郭云爽

(新疆水利電力建設(shè)總公司，烏魯木齊830000)

1 工程概況

新疆某沙漠渠道是額河供水系統(tǒng)的一個重要組成部分，渠道全長167.6 km，由北向南貫穿準(zhǔn)葛爾盆地的古爾班通古特沙漠，是我國境內(nèi)最長的沙漠明渠。該地區(qū)氣候以干旱少雨為特征，大風(fēng)天數(shù)較多，且以西北風(fēng)為主，風(fēng)沙頻繁，晝夜溫差大，夏季炎熱，冬季嚴(yán)寒。該沙漠渠道貫穿砂層厚度在300 m左右的梁窩狀砂壟，地形起伏較大，一般砂坑20～50 m深，砂壟30～60 m高不等;地層為沙漠風(fēng)積砂，顆粒比較松散、均一、無黏性。渠道最大填筑深度為31 m，最大開挖深度為39 m。

沙漠渠道為干砂筑堤，平臺寬度從54.2 m到65.5 m不等，兩側(cè)分別修筑施工、運(yùn)管道路，通訊光纜等建筑物設(shè)施，并在外側(cè)布設(shè)草方格種草帶，形成一條約300m寬的沙漠綠化帶。渠床內(nèi)襯采用混凝土預(yù)制板(六棱塊)襯砌以及砂礫石的基面，設(shè)計(jì)流量為55 m3/s。

沙漠渠道為二級建筑物，渠床襯砌采用砂基+編織布+砂礫石的結(jié)構(gòu)型式，在渠床砂基開挖或填筑到設(shè)計(jì)高程后，在砂基面層填筑厚約40 cm的砂礫石墊層，然后再鋪墊厚約3 cm的當(dāng)?shù)厣皾{找平層(可同時預(yù)防鼠害)，再在其上鋪設(shè)一層厚約0.6 mm的防滲塑膜(由一布一膜組成，布朝上)，最后再鋪設(shè)一層厚約3 cm的水洗砂砂漿座漿?；炷令A(yù)制板為邊長25 cm的六邊形，邊坡厚6 cm，渠底則為厚7 cm與砂基座漿勾縫鋪筑。渠道每隔19.4 m布設(shè)一道橫向隔梁，確保襯砌板具有足夠的穩(wěn)定性。

2 沙漠風(fēng)積砂的碾壓及濕陷問題

砂土變形主要以濕陷變形以及壓縮變形為主，用風(fēng)積砂進(jìn)行筑堤，如何在沙漠缺水干燥的情況下進(jìn)行碾壓時進(jìn)行砂土填筑的關(guān)鍵。本文通過不同含水率、不同鋪層厚度以及不同碾壓次數(shù)的對比，對風(fēng)積砂的特性進(jìn)行了如下分析，并提出了相應(yīng)的解決辦法。

現(xiàn)場試驗(yàn)表明:在含水率＜3%的干燥狀態(tài)下風(fēng)積砂具有良好的壓實(shí)性。風(fēng)積砂的濕陷性及單位沉降量會隨著密度的增大而逐漸降低。當(dāng)干密度＞1.56 g/cm3，相對密度 ＞0.41時，其濕陷系數(shù) ＜0.015，達(dá)到非濕陷土的水平。而根據(jù)沙漠風(fēng)積砂的特性，在天然狀態(tài)下的砂層干密度 ρd=1.58～1.62g/cm3，相對密度Dr=0.4～0.6，其濕陷系數(shù)δs=0.012～0.048，屬于低壓縮性、輕微～中等的濕陷砂土。由此可見使用干砂筑堤具有可行性。

具體解決方案為:在天然狀態(tài)下采用渠道鋪砂形式，砂層厚度控制在45±5 cm的范圍內(nèi)，并用自重18 t的光輪振動碾壓機(jī)碾壓6～8遍，就可使碾壓后砂土的相對密度＞0.75，干密度越大，則砂土的沉降、濕陷變形就越小，可將風(fēng)積砂的濕陷問題基本消除。但試驗(yàn)同時發(fā)現(xiàn)，碾壓次數(shù)過多的話反而會導(dǎo)致干密度降低，其主要原因是沙漠風(fēng)積砂的“過振”特性所致，因此，墊層的碾壓次數(shù)也不宜過多。

3 工程施工質(zhì)量控制中的不利因素

該沙漠渠道全長167.6 km，采用分段施工，施工戰(zhàn)線比較長，在施工高峰期的襯砌施工強(qiáng)度可以達(dá)到900～1 000 m/d，對于水泥、砂石骨料、塑膜等建筑材料的需求量尤為巨大(每公里的渠道水泥需求量約為600 t、塑膜3萬 m3，砂石骨料1 700 m3)。工程運(yùn)輸量大、運(yùn)輸距離長且渠道襯砌需要大量施工人員操作，施工組織復(fù)雜，質(zhì)量管理跨度大，導(dǎo)致施工質(zhì)量水平不一。因此，如何加強(qiáng)工程施工質(zhì)量控制和做好施工管理是渠道襯砌工程的首要問題。

沙漠地區(qū)每年的施工工期限制在4月中旬—10月初，氣候干燥，炎熱少雨。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境試驗(yàn)與施工現(xiàn)場干熱環(huán)境試驗(yàn)對比，干熱環(huán)境下水泥砂漿的初凝時間減少，稠度損失加大，不利于進(jìn)行砂漿的襯砌施工，同時在這種環(huán)境下，既要做好砂漿的有效養(yǎng)護(hù)，又要節(jié)約用水提高用水利用率，是做好襯砌施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵問題。

夏季沙漠日照時間長，紫外線強(qiáng)烈，在這種條件下很容易造成塑膜老化，并且在裝卸、運(yùn)輸、保管和施工過程中都有可能造成塑膜不同程度的破壞，而渠道襯砌結(jié)構(gòu)的防滲功能需要依靠塑膜的完好無損來實(shí)現(xiàn)，因此，做好塑膜的保護(hù)是控制整個渠道襯砌質(zhì)量的核心。

4 渠道襯砌施工中的質(zhì)量控制

4.1 防滲塑膜的質(zhì)量控制

防滲塑膜采用PE復(fù)合土工膜，其質(zhì)量的好壞會直接對渠道的防滲效果、運(yùn)行安全以及渠道的使用壽命產(chǎn)生影響。因此，應(yīng)從土工膜的生產(chǎn)、運(yùn)輸、保管、施工的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。

4.1.1 PE復(fù)合土工膜的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制

首先，根據(jù)工程實(shí)際需要，生產(chǎn)PE復(fù)合土工膜的廠家必須具有相應(yīng)的技術(shù)水準(zhǔn)，產(chǎn)品經(jīng)過試驗(yàn)合格后方能進(jìn)場，PE復(fù)合土工膜的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)見表1。

表1 PE復(fù)合土工膜的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)

4.1.2 預(yù)防PE復(fù)合土工膜老化的措施

針對PE復(fù)合土工膜會在紫外線照射下加速老化，各項(xiàng)指標(biāo)降低，同時容易破損的特點(diǎn)，應(yīng)采取以下措施預(yù)防:

1)土工膜不能打折包裝，要按長度打卷，分別包裝。在每幅土工膜的外面應(yīng)附加包裝，以防在裝卸時發(fā)生磨損以及運(yùn)輸過程中的日光照射。

2)土工膜應(yīng)使用專用車輛進(jìn)行裝卸和運(yùn)輸，防止銳器刺穿、磨損土工膜。

3)土工膜應(yīng)儲藏在日光照射不到的地方，并盡量減少移動、裝卸的次數(shù)。

4.1.3 土工膜焊接時出現(xiàn)的問題及其解決辦法

土工膜焊接的常用方法是熱焊接，本工程采用的是1 000 W電熨斗進(jìn)行熱合焊接，電熨斗最寬為110 mm，焊接寬度應(yīng)控制在80～100 mm。在焊接時應(yīng)保證基底表面的干燥，且含水率應(yīng)低于15%，膜面應(yīng)擦拭干凈。

土工膜焊接時出現(xiàn)的主要問題是焊接不夠均勻，這是因?yàn)楹附铀俣冗^快或溫度不夠?qū)е乱恍┑胤胶附友a(bǔ)上，這時應(yīng)及時控制、調(diào)整好溫度，保持能夠勻速進(jìn)行;焊接處出現(xiàn)孔洞，這主要是由于焊接速度過慢或溫度過高造成的，這是應(yīng)及時調(diào)整焊接速度和溫度，并對出現(xiàn)孔洞的地方進(jìn)行補(bǔ)漏。

4.2 襯砌混凝土板的質(zhì)量控制

4.2.1 襯砌混凝土板存在的主要問題與原因

混凝土砌板的單塊結(jié)構(gòu)尺寸為75cm×50cm×8cm，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C20，采用組合鋼板進(jìn)行立模預(yù)制，以16塊為一組。在施工存在的主要問題為:混凝土板脫模后損邊掉角現(xiàn)象比較嚴(yán)重，表面氣泡眼過多，個別板塊產(chǎn)生裂縫，在運(yùn)輸發(fā)生混凝土板的斷裂。產(chǎn)生此類問題的原因主要是由于混凝土水灰比控制不嚴(yán)，粗骨料超徑，沒有隨著環(huán)境的改變調(diào)整混凝土的用水量，振搗時間長、插入點(diǎn)過多導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生離析，脫模時間過短，養(yǎng)護(hù)不及時，養(yǎng)護(hù)時間不足。

4.2.2 解決辦法

1)將混凝土的粗骨料粒徑嚴(yán)格控制在5～30 cm，這是因?yàn)榛炷涟鍍H有8 cm厚，粒徑為40 mm的石子就將會占據(jù)混凝土板1/2的厚度，如果有石子重疊起來，將會導(dǎo)致混凝土板因砂漿太薄、握裹力不夠而產(chǎn)生裂縫，甚至發(fā)生斷板，因此必須嚴(yán)格控制砂石粒徑。

2)根據(jù)砂、石骨料的干濕狀態(tài)以及當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境，及時調(diào)整混凝土的用水量，并按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制混凝土的坍落度值及水灰比，同時混凝土的攪拌時間≥60 s。

3)根據(jù)襯砌混凝土厚度薄、體積小的特點(diǎn)，應(yīng)選擇振動力比較小的30 mm振搗棒，在振搗時快插慢拔，并嚴(yán)格控制振搗時間及插入點(diǎn)數(shù)。本工程每塊襯砌板一般設(shè)置2個插入點(diǎn)，每個插入點(diǎn)的振搗時間應(yīng)控制在20 s左右，不宜太長以免出現(xiàn)混凝土板的干縮裂縫及損邊掉角問題。

4.3 頂面襯砌混凝土板的鋪設(shè)

沙漠地區(qū)襯砌工程的工作面一般為裸露的砂基渠床，應(yīng)渠底加固處理完成后再進(jìn)行混凝土板的鋪設(shè)。首先要用預(yù)先制作好的鐵滑梯將預(yù)制混凝土板滑到渠底，并在滑梯的梯腳處墊上模板，以防混凝土板撞破下面連接的土工膜，此外在進(jìn)行混凝土板的鋪砌施工時，應(yīng)保證土工膜的頂面覆蓋有5～10 cm的中粗砂上墊層，防止日光直接通過混凝土板縫照射到土工膜上，避免土工膜應(yīng)受日光照射而發(fā)生老化。板鋪砌時一定要掛線施工，確保板的平整度及板縫間距滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

實(shí)踐證明，沙漠地區(qū)渠道工程采用混凝土板襯砌，PE復(fù)合土工膜防滲，對于提高水的利用效率、建設(shè)節(jié)水高效的用水渠道具有顯著的效果，但對于沙漠氣候地區(qū)施工質(zhì)量的控制尤為重要，只有嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)與施工要求，掌握施工工藝，控制好每道工序的施工質(zhì)量，才能更好的節(jié)水用水，充分發(fā)揮工程效益。

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