汉延渠大银河节制闸防渗抗冻胀砌护技术

张晓林，杨金国

（宁夏回族自治区汉延渠管理处，750004，银川）

一、工程概况

汉延渠大银河节制闸砌护改造工程是宁夏回族自治区水利厅2009年续建配套项目渠道砌护及建筑物改造工程，位于宁夏回族自治区银川市掌政镇以东，工程建设单位为水利厅灌溉管理局，设计单位为宁夏回族自治区水利水电勘测设计研究院有限公司，监理单位为宁夏华正水利水电工程建设监理中心，质量监督单位为宁夏水利水电工程质量监督中心站，施工单位为宁夏汉延水电工程有限公司。

工程自2010年2月26日开工，同年4月15日竣工，实际完成工程量：土方开挖 9 131 m3，土方回填11 121 m3，浆砌石砌筑 1 160.64 m3，现浇混凝土护脚1283.26 m3，混凝土板预制砌护694m3,土工膜铺设24328.3m2，聚乙烯油膏2.93m3，苯板铺设249.98m2，泥结石路面4960 m3，浆砌石拆除384.32m3，混凝土板拆除 1720.8 m3，渠底清理垃圾1015.07 m3。工程总投资188.74万元。

二、工程砌护成因

汉延渠大银河节制闸至二排渡槽段是穿鱼湖、高填方渠道，渠线弯曲，是汉延渠多年的重点险工段。穿鱼湖段堤顶与左右岸鱼湖湖底高差在3.8 m左右，渠底与鱼湖湖底高差在2.0 m左右；高填方段局部渠段渠底与田面高差也在1 m左右。沿曲线地质剖面为标准的二元结构，渠堤上部厚度约3m，土质为人工回填壤土或沙壤土，渠堤下部土质为细砂或粉细砂，浸润线出逸点较高，坡脚渗水严重。

本次砌护段属汉延渠大银河节制闸至二排渡槽段的一部分，全部属穿鱼湖、高填方段，是该渠险工段中最险的一段。原渠道基本顺直，渠堤土质差，渠槽内外落差大，渗径不够，外坡有渗水，渠堤时常有獾等害堤动物打洞破坏的迹象。为了改善渠道输水条件，提高渠道水利用系数，确保干渠行水安全，需要对该渠段进行防渗砌护。

据调查，砌护工程冻胀破坏在渠深1/3处最为严重，常有纵向贯通裂缝出现；阴坡冻胀破坏比阳坡严重得多，因此本次冻胀施工的重点放在右岸的阴坡上。

三、工程设计

1.总体设计

设计砌护长度1 400 m，桩号K75+700～K77+100（其中银东干沟渡槽及其进出口连接段100 m不改造，实际砌护1 300 m），设计流量20 m3/s,加大流量22 m3/s,设计水深1.91 m，比降1∶9 000。断面底宽 10.0 m，断面顶宽20.402 m，渠道内边坡 1∶1.5。

2.防渗抗冻胀设计

（1）防渗设计

渠底铺设聚乙烯防渗膜，其上回填素土0.6 m。坡下齿墙为深0.78 m、宽0.6 m的M7.5浆砌石。坡脚为厚0.22 m、R4 000、圆弧形坡脚 C20混凝土现浇。其上砌筑C20混凝土板，板缝宽10 cm。坡板下铺设聚乙烯防渗膜。伸缩缝坡下齿墙浆砌石每12.012m一道，圆弧形坡脚现浇混凝土每6.006m一道，预制板砌筑每6.006 m一道，缝宽均3 cm，内填沥青砂浆和聚乙烯油膏。

（2）抗冻胀设计

该工程渠道流向为自大银河节制闸始基本由西南向东北，右岸为阴坡，对右岸砌护采取抗冻胀措施，边坡板下铺设苯板，板厚60 mm（见图1、图 2）。

四、防渗抗冻胀设计

（1）施工段落

桩号 K75+700～K77+100（其中银东干沟渡槽及其进出口连接段100m不改造，实际砌护1300m），由汉延水电工程有限公司中标施工。

（2）工程任务

全部砌护工程土方开挖9131m3，土方回填 11121m3，浆砌石砌筑1 160.64m3，现浇混凝土护脚1 283.26m3，预制混凝土板砌护694 m3,土工膜铺设24 328.3 m2，聚乙烯油膏 2.93 m3，苯板铺设249.98 m2，泥结石路面4 960 m3。

（3）工期

本工程合同开工日期为2010年2月26日，竣工日期为2010年4月30日，合同总工期63天。实际开工日期为2010年2月26日，竣工日期水下部分为2010年4月9日，水上部分为2010年4月30日，实际工期63天。

（4）施工工序

总施工工序为：护坡→护底→现场清理→初步验收。

其中护坡工序为：M7.5浆砌石齿墙→圆弧形坡脚C20混凝土现浇→坡下苯板铺设→坡土工膜铺设→C20混凝土预制板砌筑→C15细石混凝土填缝→洒水养护→封顶戴帽→处理伸缩缝。渠底施工工序为：开挖渠底土方→铺防渗膜→松填土方。

（5）施工方法

受工期及自然条件影响，工程采取分段、分组交叉流水作业。

①M7.5浆砌石齿墙。基础齿墙施工时先开挖基槽，再砌筑浆砌石。要求分层砌筑，坐浆密实，合理错缝。基础砌好后顶面要覆盖，以防回填护坡土方时将基顶染土，影响基础顶面浆砌石与护坡材料结合。

②圆弧形坡脚C20混凝土现浇。坡脚土体按设计尺寸修整完成后即可进行圆弧形坡脚C20混凝土现浇。垂直水流方向每6.006 m设一档分缝，单块尺寸为6.006 m×2.352 m×0.22 m，顺序为模板架立、混凝土入仓、振捣、面层压实收光、洒水养护。顺水流方向先浇单数，再浇双数，跳仓浇筑，节省边模支模次数。

③土工膜铺设。坡上土工膜铺设与混凝土板砌筑同步进行，采用人工铺设。采用0.3 mm厚聚乙烯薄膜，土工膜不允许有裂口、孔洞、裂纹或退化变质等现象。铺设前要清除坡面上的树根、杂草、孤石等，将坡面拍实整平，不允许出现凸起及凹陷。铺设时土工膜与坡面之间压平贴紧，避免架空，清除气泡。土工膜搭接宽度不小于15 cm，搭接面要干燥、无水、洁净。对施工过程中遭受破坏的土工膜，应及时请专业人员修补。渠底铺膜施工时防渗膜要有一定的松弛度，不能拉得太紧，以防覆土时将膜拉裂。

④C20混凝土预制板砌筑。砌筑混凝土板前每6.006 m设伸缩缝一道，分好分隔线，再按要求砌筑混凝土板两边板，复查标高后，逐层（逐行）砌筑。预留板缝用高标号砂浆预制块支垫，支垫尺寸25 mm×25 mm×100 mm。要求缝路整齐、板面平整。

⑤C20细石混凝土填缝。混凝土板的填缝应在板砌好后及时填筑。填缝细石混凝土所用原材料要有试验决定，其强度、抗渗、抗冻及和易性应满足设计要求。填缝前将缝内砂、土等杂物清理干净并洒水湿润。填缝混凝土应采用人工捣固密实，表面与混凝土板齐平收光，并反复压光三次以上。填缝混凝土完成后应及时洒水、盖湿草帘进行养护。

⑥伸缩缝的处理。坡面砌筑完成后即可进行伸缩缝的处理，也是渠道防渗砌护的最后一道关键工序。填缝前清除缝内泥土、杂物，使缝壁清洁、干净，先将制备好的沥青砂浆填入下部压实，再将制备好的具有一定温度的聚乙烯油膏灌入缝内，同时用烤热的小铁铲向缝壁抹压，使其与缝壁充分黏结，最后用热烙铁沿缝口压烙，使表面光滑平整与缝壁粘牢。

（6）右岸抗冻胀施工

铺设聚乙烯苯板。该砌护段渠道流向自大银河节制闸始基本由西南向东北，右岸为阴坡，设计时对右岸砌护采取抗冻胀措施，边坡板下铺设苯板，板厚 60 mm，密度 20 kg/m3，吸水率小于80 g/m2，施工时先削坡，然后将苯板长度方向顺水流方向铺设，一直从砌板坡角铺设到大水位上。

苯板质脆，在搬运过程中要防止折断破坏。为便于施工，苯板铺设要按设计要求一次铺设成型，施工过程中不能踩踏苯板，防止破坏苯板结构。

五、防渗及渠道抗冻胀效果

工程自2010年4月16日干渠运行以来，外坡局部浸水和渠道内坡冲刷淤积等现象消除了，渠道安全标准提高了。

该砌护工程右岸护坡背面采取铺设聚乙烯苯板，工程运行两年来没有发现护坡冻胀裂缝现象。尤其在渠深1/3处没有发现纵向贯通裂缝，抗冻胀效果明显，充分发挥了材料的抗冻胀性能。

2011年4月该工程被宁夏回族自治区水利厅评为近年宁夏引黄灌区续建配套项目中唯一的优良工程，对引黄灌区续建工程建设具有示范作用。

六、建 议

①该砌护工程属高填方渠道，地下水水位对渠堤冻胀破坏几乎没有影响，因此该工程抗冻胀效果较好，建议在不同渠道断面，如挖方、半挖半填渠道进行多种材料的抗冻胀试验，观察其效果。

②抗冻胀材料苯板的铺设，施工操作不方便，影响砌护速度，建议提高砌护工时定额。

③一般渠道冻胀破坏多发生在渠底1/3渠深处，多出现贯通纵向裂缝，尤其在渠道阴坡较为严重。建议渠道砌护圆弧形坡脚C20混凝土现浇在设计厚度上阴坡比阳坡厚一些，阳坡平均厚150 mm，阴坡平均厚250 mm，严把施工质量关，抗冻胀效果会更加明显。