吳士剛，孫黎強(qiáng)

（濱州市韓墩引黃灌溉管理局，山東 濱州 256600）

韓墩灌區(qū)總控制面積15萬hm2，承擔(dān)著沿線15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水及60萬居民群眾的生活用水。1988年9月對灌區(qū)工程進(jìn)行了較大規(guī)模的改造和提高。1990年和1991年分兩期對總干渠進(jìn)行全斷面防滲、邊坡混凝土板襯砌，并加大比降。工程運(yùn)用后輸水能力提高到60.0 m3/s，同時(shí)輸沙能力也得到了提高，減少了清淤費(fèi)用的支出。但是隨著工程的運(yùn)行，邊坡襯砌混凝土板的坍塌、隆起情況逐年嚴(yán)重而開始進(jìn)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(yù)制板間設(shè)有20 mm厚的土墊層，再襯砌混凝土預(yù)制板，用于找平混凝土預(yù)制板坡面和隔離二者直接接觸，防止塑布被損壞。經(jīng)過多年的觀察，發(fā)現(xiàn)破壞主要發(fā)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(jìn)行解剖分析，得出結(jié)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(cè)向應(yīng)力作用。由于近年來灌區(qū)的冬季引水任務(wù)較重，帶冰運(yùn)行時(shí)有發(fā)生，加之時(shí)斷時(shí)續(xù)通水的影響，使凍害呈加劇發(fā)展?fàn)顟B(tài)。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(yīng)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(huì)有一部分水量滲漏到渠基土中，不僅造成嚴(yán)重的水量損失，而且致使地下水位抬高。同時(shí)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(xiàn)了內(nèi)外壓力差，長此以往使得襯砌邊坡發(fā)生變形破壞。

2 應(yīng)對措施

2.1 提高襯砌砌體性能

提高預(yù)制板用混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍要求。本灌區(qū)采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25，抗凍等級(jí)F100，抗?jié)B等級(jí)W8；增大預(yù)制板尺寸減少縫的數(shù)量，勾縫混凝土的強(qiáng)度采用C30增強(qiáng)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(yù)制板的厚度。提高預(yù)制板砌體自身重量、抗拉強(qiáng)度低、適應(yīng)拉伸變形或不均勻沉陷的能力。

2.2 采用新型材料

1）復(fù)合土工膜。復(fù)合土工膜由無紡?fù)凉げ己屯凉け∧煞N材料復(fù)合而成，它集中了兩者的優(yōu)點(diǎn)：一方面土工膜隔水防滲；另一方面土工布可以保護(hù)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(wěn)，同時(shí)可以提高與接合物之間的摩擦系數(shù)。韓墩灌區(qū)試驗(yàn)段可以發(fā)現(xiàn)，采用了復(fù)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(yīng)用。考慮冬季運(yùn)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(fā)生凍脹。灌區(qū)根據(jù)試驗(yàn)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(yù)制板復(fù)合襯砌形式。韓墩灌區(qū)在反復(fù)出現(xiàn)凍脹破壞的區(qū)段進(jìn)行漿砌石替換混凝土預(yù)制板的實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)施方案是：襯砌護(hù)坡上部采用C25混凝土預(yù)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(yù)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(shè)φ50 mmPVC排水管，其縱向間距為1 m。漿砌石避免了混凝土預(yù)制板自重輕、穩(wěn)定性低、抗凍性差的缺點(diǎn)，在實(shí)際的應(yīng)用中取得了較好的抗凍脹效果。2）聯(lián)鎖磚混凝土預(yù)制板復(fù)合襯砌形式。韓墩灌區(qū)也嘗試性的采用了連鎖磚替換混凝土預(yù)制板的實(shí)驗(yàn)，并積累整理了部分施工經(jīng)驗(yàn)：采購時(shí)要嚴(yán)格控制聯(lián)鎖磚的強(qiáng)度等級(jí)、抗凍等級(jí)、單塊的規(guī)格尺寸和重量等性能指標(biāo)，以保證聯(lián)鎖磚的質(zhì)量；在冬季結(jié)冰范圍內(nèi)不宜使用帶孔的聯(lián)鎖磚，而應(yīng)使用實(shí)心聯(lián)鎖磚，這是由于聯(lián)鎖磚受自身結(jié)構(gòu)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(dǎo)致聯(lián)鎖磚的剪切破壞；對混凝土齒墻的穩(wěn)定性和施工標(biāo)準(zhǔn)都提出了更高的要求。聯(lián)鎖磚砌體可以互相嵌鎖，形成一個(gè)穩(wěn)固的整體，能夠適應(yīng)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(jià)、質(zhì)量控制、施工進(jìn)度上都有一定的優(yōu)勢，可以加大應(yīng)用推廣。

2.4 完善渠道的日常運(yùn)行管理

韓墩灌區(qū)近幾年的引水天數(shù)都在300 d以上，切實(shí)做好冬季引水工作是減少或防止渠道凍脹的關(guān)鍵時(shí)期。堤頂養(yǎng)護(hù)過程中要保持頂面外側(cè)要洼一些以便使其雨水排向壩外，同時(shí)要注意封頂板以上部分土坡植樹種草以保護(hù)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(dāng)保留，它對保護(hù)底角穩(wěn)定和防凍是有好處的；做好渠道日常養(yǎng)護(hù)、安全檢查和維修工作，及時(shí)清除渠道中雜草等阻礙物，建立經(jīng)常檢查、定期檢查和特別檢查的檢查制度，按照經(jīng)常養(yǎng)護(hù)、隨時(shí)維修、養(yǎng)重于修、修重于搶的原則，使渠道得到及時(shí)維修，確保正常運(yùn)行。