水利工程渠道衬砌施工技术探讨

崔 亮

（甘肃省张掖市水务局黑河干流管理总站，甘肃 张掖 734000）

0 引言

在水利工程中，为了提升渠道的输水能力，并延长其使用寿命，在施工建设过程中，应积极采用混凝土衬砌技术。尤其是一些老旧水利工程设施，经过多年的运行，输水能力和安全性能已显著降低，为了提高其输水能力，应及时进行维修养护[1]。本文结合某水利工程项目中的渠道施工过程，对混凝土衬砌施工技术进行详细分析。

1 工程概况

黑河草滩庄水闸枢纽，位于甘肃省河西走廊中部，张掖市甘州区西南22km 处，是修建在黑河干流上的第一座拦河闸，规划控制灌溉面积为116 万亩。黑河草滩庄水闸枢纽属大（二）型工程，设计洪水重现期为100年，洪峰流量2880m3/s，校核洪水重现期为1000 年，相应洪峰流量4890m3/s。枢纽的主要作用是抬高水位，防止泥沙入渠，保证下游的灌溉引水和安全泄洪。枢纽闸前最大蓄水量为156 万m3。1987 年6 月，主体工程建成投入试运行，1991 年9 月通过竣工验收，工程总投资1308 万元。枢纽进水闸位于泄洪闸右侧，采用侧向布置形式，进水闸引水方向与河道主流之间的夹角为40°，通过浆砌石引水裹锥，将主河道引入东、西干渠。

黑河草滩庄枢纽工程及其配套的黑河西总干渠沿线，大部分为村庄和农田，渠道右侧的沿渠道路，已经演变成为村民的主要交通道路，但由于渠道断面大，且多为深挖方渠道，为了消除因交通事故和意外事故造成的渠道临时停水，确保渠道持续正常运行，需对渠道进行衬砌施工。

另外，经过近30 年的运行，引水裹锥表面的浆砌石冲刷严重，大部分锈蚀，在进水闸一侧基础底部的浆砌石逐渐开始脱落，今年春季工程检修时发现，浆砌石开始逐渐连片脱落（见图1），危及引水裹锥安全，必须进行维修，补充加固脱落的浆砌石。同时，枢纽上游左导墙与泄洪闸14#孔左边墩，基本分布在一条直线上，长140m，高14m，顶宽1m，底宽2.5m，迎水面为直墙，导墙表面的浆砌石冲刷严重,在靠近泄洪闸一侧底部的浆砌石，逐渐开始脱落（见图2），危及导墙安全，必须及时进行加固维修，消除隐患。枢纽泄洪冲砂闸后，采用短护坦加深齿墙防冲的组合式消能。自2013 年4 月，除险加固主体工程完工以后，为了防止枢纽泄冲闸在汛期下泄的超大流量洪水对下游短护坦防冲齿墙基础的冲刷，每年都在泄洪冲砂闸后抛掷一定数量的混凝土四面体，对齿墙基础进行加固维护。9 月初工程进入集中向下游调水期，经检查，发现泄洪闸下游短护坦防冲齿墙基础的冲刷加剧，亟需抛掷混凝土四面体，减少冲刷。

图1 枢纽前右裹椎底部安全隐患

图2 枢纽前左导墙安全隐患

2 渠道衬砌加固维修施工方案要点

由于该工程施工区域面积较大，内容较多，不仅要进行渠道衬砌，还要加固维修引水裹锥以及靠近泄洪闸一侧底部的导墙浆砌石，并对齿墙基础进行加固维护。由于施工区域地形条件较为复杂，部分施工区域远离道路，所以需要修建一些临时道路。同时渠道断面比较大，受地形条件的制约比较严重，部分只可以供行人和小型机械通过。为确保施工进度和质量，施工方案拟定引水裹锥以及靠近泄洪闸一侧底部的导墙浆砌石加固维修工作与干渠施工同步进行，且干渠施工需要多点同时施工。

2.1 枢纽前右裹椎底部和左导墙底部修复

对枢纽前右裹锥底部和枢纽前左导墙底部进行修复过程中，先将待修复区域表面已经松动或者锈蚀严重的浆砌石凿除，然后用水清洗干净[2]，采用环氧树脂砂浆、钢筋和锚固胶重新粘补卵石，使其恢复至原样。

2.2 枢纽泄洪冲砂闸后加固维护

对泄洪冲砂闸1#～14#防冲齿墙下游10m 范围内抛掷一定数量的混凝土四面体，四面体之间采用连接筋进行连接，运用装载机进行吊装并抛掷。四面体的规格统一为：垂高为1.63m，底面边长为2m，体积为0.94m3，自重为2.2t。在枢纽工程泄洪冲砂闸后下游500m 处的右岸河滩现场加工制作。针对坝后冲坑采用机械回填的方式予以处理，最后进行场地平整[3]。

2.3 地基土石方施工

渠道衬砌施工中，地基处理质量直接关系到水利工程渠道能否正常运行。渠道地基土方施工，先进行清表和清淤，再进行土方开挖，最后回填[4]。土方开挖过程中废弃的土方，统一运输到废料场处理。支渠土方开挖，采用小型挖掘机辅助人工进行。局部开挖量比较小的部位，需要人工开挖，而对于泄洪闸，分水口等位置需要借助机械开挖。石方的处理，采用小药量爆破法。

2.4 渠道衬砌施工

本次水利工程渠道衬砌施工工程量比较大。干渠部分的混凝土衬砌，按照先底板后边坡的顺序完成，部分渠段在完成施工之后，还需要喷射混凝土。支渠由于断面比较小，采用全断面一次性新立模的浇筑方式。渠道衬砌浇筑方式为分段跳仓式，衬砌施工采用分段开挖，分段完成的方法。此外，本次水利工程渠道衬砌施工中部分渠段的施工道路条件差，不利于大型车辆通行，衬砌混凝土采用搅拌站集中拌制。根据混凝土拌和方式的不同，采用小型自卸运输车或是人工推车的方式进行运输，确保混凝土顺利入仓。

3 渠道衬砌混凝土施工技术

3.1 模板制作与安装

在水利工程渠道防渗漏衬砌施工中，需要使用到模板。在实际操作中，渠道断面一致或变化不大时，一般使用滑动式模板施工，扭曲面或起伏的基础部位，一般使用固定式模板[6]。为此，施工人员要根据现场的具体情况，选择合适的模板，在进行模板安装操作时，必须确保准确、严密，避免在后续混凝土浇筑时，出现漏浆的情况，为渠道衬砌施工质量的提升提供支撑。

3.2 混凝土的配制

在防渗衬砌施工中，混凝土配制材料质量的控制工作直接关系到混凝土配制的质量。操作人员需要严格控制水泥、骨料以及水的质量。首先，水泥质量的控制，水泥是混凝土配制的基础原料，所占比例较大，操作人员根据工程的实际需求，选择符合要求的强度等级的水泥，并合理预估水泥的用量，避免出现浪费的现象；其次，骨料的选择，应通过实验来决定选择何种级配的骨料，确保选择的骨料能够满足施工的需求[7]；最后，水的选择，根据施工需求选择饮用水，或者是比较干净的地表水或地下水。

3.3 混凝土拌和及运输

在进行混凝土拌和时，首先应仔细核对原料的数量与种类，然后按照设定的顺序，将其逐一投放到拌和设备中，进行充分地搅拌，确保混凝土的性能达到预定的标准。混凝土远距离运输时，应选择专用的运输车，到达施工现场后，经检查合格，才可以进行浇筑施工[8]。

3.4 混凝土浇筑和养护

在混凝土浇筑过程中，首先要做好入仓铺料工作。施工技术人员必须细致检查渠底的砂砾石垫层是否合格，避免混凝土直接浇筑在土基上，确保无误后，混凝土才可以入仓。混凝土混合料被卸到仓内时，操作人员应及时进行平仓振捣作业，避免混凝土发生堆积。具体来说，就是工人运用刮杠，将混凝土刮平。如果仓里有粗骨料堆叠情况，需要将堆集的粗骨料均匀分散到砂浆较多的位置，而不能将混凝土砂浆直接覆盖在上面，以免出现麻面蜂窝。

水利工程施工中，混凝土的浇筑过程是先渠坡再渠底[9]，浇筑过程采用伸缩缝分块浇筑的方式。在进行渠面倾斜面浇筑时，应按照由低至高的顺序进行浇筑，最后再进行收面施工。完成混凝土浇筑施工后的12h之内，必须进行混凝土的养护工作。养护时，可以在其表面覆盖土工布、草帘或者塑料薄膜等材料，然后根据天气情况，定期洒水，保证混凝土周围的湿润程度能够满足其硬化的要求，从而提升渠道防渗漏性能。

4 结束语

本研究以张掖市黑河草滩庄枢纽维修养护项目为例，对水利工程渠道衬砌施工技术进行了深入的探讨。该技术应用在一些老旧水利工程设施，对其进行维修养护，可以极大地提升其输水能力和安全性。而在实际应用中，应努力提升水利工程渠道衬砌施工质量，从而保证水利工程可以更好地发挥功效，提升水资源的利用效率。