現狀調查發現，渠道襯砌主要出現以下問題：一是部分渠段在水位變動區的襯砌混凝土板坍塌、裂縫嚴重，雜草叢生；二是地下水位較高的渠段，襯砌混凝土板產生鼓脹或滑塌；三是部分渠段襯砌板凹凸不平，糙率加大；四是勾縫不實，混凝土板砌筑質量不高，耐久性差。

1.2現狀渠道襯砌破壞的成因分析

1）凍脹破壞。造成渠道襯砌凍脹破壞的主要因素為低氣溫、凍脹性土壤及高含水量。輸水渠所經地區，冬季氣溫低，負溫持續時間長，土壤組成多為粉粒含量高的凍脹性土壤。以壽光市為例，統計的歷年最大凍深值范圍0.17～0.54m，而渠道的襯砌混凝土板的厚度僅為0.06m，小于歷年的平均最大凍深值，襯砌板下的土壤會出現不同程度的凍脹。據計算，壽光段渠道陰坡凍脹量為1.0～14.1cm，陽坡凍脹量為0.7～9.4cm，渠底為1.1～12.5cm，而規范中所允許的凍脹量為0.5～1.0cm，可見計算得凍脹量均大于規范中所允許位移值。據統計，渠道襯砌三、四類工程中，因凍脹而造成的破壞占59.5%，因此凍脹破壞成為襯砌破壞的主要因素。

2）揚壓力破壞。渠道采用防滲措施后，當地下水位高于輸水渠渠底且渠道內無水，或地下水位高于輸水渠內水位且水位差較大時，混凝土襯砌將會受地下水浮托力的作用，造成混凝土板的隆起與滑坡等破壞。據調查統計引黃濟青沿線有161.3km的地下水位高于渠底高程，因揚壓力過大造成的破壞占21.7%。

3）施工質量差造成的破壞。一是輸水渠渠床在填筑時碾壓不密實，渠道輸水浸水后產生不均勻沉降，造成襯砌結構的破壞；二是預制板生產的質量達不到設計要求，耐久性差；三是渠道封頂板沒處理好，從板下進水后引起的破壞；四是鋪板不平整和板縫砂漿填筑不實造成的破壞；五是排水反濾用的砂料和逆止式排水器不合格導致排水失效造成的破壞。據統計引黃濟青現狀因施工質量不高造成的破壞占18.8%。

2　主要技術措施

2.1渠道襯砌防凍脹措施

1）采用隔熱保溫法防凍脹破壞。在改擴建工程中，采用了隔熱保溫法，即在襯砌板下全部鋪設了一定厚度的柔性保溫隔熱材料，不但可以有效減弱熱量交換，還可以消減或適應一定的凍脹變形，從而避免渠道襯砌產生凍脹破壞。根據引黃濟青工程多年的運行情況和實測氣溫資料，按照計算的凍脹量，選用聚苯乙烯泡沫板規格為Ⅲ型，其主要指標要求為：表觀密度≥30kg/m3，導熱系數≤0.039W/（m·k）。

2）優化渠道襯砌結構。由于本工程不能改變原設計底寬和設計邊坡，不能增加永久占地，為適應渠道凍脹變形的要求，在工程設計時盡可能采用柔性結構，渠道襯砌取消了原噴射混凝土和現將混凝土的襯砌型式，全部采用了適應變形能力強、便于維修和舊版利用的預制混凝土板襯砌方案。為了更好的適應凍脹變形和溫度變形，沿水流方向每6m設一道伸縮縫。

3）提高混凝土的強度及抗凍等級。渠道襯砌板的強度指標由原設計的C20提高至C30；抗凍指標由F50提高至F150，襯砌板的厚度不變。濟青改擴建工程所采用的混凝土無論從強度上還是從抗凍要求上與南水北調工程渠道襯砌要求是一致的，確保了工程的耐久性。

2.2渠道襯砌防揚壓力破壞措施

1）根據運行情況重新布置排水系統。引黃濟青工程運行26年來，受沿線河流建庫、建閘蓄水及地下水開發利用的影響，地下水位與引黃濟青原設計時發生了較大的改變，為確保工程運行安全可靠，在進行排水系統設計時，以工程建成以來出現的最高地下水位為依據，進行排水減壓系統布置和設計。

2）優化了集水管和排水器。原引黃濟青工程采用暗管集水、逆止式排水器自流排水的方案，集水暗管采用的是陶瓷管人工打眼形成，逆止式排水器采用塑料集水箱。由于陶瓷管存在不便于運輸、破碎率較高、人工打眼費工且空隙率較低等缺點，在濟青改擴建設計中采用了透水性好、便于運輸和安裝的塑料排水盲溝。將引黃濟青原設計的集水箱變為體積小、成本低、便于運輸、安裝和更換的逆止式排水器，另外在容易產生淤積的渠段，采用了防淤堵措施。

3）渠道底部增加了排水措施。為確保渠底襯砌結構的安全，在渠底增設了集水和排水系統。為防止排水管出口被淤堵，在濟青改擴建設計中采用了防淤堵型逆止式排水器，且對滲漏量小、地下水位較高、易產生揚壓力破壞的渠段，直接取消了塑膜防滲并增設了預制混凝土透水板。

3　施工質量控制

3.1嚴把混凝土原材料及配合比關

運送至工地的每一批水泥，應有生產廠的出廠合格證和品質試驗報告，施工單位必須進行復驗。骨料表面應潔凈，若有裹粉、裹泥或被污染等應清除。各級骨料之間應設隔墻等措施，嚴禁混放。細骨料應質地堅硬、潔凈、級配良好；天然砂的細度模數應在2.4～2.8范圍內。拌制混凝土必須使用中性水，或可飲用水。混凝土配合比應采用試驗所確定的配合比，并在施工過程中嚴格控制。

3.2混凝土板集中預制

為了確保預制板的生產質量，每隔一定距離設置一個集中預制場，按照預先試驗確定的生產工藝、設計要求的尺寸、抗凍抗滲和強度要求，進行統一生產、養護、運輸和管理。

3.3嚴格按照規范和設計施工

對保溫板、排水反濾層、排水盲溝、混凝土齒墻等隱蔽工程的施工，監理工程師到位旁站、巡檢，在這些隱蔽工程施工基本完成后召集監理、設代、甲方代表及時驗收，合格后方能進行下道工序的施工。坡面和渠底要平整，板與板之間縫隙要均勻、勾縫要密實，養護要及時，切實保證施工質量。

（責任編輯趙其芬）

【中圖分類號】TV698

【文獻標識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-06-0017-02

收稿日期：2015-03-26

作者簡介：孫莊（1970—），男，工程師