呂 斌

(新疆額河建管局，新疆阿勒泰 836500)

1 工程簡(jiǎn)介

北疆某引水工程位于新疆境內(nèi)，該引水工程西起布爾津河，東至額爾齊斯河中游兵團(tuán)農(nóng)十師三干渠龍口上游，主要解決生態(tài)用水并兼顧沿線(xiàn)農(nóng)牧業(yè)用水。對(duì)生態(tài)環(huán)境、重要水源保護(hù)地、重要濕地等區(qū)域的生態(tài)防護(hù)與修護(hù)，實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置。輸水干渠工程為Ⅱ等大(2)型工程，渠首攔河閘及沿線(xiàn)輸水干渠跨河渡槽為2級(jí)，輸水渠道及渠系建筑物為3級(jí)，輸水干渠全長(zhǎng)112.39 km，渠道為寬淺式梯形斷面，內(nèi)邊坡1∶2.5，外邊坡 1∶1.5，馬道寬 5 m，渠深 4.6 ～4.8 m，底寬6 m，上口寬30 m，渠道縱坡1/10 000，渠身采用10 cm厚的C20現(xiàn)澆混凝土板機(jī)械襯砌，0.6 mm厚的兩布一膜防滲，膜下鋪設(shè)3 cm厚的M10砂漿墊層。

2 工程氣候條件

工程區(qū)屬大陸性北溫帶及寒溫帶氣候，受阿爾泰山和準(zhǔn)格爾盆地古爾班通古特沙漠的影響，主要?dú)夂蛱卣鳛?四季中春秋兩季短，冬季氣溫低、多嚴(yán)寒，夏季酷暑、晝夜溫差大，5～10月施工期氣候干燥，多風(fēng)。多年平均氣溫5℃，極端最高氣溫39.4℃，極端最低氣溫－43.5℃，多年平均降水量153.4 mm，多年平均蒸發(fā)量1 619.5 mm，多年平均風(fēng)速3.7 m/s，最大風(fēng)速32.1 m/s。

3 全封閉膜下噴滴灌養(yǎng)護(hù)技術(shù)運(yùn)用技術(shù)研究背景

在“冷熱風(fēng)干”，蒸發(fā)量多倍于降水量的北方嚴(yán)重缺水荒漠戈壁地區(qū)，長(zhǎng)距離調(diào)水工程具有規(guī)模大、線(xiàn)路長(zhǎng)、水源點(diǎn)遠(yuǎn)且少、渠道養(yǎng)護(hù)面積大、斜坡養(yǎng)護(hù)無(wú)法存水的特點(diǎn)，渠道襯砌混凝土板的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量決定著調(diào)水工程的成敗與否。目前國(guó)內(nèi)大型渠道混凝土的養(yǎng)護(hù)主要采取以下方式:

3.1 覆蓋草簾、氈毯，灑水保濕

為傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方式，也是目前國(guó)內(nèi)長(zhǎng)距離調(diào)水工程采用的主要方式。其長(zhǎng)處在于所用的草簾、氈毯材料成本相對(duì)較低，缺陷是在覆蓋草簾、氈毯的傾斜襯砌混凝土板面上灑水，存在不易保水、養(yǎng)護(hù)效果差、混凝土質(zhì)量無(wú)法保證的問(wèn)題。由于在北方嚴(yán)重缺水的荒漠戈壁地區(qū)實(shí)施長(zhǎng)距離調(diào)水工程，所建的渠道往往離水源點(diǎn)較遠(yuǎn)。因?yàn)楦采w物失水較快，為保持混凝土表面的連續(xù)濕潤(rùn)，就需要縮短灑水時(shí)間間隔，而耗水量的增加，使得運(yùn)水成本大大提升，配套投入的人力、物力也明顯增多，在當(dāng)今勞動(dòng)力短缺人工費(fèi)用大增的形勢(shì)下本方法已難以施行。

3.2 養(yǎng)護(hù)膜:分土工膜或復(fù)合土工膜、節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜兩種

土工膜或復(fù)合土工膜均是利用土工膜的防滲功能，將混凝土表面和空氣隔離以保水養(yǎng)護(hù)。這種養(yǎng)護(hù)方式仍然需要定期向膜下混凝土面灑水保濕，但對(duì)鋪設(shè)在厚度較薄、面積較大的混凝土渠道襯砌板表面的養(yǎng)護(hù)土工膜，每次灑水時(shí)需要將膜端頭處用于閉氣及防風(fēng)吹起的壓蓋重物移開(kāi)并將膜掀起，灑水完畢后再壓好，既麻煩費(fèi)工勞動(dòng)強(qiáng)度又大。這種方式的長(zhǎng)處是所用的復(fù)合土工膜或厚度大的土工膜可重復(fù)使用，保水性能好于草簾、氈毯。

節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜是以新型可控能吸收自身重量的200倍水分的高分子吸水材料為核心，以塑料薄膜為載體，養(yǎng)護(hù)期間只需在混凝土面鋪設(shè)節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜時(shí)澆一次水，養(yǎng)護(hù)期間混凝土表面可始終保持濕潤(rùn)。但由于材料自身厚度薄，在干熱多風(fēng)的環(huán)境下，極易破損并被風(fēng)刮起而失去作用，該膜只能一次性使用。

3.3 養(yǎng)護(hù)劑

養(yǎng)護(hù)劑是在混凝土拆模后或初凝后立即在其表面涂刷形成一層封閉的膜，利用混凝土內(nèi)部自身的水分進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間不需要灑水。養(yǎng)護(hù)劑用于斜面或立面較多、涂刷后沒(méi)有擾動(dòng)的建筑物，養(yǎng)護(hù)效果較好。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中，養(yǎng)護(hù)劑產(chǎn)品眾多，質(zhì)量好壞難以鑒定，其養(yǎng)護(hù)效果差異較大。養(yǎng)護(hù)劑根據(jù)氣溫至少要在涂刷24～36 h后才能形成較為穩(wěn)固的膜，并且養(yǎng)護(hù)期還要避免與重物和尖銳物品接觸而破壞已形成的封閉膜。而長(zhǎng)距離調(diào)水工程的襯砌渠道混凝土板是由大型機(jī)械鋪設(shè)完成的，其為連續(xù)的大面積板塊狀，為防止板塊收縮產(chǎn)生裂縫，根據(jù)氣溫在混凝土板澆筑完成后的10～36 h必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)縫切割，但該時(shí)間卻與涂刷養(yǎng)護(hù)劑后可進(jìn)行人工作業(yè)的時(shí)間相沖突，同時(shí)切割作業(yè)也難以避免對(duì)養(yǎng)護(hù)劑形成的封閉膜造成局部的損壞，影響?zhàn)B護(hù)效果。因此，本方法在長(zhǎng)距離調(diào)水大型渠道機(jī)械襯砌薄壁混凝土板的養(yǎng)護(hù)中未被普遍使用。

綜上所述，這3種養(yǎng)護(hù)模式均難以保證渠道襯砌混凝土板的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

4 全封閉膜下噴滴灌養(yǎng)護(hù)技術(shù)的運(yùn)用技術(shù)介紹

由于北疆“冷熱風(fēng)干”特殊的氣候環(huán)境，為保證施工質(zhì)量，在全線(xiàn)大面積機(jī)械襯砌以前，先在渠道Ⅰ、Ⅱ標(biāo)各開(kāi)展了2 km的試驗(yàn)段，目前試驗(yàn)成功并進(jìn)行了全線(xiàn)的推廣。對(duì)于蒸發(fā)量大于降水量的北方缺水荒漠戈壁地區(qū)，進(jìn)行長(zhǎng)距離調(diào)水，實(shí)施大型機(jī)械襯砌渠道工程中，全封閉膜下噴滴灌養(yǎng)護(hù)為混凝土板在其養(yǎng)護(hù)期提供一個(gè)封閉的濕養(yǎng)環(huán)境，可保證混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)，供水簡(jiǎn)捷，節(jié)水節(jié)材，降低養(yǎng)護(hù)成本，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，明顯提高了養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

全封閉噴滴灌養(yǎng)護(hù)渠道襯砌混凝土板的裝置由布設(shè)在渠道邊坡頂部的噴滴灌管道、覆蓋在渠道襯砌混凝土板和噴滴灌管道上的復(fù)合土工膜、粘接各復(fù)合土工膜接縫的膠帶、包裹覆蓋在復(fù)合土工膜上、下端部的氈毯組成，噴滴灌管道順渠道走向安放在渠道頂部，管體上開(kāi)有朝向渠內(nèi)排布的出水孔，自制噴滴灌管道與進(jìn)水管、水箱或水罐車(chē)順序連通。主要工序如下:

1)管道切縫工序完成后布設(shè)，做到及時(shí)養(yǎng)護(hù)。管道出水孔向渠內(nèi)45°布設(shè)，覆蓋養(yǎng)護(hù)膜前放水檢查出水孔是否堵塞，及時(shí)疏通并排污。單側(cè)管道控制長(zhǎng)度≤150 m，養(yǎng)護(hù)面保證每2 d供水1次。襯砌混凝土采用全封閉膜下噴灌養(yǎng)護(hù)28 d。

2)切割面要保持濕潤(rùn)，可采用沿工作面布設(shè)打洞透水軟管供水和人工輔助灑水養(yǎng)護(hù)方式。切割完成后清掃板面，然后立即灑水覆蓋養(yǎng)護(hù)膜，并將養(yǎng)護(hù)膜接頭處使用膠帶粘接閉氣，坡頂和坡底用氈毯包裹覆蓋養(yǎng)護(hù)膜，壓蓋密實(shí)。

3)為延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)膜使用壽命，養(yǎng)護(hù)膜可采用從下向上依次折疊和順渠道方向打卷的方式。養(yǎng)護(hù)膜出現(xiàn)破損應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)或更換。

4)養(yǎng)護(hù)用水可使用水車(chē)移動(dòng)(帶壓)、水箱(帶泵)、供水管道供水，定時(shí)與襯砌面布設(shè)的噴滴管道連接供水保養(yǎng)，確保養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

應(yīng)用全封閉噴滴養(yǎng)護(hù)方法，實(shí)際測(cè)算結(jié)果如下:養(yǎng)護(hù)長(zhǎng)度為300 m，面積為4 200 m2的渠道襯砌混凝土板，每2 d供水1次，用水10 m3即可保持48 h的連續(xù)濕潤(rùn)。節(jié)約養(yǎng)護(hù)用水可＞80%，水源地越遠(yuǎn)效費(fèi)比越高。復(fù)合土工膜4周轉(zhuǎn)使用6次的成本就與氈毯相同，周轉(zhuǎn)使用＞6次，使用成本將進(jìn)一步降低。

100 m長(zhǎng)渠道單側(cè)坡長(zhǎng)14 m養(yǎng)護(hù)14 d成本對(duì)比表

續(xù)表1

由于在渠道襯砌混凝土板表面覆蓋復(fù)合土工膜和噴滴灌管道的滴、噴交替給水，就保證了養(yǎng)護(hù)供水能非常均勻地分布到該板表面，而不受切割縫的影響，濕養(yǎng)效果良好。因在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)營(yíng)造了一個(gè)封閉的濕養(yǎng)環(huán)境，膜下的濕度與試驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)濕度基本相同，使得渠道襯砌混凝土板早期塑性階段由于水分過(guò)早散失而產(chǎn)生的無(wú)規(guī)則的干縮裂縫得到有效控制，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)得到保證，養(yǎng)護(hù)質(zhì)量明顯提高。本裝置操作管理簡(jiǎn)便，節(jié)水＞80%，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。所用設(shè)施、材料拆裝倒運(yùn)便捷，可重復(fù)利用，養(yǎng)護(hù)成本降低，易于推廣。

5 圖例

如圖1、圖2所示，養(yǎng)護(hù)渠道襯砌混凝土板的裝置由布設(shè)在渠道邊坡頂部的噴滴灌管道2、覆蓋在渠道襯砌混凝土板1和噴滴灌管道2上的復(fù)合土工膜4、粘接各復(fù)合土工膜4接縫的膠帶5、包裹覆蓋在復(fù)合土工膜4上、下端部的氈毯6組成。

圖1 養(yǎng)護(hù)渠道襯砌混凝土板的裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 噴滴灌管道供水單元結(jié)構(gòu)示意圖

噴滴灌管道2順渠道走向安放，每10～200 m長(zhǎng)為一供水管道單元，單元管道端部由閥門(mén)或堵頭分隔，管體上開(kāi)有朝向渠內(nèi)的間隔排布的出水孔，噴滴灌管道2與進(jìn)水管連通，進(jìn)水管兩側(cè)的噴滴灌管道2上分別裝設(shè)有閥門(mén)。

可將兩個(gè)或以上的供水管道單元相連，組成管道供水系統(tǒng)，只需將噴滴灌管道2最外端的兩個(gè)管口用閥門(mén)或堵頭封堵，兩個(gè)噴滴灌管道2接頭處以閥門(mén)相連即可。

復(fù)合土工膜4為一布一膜，其由200 g/m2的短纖針織無(wú)紡布和厚0.2 mm的聚乙烯塑料薄膜熱復(fù)合而成。每?jī)蓧K相鄰的復(fù)合土工膜4接縫處粘有膠帶5，以避免膜下水分的散失。復(fù)合土工膜4上、下端部包裹覆蓋有氈毯6。

裝置實(shí)施順序:渠道襯砌混凝土板1打好后，在渠頂安裝噴滴灌管道2，在混凝土板1和噴滴灌管道2上覆蓋復(fù)合土工膜4，聚乙烯塑料薄膜的一面朝下，坡頂和坡底處的復(fù)合土工膜4用氈毯6包裹后用重物壓蓋，復(fù)合土工膜4接縫處用膠帶5黏接，以防止水汽散失，延長(zhǎng)保水時(shí)間。在20～38℃高溫天氣時(shí)，養(yǎng)護(hù)面每1～2 d供水1次。養(yǎng)護(hù)用水由水罐車(chē)?yán)\(yùn)，儲(chǔ)存在渠道上端附近設(shè)置的移動(dòng)水箱內(nèi)，水箱與進(jìn)水管連通。亦可將水罐車(chē)直接與進(jìn)水管相連。自出水孔噴出的水均勻噴在一布一膜的聚乙烯塑料薄膜上，由于該膜緊貼渠道襯砌混凝土板1，故水順其表面在膜下緩緩流向坡底，使其長(zhǎng)期保持濕潤(rùn)。

養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后，卷起復(fù)合土工膜4，拆下進(jìn)水管，連同噴滴灌管道2、水箱運(yùn)至下一待養(yǎng)護(hù)的渠段。

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