楊長虎，宋慶榮

（1.山東省水利勘測設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南 250014；2.膠東調(diào)水濱州分局，山東濱州 256600）

舊混凝土預(yù)制板在引黃濟(jì)青工程中的應(yīng)用

楊長虎1，宋慶榮2

（1.山東省水利勘測設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南 250014；2.膠東調(diào)水濱州分局，山東濱州 256600）

以引黃濟(jì)青改擴(kuò)建工程為例，通過對(duì)設(shè)計(jì)方案的分析論證，合理利用原工程拆除的舊混凝土預(yù)制板，回收工程棄料再利用，降低了工程造價(jià)，減少了對(duì)環(huán)境的影響。具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

舊混凝土預(yù)制板；回收利用；過流能力

引黃濟(jì)青工程是保證青島市社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的大型調(diào)水工程，目前，引黃濟(jì)青工程又擔(dān)負(fù)著向青島、濱州、煙臺(tái)、威海引江和引黃的任務(wù)。該工程自1986年開工建設(shè)，1989年11月建成通水，至今運(yùn)行近30余年，發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。但引黃濟(jì)青工程運(yùn)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(qū)的供水安全。為了解決引黃濟(jì)青工程存在的問題，恢復(fù)引黃濟(jì)青工程的原有輸水能力，決定對(duì)引黃濟(jì)青工程進(jìn)行改擴(kuò)建。

1 輸水河工程建筑垃圾的設(shè)計(jì)處置方案

引黃濟(jì)青改擴(kuò)建工程在《可行性研究報(bào)告》和《初步設(shè)計(jì)報(bào)告》中均對(duì)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(yù)制板量巨大，棄料的棄置規(guī)劃問題較為突出”、“根據(jù)渠道現(xiàn)有條件，棄置料全部外運(yùn)至輸水渠兩側(cè)已有的棄土區(qū)及取土坑內(nèi)”，“運(yùn)至工程已有永久征地范圍內(nèi)棄置”。在引黃濟(jì)青改擴(kuò)建工程施工圖設(shè)計(jì)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(qū)或取土范圍內(nèi)，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(duì)上述輸水渠工程建筑垃圾的處置情況，根據(jù)濱州段輸水渠道的實(shí)際，對(duì)拆除的舊混凝土預(yù)制板利用和輸水渠襯砌型式進(jìn)行了分析論證。

2.1 舊混凝土預(yù)制板利用的原因。

施工圖設(shè)計(jì)中，拆除工程形成的建筑垃圾：混凝土護(hù)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(duì)濱州段輸水渠道的實(shí)際情況，計(jì)劃利用這些廢棄的舊板鋪設(shè)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(nóng)業(yè)灌溉渠道，原渠道大部分無保護(hù)管理地，小部分有保護(hù)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(shí)行再生產(chǎn)利用，回收和循環(huán)再利用不僅能保護(hù)環(huán)境，降低對(duì)環(huán)境的影響，而且采用科學(xué)管理和有效措施將其減量化和再利用，還可以節(jié)省大量的建設(shè)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(shí)設(shè)計(jì)為半斷面襯砌，即全斷面鋪設(shè)土工膜，邊坡采用保溫板+6 cm厚預(yù)制混凝土板防護(hù)，河底只防滲不護(hù)砌，為保護(hù)土工膜，采用0.5 m厚土方覆蓋并壓實(shí)。經(jīng)20多年來運(yùn)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(jìn)行過多次修復(fù)；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(shí)需人工割除，不僅增加工作量，還對(duì)渠道的安全運(yùn)行產(chǎn)生較大隱患；三是輸水渠內(nèi)蘆葦根系發(fā)達(dá)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(shè)計(jì)水位運(yùn)行時(shí)，兩渠水位差高達(dá)4～5 m，打漁張渠底出現(xiàn)管涌群，經(jīng)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(dǎo)致渠道淤積，據(jù)2009年引黃濟(jì)青工程現(xiàn)狀普查資料，渠道淤積厚度為0.3～0.9 m，造成過水?dāng)嗝鏈p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(xù)輸水運(yùn)行,渠道土壤含水量達(dá)到飽和，排水非常困難，改擴(kuò)建工程施工渠底土方開挖難度大，另一方面，因膠東地區(qū)用水緊張，改擴(kuò)建工程施工工期由6個(gè)月壓縮到2個(gè)多月，時(shí)間緊、任務(wù)重，為爭取時(shí)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(kuò)建工程。

2.2 舊混凝土預(yù)制板利用設(shè)計(jì)方案

鑒于以上原因分析，利用這些舊板鋪設(shè)于渠底，解決半斷面襯砌結(jié)構(gòu)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(yùn)行安全等問題。因此在這次工程改擴(kuò)建中，輸水渠進(jìn)行全斷面襯砌，即全斷面鋪設(shè)復(fù)合土工膜+6cm厚預(yù)制混凝土板，邊坡鋪設(shè)聚苯乙烯保溫板。

渠底利用舊板鋪設(shè)，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(shè)復(fù)合土工膜，復(fù)合土工膜下渠底土方整平壓實(shí)。混凝土板砌筑縫寬3cm，以M15水泥砂漿填充密實(shí)；設(shè)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(shè)橫向伸縮縫一道?？v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(shè)，即解決了這些廢料無處存放的問題，并為趕工期做好準(zhǔn)備，減少渠道的糙率系數(shù)，增大渠道的輸水能力，對(duì)確保渠道輸水安全是十分有利的。

通過分析、論證，對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了完善和優(yōu)化，按基本建設(shè)程序上報(bào)上級(jí)主管單位，經(jīng)批準(zhǔn)后實(shí)施。

2.3 全斷面襯砌過流能力驗(yàn)算

1）設(shè)計(jì)指標(biāo)。輸水渠襯砌結(jié)構(gòu)型式為半斷面襯砌時(shí)，在初步設(shè)計(jì)時(shí)確定設(shè)計(jì)流量為34.5 m3/s，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)水深為2.50 m。

2）輸水渠過流能力進(jìn)行驗(yàn)算。經(jīng)上述分析，輸水河襯砌型式由原設(shè)計(jì)方案半斷面襯砌改為全斷面襯砌時(shí)，進(jìn)行過流能力驗(yàn)算：按照明渠均勻流計(jì)算公式Q=ωC對(duì)引黃濟(jì)青輸水渠過流能力進(jìn)行驗(yàn)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(guān)數(shù)據(jù)：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(shù)為2，縱坡比降為1/15 000。

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

經(jīng)上述計(jì)算，輸水渠襯砌型式由原設(shè)計(jì)方案半斷面襯砌改為全斷面襯砌時(shí)，渠床糙率系數(shù)由0.001 8減少為0.001 4，過水能力卻大大增加。

3 結(jié)語

建筑垃圾的綜合利用，對(duì)于節(jié)約資源，改善環(huán)境，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本工程利用舊板鋪設(shè)于河底，做到了讓建筑垃圾變廢為寶，有效解決了傳統(tǒng)模式下“需要大量填埋場、嚴(yán)重污染環(huán)境、造成大量浪費(fèi)”等三大弊端。同時(shí)，渠床糙率系數(shù)由0.018降為0.014，渠道的過流能力明顯提高，而且滿足設(shè)計(jì)提出的引黃濟(jì)青工程擴(kuò)大輸水能力到52.7 m3/s的流量要求，避免了重復(fù)建設(shè)，使工程的安全性更高、質(zhì)量更好、投入的成本相對(duì)較少，節(jié)約了資金。

[1]山東省水利勘測設(shè)計(jì)院,山東省引黃濟(jì)青改擴(kuò)建工程可行性研究報(bào)告、山東省引黃濟(jì)青改擴(kuò)建工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告、山東省引黃濟(jì)青改擴(kuò)建工程第一批實(shí)施建設(shè)項(xiàng)目輸水河道襯砌工程施工圖設(shè)計(jì)，2012.

[2]吳持恭.水力學(xué)[D].成都科技大學(xué),1982(11).

（責(zé)任編輯 遲明春）

TU755.8

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1009-6159（2017）-08-0003-02

2017-02-16

楊長虎（1978—），男，工程師