舊混凝土預制板在引黃濟青工程中的應用

楊長虎，宋慶榮

（1.山東省水利勘測設計院，山東濟南 250014；2.膠東調水濱州分局，山東濱州 256600）

舊混凝土預制板在引黃濟青工程中的應用

楊長虎1，宋慶榮2

（1.山東省水利勘測設計院，山東濟南 250014；2.膠東調水濱州分局，山東濱州 256600）

以引黃濟青改擴建工程為例，通過對設計方案的分析論證，合理利用原工程拆除的舊混凝土預制板，回收工程棄料再利用，降低了工程造價，減少了對環境的影響。具有較好的經濟效益和生態效益。

舊混凝土預制板；回收利用；過流能力

引黃濟青工程是保證青島市社會經濟可持續發展的大型調水工程，目前，引黃濟青工程又擔負著向青島、濱州、煙臺、威海引江和引黃的任務。該工程自1986年開工建設，1989年11月建成通水，至今運行近30余年，發揮了巨大的經濟、社會和生態效益。但引黃濟青工程運行近30多年來，暴露出較多問題，引水困難、渠道襯砌受到不同程度的損壞，渠道的過流能力低等，直接影響到向膠東地區的供水安全。為了解決引黃濟青工程存在的問題，恢復引黃濟青工程的原有輸水能力，決定對引黃濟青工程進行改擴建。

1 輸水河工程建筑垃圾的設計處置方案

引黃濟青改擴建工程在《可行性研究報告》和《初步設計報告》中均對建筑垃圾的處置描述為“本工程棄置土方及棄置舊混凝土預制板量巨大，棄料的棄置規劃問題較為突出”、“根據渠道現有條件，棄置料全部外運至輸水渠兩側已有的棄土區及取土坑內”，“運至工程已有永久征地范圍內棄置”。在引黃濟青改擴建工程施工圖設計中要求，輸水渠道拆除的舊板利用率為30%，其余舊板作為廢料就近埋置在棄土區或取土范圍內，覆蓋厚度不小于1.0 m。

2 濱州段建筑垃圾利用分析論證

針對上述輸水渠工程建筑垃圾的處置情況，根據濱州段輸水渠道的實際，對拆除的舊混凝土預制板利用和輸水渠襯砌型式進行了分析論證。

2.1 舊混凝土預制板利用的原因。

施工圖設計中，拆除工程形成的建筑垃圾：混凝土護坡舊板、齒墻2.48萬m3、保溫板11.5萬m2、土工布63.92萬m2，大量廢棄物將作為建筑垃圾掩埋。針對濱州段輸水渠道的實際情況，計劃利用這些廢棄的舊板鋪設于輸水渠底。

1）廢棄的舊板形成建筑垃圾無處存放。濱州段輸水渠使用的是博興縣原農業灌溉渠道，原渠道大部分無保護管理地，小部分有保護管理地也很小，沒有足夠的土地埋置這些廢料。

2）合理利用資源、降低工程成本。建筑垃圾可實行再生產利用，回收和循環再利用不僅能保護環境，降低對環境的影響，而且采用科學管理和有效措施將其減量化和再利用，還可以節省大量的建設資金。

3）輸水渠工程存在問題。濱州段輸水河工程1986年啟建時設計為半斷面襯砌，即全斷面鋪設土工膜，邊坡采用保溫板+6 cm厚預制混凝土板防護，河底只防滲不護砌，為保護土工膜，采用0.5 m厚土方覆蓋并壓實。經20多年來運行暴露出一些問題：一是因沉沙池下泄流量不斷變化，輸水渠底局部沖刷，造成沉沙池出口閘下游、支脈河倒虹下游、北堤涵閘跌水上游等多處局部渠段淘刷，造成齒墻塌陷、坡面大面積下滑，并進行過多次修復；二是因輸水渠底長滿蘆草、蒲草等雜草，輸水渠底糙率增大，極大地影響過流能力，每年引水時需人工割除，不僅增加工作量，還對渠道的安全運行產生較大隱患；三是輸水渠內蘆葦根系發達且尖硬，直接穿透防滲薄膜，渠道滲漏量加大；四是輸水渠為打漁張渠改道工程，在此形成并行河段，輸水渠按設計水位運行時，兩渠水位差高達4～5 m，打漁張渠底出現管涌群，經多次治理效果不佳；五是沉沙池超期服役，沉沙池出口閘含沙量增加，導致渠道淤積，據2009年引黃濟青工程現狀普查資料，渠道淤積厚度為0.3～0.9 m，造成過水斷面減小，水位壅高，制約了渠道的過流能力。

4）渠底土方開挖困難。輸水渠道通過幾年的連續輸水運行,渠道土壤含水量達到飽和，排水非常困難，改擴建工程施工渠底土方開挖難度大，另一方面，因膠東地區用水緊張，改擴建工程施工工期由6個月壓縮到2個多月，時間緊、任務重，為爭取時間，盡可能減少排水和土方開挖的工作量，從而確保按期完成改擴建工程。

2.2 舊混凝土預制板利用設計方案

鑒于以上原因分析，利用這些舊板鋪設于渠底，解決半斷面襯砌結構型式造成雜草叢生、渠底滲漏和淤積、制約渠道過流能力及施工運行安全等問題。因此在這次工程改擴建中，輸水渠進行全斷面襯砌，即全斷面鋪設復合土工膜+6cm厚預制混凝土板，邊坡鋪設聚苯乙烯保溫板。

渠底利用舊板鋪設，即表層為舊混凝土板，混凝土板下鋪5cm厚的中粗砂，砂下面鋪設復合土工膜，復合土工膜下渠底土方整平壓實。混凝土板砌筑縫寬3cm，以M15水泥砂漿填充密實；設2道縱向伸縮縫，均布置在河底混凝土板與齒墻交界處，沿輸水渠方向每隔7.56 m設橫向伸縮縫一道。縱橫伸縮縫均采用矩形縫，縫寬3 cm，上部3 cm×2 cm以PT膠泥填充，下部3 cm×4 cm填充閉孔泡沫板。

渠底利用舊板鋪設，即解決了這些廢料無處存放的問題，并為趕工期做好準備，減少渠道的糙率系數，增大渠道的輸水能力，對確保渠道輸水安全是十分有利的。

通過分析、論證，對原設計方案進行了完善和優化，按基本建設程序上報上級主管單位，經批準后實施。

2.3 全斷面襯砌過流能力驗算

1）設計指標。輸水渠襯砌結構型式為半斷面襯砌時，在初步設計時確定設計流量為34.5 m3/s，設計水深為2.22 m，校核流量為38.0 m3/s，校核水深為2.34 m，糙率為0. 018；在施工圖設計時，設計水深為2.50 m。

2）輸水渠過流能力進行驗算。經上述分析，輸水河襯砌型式由原設計方案半斷面襯砌改為全斷面襯砌時，進行過流能力驗算：按照明渠均勻流計算公式Q=ωC對引黃濟青輸水渠過流能力進行驗算。

按照2016年2月4日沉沙池出口閘下游超聲波測流站相關數據：流量為28.65 m3/s，水深為1.72 m，該處河底寬為18.9 m，邊坡系數為2，縱坡比降為1/15 000。

根據已知參數，按照明渠均勻流公式，反算出河道全斷面襯砌時的實際渠床糙率系數n。

經上述計算，輸水渠襯砌型式由原設計方案半斷面襯砌改為全斷面襯砌時，渠床糙率系數由0.001 8減少為0.001 4，過水能力卻大大增加。

3 結語

建筑垃圾的綜合利用，對于節約資源，改善環境，提高經濟效益和社會效益，實現資源優化配置和可持續發展具有重要意義。本工程利用舊板鋪設于河底，做到了讓建筑垃圾變廢為寶，有效解決了傳統模式下“需要大量填埋場、嚴重污染環境、造成大量浪費”等三大弊端。同時，渠床糙率系數由0.018降為0.014，渠道的過流能力明顯提高，而且滿足設計提出的引黃濟青工程擴大輸水能力到52.7 m3/s的流量要求，避免了重復建設，使工程的安全性更高、質量更好、投入的成本相對較少，節約了資金。

[1]山東省水利勘測設計院,山東省引黃濟青改擴建工程可行性研究報告、山東省引黃濟青改擴建工程初步設計報告、山東省引黃濟青改擴建工程第一批實施建設項目輸水河道襯砌工程施工圖設計，2012.

[2]吳持恭.水力學[D].成都科技大學,1982(11).

（責任編輯 遲明春）

TU755.8

B

1009-6159（2017）-08-0003-02

2017-02-16

楊長虎（1978—），男，工程師