韓墩灌區襯砌工程現狀引發的思考

吳士剛，孫黎強

（濱州市韓墩引黃灌溉管理局，山東 濱州 256600）

韓墩灌區總控制面積15萬hm2，承擔著沿線15個鄉鎮的農業用水、工業用水及60萬居民群眾的生活用水。1988年9月對灌區工程進行了較大規模的改造和提高。1990年和1991年分兩期對總干渠進行全斷面防滲、邊坡混凝土板襯砌，并加大比降。工程運用后輸水能力提高到60.0 m3/s，同時輸沙能力也得到了提高，減少了清淤費用的支出。但是隨著工程的運行，邊坡襯砌混凝土板的坍塌、隆起情況逐年嚴重而開始進行維修。

1 渠系襯砌邊坡破壞原因分析

渠道斷面為梯形斷面，邊坡1∶1.5，全斷面鋪塑防滲，邊坡塑布與混凝土預制板間設有20 mm厚的土墊層，再襯砌混凝土預制板，用于找平混凝土預制板坡面和隔離二者直接接觸，防止塑布被損壞。經過多年的觀察，發現破壞主要發生在邊坡底部的三行板，雨季和冬季尤為厲害。通過對多處破壞斷面進行解剖分析，得出結論：造成渠道襯砌邊坡破壞的主要原因是凍脹破壞和地下水的側向應力作用。由于近年來灌區的冬季引水任務較重，帶冰運行時有發生，加之時斷時續通水的影響，使凍害呈加劇發展狀態。在此期間，襯砌邊坡由于凍脹、消融作用，造成剛性襯砌體適應拉伸變形或不均勻沉陷能力差而引起的破壞最為突出。這使渠道在輸水過程中會有一部分水量滲漏到渠基土中，不僅造成嚴重的水量損失，而且致使地下水位抬高。同時干渠的中下游為半地下式，在雨季渠底與地下水位線的高差較大，由于襯砌邊坡采用防滲塑布，地下水無法排除壩體，在渠道不輸水的情況下，出現了內外壓力差，長此以往使得襯砌邊坡發生變形破壞。

2 應對措施

2.1 提高襯砌砌體性能

提高預制板用混凝土的強度、抗滲、抗凍要求。本灌區采用混凝土強度等級C25，抗凍等級F100，抗滲等級W8；增大預制板尺寸減少縫的數量，勾縫混凝土的強度采用C30增強其黏接力，坡面材料的均勻性有了較大的提高，增加坡面下部預制板的厚度。提高預制板砌體自身重量、抗拉強度低、適應拉伸變形或不均勻沉陷的能力。

2.2 采用新型材料

1）復合土工膜。復合土工膜由無紡土工布和土工薄膜兩種材料復合而成，它集中了兩者的優點：一方面土工膜隔水防滲；另一方面土工布可以保護土工膜免遭尖銳物刺破，還可以因土工布的排水作用，排出膜后的滲透水，防止膜被水和氣抬起而失穩，同時可以提高與接合物之間的摩擦系數。韓墩灌區試驗段可以發現，采用了復合土工膜使得滲漏量大大減少，防止凍脹破壞效果明顯。2）聚苯乙烯泡沫保溫板的應用。考慮冬季運行水面附近部位混凝土板防凍脹的需要，在渠坡及渠底使用厚30～50mm的聚苯乙烯泡沫板做為保溫層，以防止板下土基發生凍脹。灌區根據試驗研究的成果，從2013年在韓墩五干渠道防滲工程中使用聚苯乙烯泡沫保溫板，保溫防凍脹效果良好。

2.3 采用新的襯砌形式

1）漿砌石混凝土預制板復合襯砌形式。韓墩灌區在反復出現凍脹破壞的區段進行漿砌石替換混凝土預制板的實驗，具體實施方案是：襯砌護坡上部采用C25混凝土預制板，下部三行板換用300 mm厚的M10漿砌石；砌石下鋪厚度100 mm粗砂，預制板和粗砂下鋪300 g/m2土工布；并在距齒墻0.4 m、0.8 m處分別布設φ50 mmPVC排水管，其縱向間距為1 m。漿砌石避免了混凝土預制板自重輕、穩定性低、抗凍性差的缺點，在實際的應用中取得了較好的抗凍脹效果。2）聯鎖磚混凝土預制板復合襯砌形式。韓墩灌區也嘗試性的采用了連鎖磚替換混凝土預制板的實驗，并積累整理了部分施工經驗：采購時要嚴格控制聯鎖磚的強度等級、抗凍等級、單塊的規格尺寸和重量等性能指標，以保證聯鎖磚的質量；在冬季結冰范圍內不宜使用帶孔的聯鎖磚，而應使用實心聯鎖磚，這是由于聯鎖磚受自身結構孔的的限制，不宜改變冰推力的方向，向兩岸伸展的冰推力可直接導致聯鎖磚的剪切破壞；對混凝土齒墻的穩定性和施工標準都提出了更高的要求。聯鎖磚砌體可以互相嵌鎖，形成一個穩固的整體，能夠適應一定的坡面沉降變形而不破壞其整體性，和漿砌石做相比，在工程造價、質量控制、施工進度上都有一定的優勢，可以加大應用推廣。

2.4 完善渠道的日常運行管理

韓墩灌區近幾年的引水天數都在300 d以上，切實做好冬季引水工作是減少或防止渠道凍脹的關鍵時期。堤頂養護過程中要保持頂面外側要洼一些以便使其雨水排向壩外，同時要注意封頂板以上部分土坡植樹種草以保護土坡和防止雨水流入板后；引黃渠道梯形斷面兩底角部分如有少量淤土可以適當保留，它對保護底角穩定和防凍是有好處的；做好渠道日常養護、安全檢查和維修工作，及時清除渠道中雜草等阻礙物，建立經常檢查、定期檢查和特別檢查的檢查制度，按照經常養護、隨時維修、養重于修、修重于搶的原則，使渠道得到及時維修，確保正常運行。