鐵山灌區渠道襯砌修復技術分析

關鍵詞：渠道襯砌;破壞;修復技術;鐵山灌區

1 引言

在灌區工程中，渠道長期運行會造成襯砌結構的老化，引起表層混凝土的裂縫、脫落和孔洞等諸多病害，嚴重涌向渠道輸水功能的良好發揮。渠道襯砌邊坡破壞是一個復雜而多變的問題，對于已發生破壞的襯砌結構，應針對襯砌結構破壞情況，采取有針對性的修復措施，本文主要圍繞此展開詳細分析。

2 渠道襯砌破壞概述

隨著城市發展對水資源的要求越來越高，我國水資源時空分布不均導致水資源短缺的影響日益突出，各種灌區工程相繼興建。在灌區工程中，廣泛采用了明渠輸水，采用襯砌結構來防滲降糙。目前，從襯砌結構的材料來看，我國主要采用混凝土、砌石、膜料等，而在這些眾多的材料中，以混凝土剛性襯砌的應用最為廣泛。混凝土襯砌斷面形式主要有梯形、小“U”形、弧形坡角梯形等，其中以采用梯形斷面居多。

渠道襯砌結構以“防滲降糙”的功能為主，結合已有資料對典型渠道襯砌結構破損類型進行分析，結果表明襯砌結構破壞可以分為兩大類：第一類是由于地下水頂托導致襯砌隆起的揚壓破壞，破壞部位多出現在水位變化區附近，一般位于水下第一、二塊襯砌板交界處 ，這種破壞模式對渠道的安全運行有一定影響，為亟需治理的主要破壞型式;第二類為凍脹和凍融侵蝕破壞。此外，還有輸水量突變、通信光纜未按規定深度穿越、渠底排污廊道排水不暢、路面積水沖刷、特殊土渠坡失穩等原因導致的襯砌結構破壞。總的來說，渠道襯砌破壞原因是多方面的，襯砌修復時，在材料選擇、過程控制、后期處置等方面應全面把握，盡可能增強混凝土抗凍融剝蝕能力，保證襯砌混凝土的耐久性。

3 鐵山灌區輸配水概況與渠道襯砌修復面臨的問題

3.1輸配水概況

鐵山灌區輸配水工程以新墻河為界，分南、北兩灌區布置，南、北兩灌區又分別以南總干渠和北總干渠為主脈，向下連接分干渠和支渠，其中南、北2條總干渠，總長84.66km;7條分干渠，總長94.3km;主要支渠 70條，總長569.089km。引水隧洞、渡槽、倒虹吸、節制閘、分水閘、泄洪閘、涵管、橋梁等骨干渠系主要建筑物3277座。

3.2渠道襯砌修復面臨的問題

歷年的續建配套建設中對灌溉渠道均采取哪里滲漏修哪里和哪里出險修哪里的模式，同時在制定修復工程方案時未能全面考慮鐵山灌區實際運行情況，僅采用常規方式，例如渠道襯砌修復工程中歷年續建配套建設均采用直接在渠道結構斷面上澆筑混凝土或鋪裝六方塊方案，但根據鐵山灌區運行管理統計數據，鐵山灌區總干渠襯砌常見的襯砌破損主要出現在矩形渠道側面襯砌與底板交界處至側面襯砌斜長1/3間區域（俗稱“掉腳”），如下圖1所示為總干渠襯砌破損示意圖。

4 鐵山灌區渠道襯砌修復技術的應用

4.1渠道襯砌修復工程

根據《關于抓緊組織修改完善報送“十四五”大型灌區續建配套與現代化改造實施方案的通知》中的相關要求，本次設計緊抓制約灌區灌溉的關鍵節點，確定在“十四五”期間內優先實施：

（1）結瓜水庫灌溉渠道：蘭橋水庫灌溉渠道襯砌修復2.5km，東風水庫灌溉渠道襯砌修復3.5km，48座小型結瓜水庫灌溉渠道襯砌修復共4.8km。

（2）總干渠渠身滲漏修復8.44km、混凝土襯砌修復32.157km、渠道上部邊坡崩塌處理1.765km。

（3）分干渠混凝土襯砌修復7.537km、渠道上部邊坡崩塌處理0.2km。

（4）支渠混凝土襯砌修復12.597km。

4.2渠道襯砌修復方案

經方案比選，本次鐵山灌區渠道襯砌修復采用C25現澆混凝土結構形式。襯砌厚度根據渠道流量大小確定，具體如下表1所示。

4.3渠道襯砌修復技術的應用

渠道工程主要為南、北總干，各分干及支渠渠身處理、襯砌修復及渠道邊坡險情處理工程。

（1）土方開挖

干渠/支渠土方開挖部分采用1 m3/0.6m3反鏟挖掘機開挖，就近直接用于渠道自身回填;部分采用1 m3/0.6m3反鏟挖掘機開挖， 8t/3.5t自卸汽車運輸，部分直接用于道路或自身回填，部分堆存于建筑物附近用于建筑物土方回填，多余部分運至棄渣場棄渣，部分難以修建沿渠道路的渠段或不具備機械施工條件的渠段，則采用人工施工為主的方式。

（2）砼襯砌拆除

干渠/支渠砼拆除主要為襯砌砼拆除，采用液壓破碎錘拆除為主，1m3/0.6m3反鏟開挖，部分就近用于運維道路填筑，多余部分裝8t/3.5t自卸汽車運至棄渣場棄渣。

（3）土石方填筑

土石方填筑料優先利用開挖料，不足部分從料場取料，由于填筑面多較窄，填筑采用人工配合反鏟挖掘機鋪料，蛙式打夯機壓實的施工方法;部分支渠難以修建沿渠道路或不具備機械施工條件的渠段，則采用人工鋪料、蛙式打夯機壓實施工方法。

反濾層填筑料由自卸汽車運至現場，人工鋪料并壓實。

（4）混凝土澆筑

渠道工程混凝土主要為渠道襯砌混凝土，壓頂混凝土，拱板及拱座混凝土、框格梁混凝土與邊坡截水溝混凝土。

干渠及支渠砼采用HZ35拌和站集中拌和，3m3攪拌車運輸至附近，拱板及拱座砼、框格梁砼采用塔機吊3m3吊罐吊運入倉，壓頂混凝土直接入倉，襯砌砼采用溜槽入倉。部分支渠難以修建沿渠道路的渠段，采用3m3攪拌車將混凝土運至附近后，卸入電動翻斗車運輸后轉人工挑運經溜槽入倉。

模板采用定制鋼模板，砼采用跳倉法澆筑，插入式或附著式振搗器振搗密實。

（5）錨噴支護

巖石邊坡崩塌段需進行掛網噴錨，噴混凝土采用5m3/h砼噴射機干噴法施工。錨桿采用風鉆鉆孔，安裝采用先注漿后插桿的施工方法。

（6）預制塊混凝土

部分渠段渠道渠堤外邊坡采用預制砼塊護面。砼預制塊在預制場集中預制，達到強度后即可拆模，裝農用車運輸至砌筑渠段，砌筑用砂漿采用砂漿拌和機現場拌制，人工挑運，人工砌筑。

5 結語

綜上所述，基于灌區長期運行背景下，展開渠道襯砌修復加固研究具有重要意義。此次鐵山渠道工程在吸取往期修復工程的不足，決定采取襯砌結構優化、砼襯砌拆除與重新澆筑的方法，取得了良好的加固與止水效果。值得注意的是，渠道襯砌結構的老化和病害原因復雜，影響因素眾多，不僅要重視新材料和新工藝的研究開發，還應該加強渠道的日常維護管理。只有如此，才能有效避免輸水渠道老化、病害的負面影響，使有限的水資源發揮出應有的價值。

參考文獻：

[1]王永波.哈爾濱市灌區渠道預制砼板襯砌破壞淺析[J].水利科技與經濟，2015，21（06）：119-120.

[2]王引田.汾河灌區渠道防滲襯砌結構的比選[J].水利技術監督，2015，23（04）：67-71.

[3]魏熠.景電二期及民調工程渠道改造設計[J].甘肅水利水電技術，2016，52（08）：43-47.

[4]宋永華.東港灌區鐵甲北五支渠道襯砌方案比選[J].東北水利水電，2018，36（06）：3-5.

作者簡介：賀昆海（1989-），男，湖南婁底人，工程師，碩士研究生，工作，方向：灌區現代化改造。