孫佑光 王兵

摘 要：明渠是大型調(diào)水工程的主要輸水形式，其內(nèi)坡的混凝土襯砌是影響輸水損失量和堤壩工程安全的關(guān)鍵因素之一，本文對膠東調(diào)水輸水明渠襯砌結(jié)構(gòu)破壞的不同表現(xiàn)進行歸類，對損壞原因進行了分析，從優(yōu)化襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工質(zhì)量控制及工程管理維護方面，提出了提高襯砌工程耐久性的對策。

關(guān)鍵詞：混凝土襯砌；原因分析；對策

中圖分類號：TV5 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）8-0056-02

膠東調(diào)水輸水工程是南水北調(diào)東線工程的支線，西起東平湖，東至山東威海米山水庫，全長688公里。其中，明渠長度540公里，為減少明渠輸水滲漏損失，保護渠道免遭水流沖刷，明渠進行全斷面混凝土襯砌，明渠運行后，受溫度、降雨等多種因素影響，部分渠段出現(xiàn)了混凝土板鼓脹、塌陷等問題，造成渠道滲水、沖刷，影響了渠道的正常輸水。

1工程概況

膠東調(diào)水明渠沿線地形地貌復雜，地貌單元以剝蝕丘陵、山前沖積平原、山間沖積洪積平原為主；水文地質(zhì)條件迥異，基巖風化層厚度較大，第四系沉積物以壤土、中粗砂、礫質(zhì)粗砂等為主，滲透性普遍較強。根據(jù)地質(zhì)條件、防滲要求不同，渠道內(nèi)坡的混凝土襯砌結(jié)構(gòu)主要有三種型式，一是預制混凝土板+土工膜+保溫板結(jié)構(gòu)型式，二是現(xiàn)澆混凝土板+保溫板結(jié)構(gòu)形式，三是渠坡5cm C10混凝土墊層找平+金屬擴張網(wǎng)+噴5cm C30混凝土型式。

2渠道襯砌板出現(xiàn)的主要破壞問題及原因分析

2.1預制襯砌板塌陷破壞

問題。塌陷破壞多發(fā)生在渠道建筑物附近，如公路橋橋樁附近或穿渠倒虹頂部等。塌陷面積2～10m2不等，最大達30m2，塌陷深度5～30cm。

原因分析。一是地表徑流侵入襯砌板沖刷土坡，導致壩坡和襯砌板塌陷；二是受建筑物影響，渠坡削坡回填土夯實質(zhì)量不滿足要求。

2.2襯砌板鼓脹

2.2.1部分深挖方段襯砌板發(fā)生鼓脹

問題。萊州后趴埠區(qū)段位于東宋泵站下游，為丘陵深挖方段，在泵站停機，渠道停止輸水后，渠道渠底發(fā)生了襯砌板鼓脹破壞現(xiàn)象。

原因分析。泵站停水，渠水位急劇下降，渠水位與地下水位差加大，渠底和渠內(nèi)坡壩腳沒有設(shè)置內(nèi)排水設(shè)施，導致襯砌板鼓脹或滑落。

2.2.2部分半挖半填渠段襯砌板鼓脹

問題。部分渠段在強降雨后，發(fā)生襯砌板鼓脹、滑落。如萊州沙河上游渠段、珍珠河至海鄭河渠段、龍口絳水河段渠底襯砌板產(chǎn)生鼓脹變形破壞。

原因分析。一是降水強度、降水量大，渠坡土抗剪強度降低，襯砌結(jié)構(gòu)容易滑動。二是渠外排水溝排水不暢，渠外坡大量積水，造成渠道內(nèi)外水頭差增大。三是渠段筑堤土料多為滲透性強的砂類土或風化巖段，壩體對襯砌結(jié)構(gòu)的水滲透壓力大。四是渠內(nèi)坡沒有設(shè)置內(nèi)排水減壓設(shè)施，揚壓力增加，造成局部渠段襯砌板鼓脹。

2.2.3襯砌板凍融剝蝕

問題。冬季，部分渠段襯砌板在水位變幅帶附近有較嚴重的混凝土剝蝕破壞現(xiàn)象。

原因分析。部分混凝土板防凍性能達不到要求，在經(jīng)過多個凍融循環(huán)和應(yīng)力的反復作用下，導致混凝土板破壞。

3渠道混凝土板襯砌破壞問題的解決對策

混凝土襯砌的破壞，有設(shè)計、施工的原因，也有管理運行方面的原因，解決渠道襯砌破壞問題要在優(yōu)化工程設(shè)計，強化施工質(zhì)量，加強工程管護三方面下功夫。

3.1優(yōu)化襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1.1重視氣象、水文、工程地質(zhì)勘察等前期工作

渠道襯砌形式要綜合考慮渠道工程地質(zhì)條件及地下水位與渠底關(guān)系，渠道挖填情況等因素。對渠道排水減壓設(shè)計選用的地下水位，應(yīng)廣泛搜集渠道沿線地下水長系列動態(tài)觀測資料，綜合考慮降雨、氣溫等因素確定。

3.1.2丘陵基巖區(qū)高填方段渠道慎用預制混凝土板襯砌

預制混凝土板板小縫多，板間水泥勾縫易開裂脫落，丘陵基巖區(qū)高填方筑壩土料防滲性能差，一旦出現(xiàn)滲水，對工程安全影響較大。龍口隋家莊子和八里沙河渡槽附近，筑堤材料為花崗巖風化料，滲透性極強，采用預制混凝土板襯砌，出現(xiàn)較嚴重滲水問題。因此對丘陵基巖區(qū)高填方段建議采用現(xiàn)澆混凝土板+土工膜+保溫板型式，現(xiàn)澆混凝土板面積較大，板間縫相對較少，防滲效果相對較好。

3.1.3增加丘陵基巖深挖方段渠道襯砌排水減壓系統(tǒng)

丘陵基巖深挖方段渠道襯砌結(jié)構(gòu)大部分未設(shè)置內(nèi)排水減壓設(shè)施，如渠床基巖為強、中風化花崗巖的龍口隋家莊子西段，該段渠底鼓板嚴重。工程整改時在基巖坡面和渠底采用無砂混凝土或砂礫石作為找平層和墊層，并在渠底和坡角增設(shè)了暗管排水減壓系統(tǒng)，效果明顯。

3.1.4綜合考慮壩體透水性強、地下水位較低的挖方或半挖半填渠道內(nèi)外排水

萊州西河崖段、大沙嶺段為半挖半填渠道，壩體以砂類土為主，透水性強；正常年份地下水位均在渠底以下。但遇強降雨時，右側(cè)排水溝排水不及，溝內(nèi)洪水位大幅度抬高，導致堤內(nèi)地下水位升高，造成襯砌板頂托破壞。類似地段應(yīng)將渠外排水溝漿砌，并保持排水通暢，渠內(nèi)壩腳設(shè)置暗管排水減壓設(shè)施。

3.2嚴格控制施工質(zhì)量

3.2.1嚴格控制預制板制作質(zhì)量

混凝土預制板在水位變幅帶出現(xiàn)凍融剝蝕問題比較普遍，主要與施工質(zhì)量控制有關(guān)。減少凍融破壞的措施：一是嚴格控制原材料包括粗細骨料、水泥和水的質(zhì)量；二是嚴格水灰比的控制；三是嚴格按配合比進行外加劑的摻加；四是保證混凝土的震搗質(zhì)量；五是加強混凝土板的場內(nèi)養(yǎng)護。

3.2.2嚴格控制明渠襯砌施工質(zhì)量

渠道削坡平整密實。削坡是渠道襯砌前關(guān)鍵的一道工序，削坡過程中注意隨時檢查校正，防止超挖傷坡，嚴格控制坡面的平整度，保證削坡坡面土體的密實度，對穿渠建筑物如倒虹、橋梁樁基周圍的回填土，嚴格控制壓實度或相對密實，以防不均勻沉降引起襯砌板塌陷。

土工膜焊接牢靠。襯砌板下土工膜的鋪設(shè)、焊接、保護是施工過程中的重點工序，土工膜鋪設(shè)搭接長度不得小于15cm；施工焊縫搭接面不得有污垢、砂土、積水等雜質(zhì)，焊接完成后檢查有無虛焊漏焊現(xiàn)象；加強對土工膜的保護，作業(yè)人員應(yīng)穿膠鞋或軟底鞋施工，嚴禁踩踏，對檢查出的小破損，及時焊接，保證土工膜質(zhì)量合格。

渠道內(nèi)坡壩腳盲管排水通暢。排水盲溝開挖，溝深、溝寬要滿足設(shè)計要求。排水盲溝溝槽底部鋪設(shè)5cm中粗砂墊層，盲溝之間對接整齊，兩管不得錯開，盲溝外包反濾土工布，鐵絲綁扎牢固；用中粗砂將盲溝埋入并搗實，管頂由原狀土回填夯實，平整坡面。逆止式排水器安裝位置要求排水孔中心與集水暗管中心垂直，安裝牢固，排水通暢。

砂漿勾縫飽滿密實。砂漿勾縫是渠道襯砌的關(guān)鍵工序。應(yīng)采用試驗配合比確定的干硬性砂漿；勾縫前清理縫內(nèi)砂灰等雜物，并灑水濕潤；勾縫采用專用工具，確保勾縫砂漿密實、平整、光滑；勾縫后，及時用毛氈或草簾進行覆蓋，并做好灑水養(yǎng)護。

3.3加強工程管理與維護

3.3.1保持排水設(shè)施暢通，加強工程維修養(yǎng)護

加強工程隱患排查和消除，及時疏通排水溝、排水建筑物、內(nèi)排水設(shè)施并保證暢通，巡查沿線泄水閘閘門并保持靈活啟閉等。在渠道運行或強降水期間，進行工程巡查監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

3.3.2加強汛期閘門調(diào)度

汛期不輸水時渠道應(yīng)處在關(guān)閉狀態(tài)，攔蓄雨水增加渠道水位，盡量減小渠水位和堤內(nèi)地下水位水頭差，以削減地下水上升造成的揚壓力增大，破壞襯砌結(jié)構(gòu)；加強巡查、觀測，當?shù)叵滤桓哂谇?nèi)水位15cm時，及時下落下游節(jié)制閘，以雍高渠道內(nèi)水位。

3.3.3做好渠道運行控制

工程通水時，做好渠道運行控制，流量變化力求循序漸進，水位避免大起大落。尤其在泵站停水后，控制渠內(nèi)水位下降速率，防止鼓板、滑板情況的發(fā)生。

4結(jié)語

長距離調(diào)水工程，明渠渠道是工程的主要載體，通過對膠東調(diào)水明渠工程多年運行以來暴露的問題分析，設(shè)計充分、施工可行、運行可靠的襯砌型式是工程安全運行的前提，要從設(shè)計、施工、管理三方入手，增加工程耐久性。一要進一步優(yōu)化襯砌設(shè)計。根據(jù)不同水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，不同運行工況，進一步對防滲漏、防凍脹、防揚壓襯砌方案進行優(yōu)化。二要總結(jié)分析襯砌破壞原因，加強施工環(huán)節(jié)質(zhì)量控制，保證工程質(zhì)量。三要加強工程管理，加強日常工程維修養(yǎng)護和汛期及通水期間的渠道運行控制，保證工程長期安全運行。