怀柔水库隧洞出口渠道防渗工程施工技术

龚杰民

摘要：怀柔水库隧洞出口渠道0+000-0+174段原渠道工程于1960年10月开工，1961年3月完工。原渠道设计为土渠，为半填方渠道。70年代中期进行了混凝土衬砌改造，河底宽8米，边坡1：1.7-1：2渠底至坡顶高差3米，渠道纵坡4.4/10000，糙率0.025，设计流量20立方米/秒。但经过多年的运行，工程老化日趋严重，目前坡面及河底混凝土出现多处破损、断裂、空鼓、、塌陷、下滑、封顶墙倾斜，填方段渗漏隐患多处，影响了渠道正常运行。为保证渠道输水及人民生命财产安全，按现行规范和功能要求，需对破损渠道衬砌进行拆除重建。20世纪90年代以来，随着北京市京密引水管理处服务首都供水职能的转变，防渗抗冻的渠道衬砌得到广泛应用。随着现代水利工程施工技术的发展，渠道衬砌工程使用了部分新型施工工艺和施工材料，由于混凝土衬砌防渗效果好，一般能减少90%以上的渗漏量，且耐久性好，强度高，便于管理，适应性强，在一定程度上提升了渠道项目的施工质量。怀柔水库隧洞出口渠道衬砌工程的实施，消除了安全隐患，为京密引水渠的安全运行提供了可靠的保障。本文以怀柔水库隧洞出口渠道混凝土防渗衬砌改造为例，结合近年来发展的施工工艺，介绍了渠道混凝土防渗衬砌的主要项目施工技术。

关键词：怀柔水库;渠道混凝土衬砌;施工技术

绪论

水利工程项目是社会经济建设过程中的重要基础设施，能够给生产生活带来较大影响。20世纪90年代以来，随着北京市京密引水管理处服务首都供水职能的转变，防渗抗冻的渠道衬砌得到广泛应用。现阶段，社会的不断进步、时代的快速发展，推动了现代化水利工程建设的迅速发展，也提高了对水利工程基础设施的要求，其中渠道防渗抗冻等性能对于北方的输水渠道，尤为关键。在高标准水利工程建设活动进行中，渠道混凝土衬砌是目前较为常见的一种水利施工形式。

1.施工测量放线

1.1引测水准点

从周边国家水准点引测到施工现场水准点，选择既能满足施测要求又不影响材料运输与存放。

1.2计算开挖设计高程

纵向每隔9米布置一排横断面控制桩共5根（渠底中心一根，坡脚各两根，坡顶各两根）共21个横断面，分别计算出每个断面每根桩的混凝土面高程、开挖面高程、20线高程。

1.3施测20线高程

用水平仪根据施工现场水准点做后视测设出每一排横断面的5根控制桩共20线，红漆标注，作为控制每道工序的基准高程控制点。

2.拆除、开挖、削坡、找平

2.1旧混凝土面层及齿墙拆除

按照设计要求“原渠道混凝土拆除时应保持原有20厘米厚砂砾料垫层不动”渠坡采用长臂挖掘机自下而上拆除，随拆随装车外弃。待所有的渠坡开挖削坡完成后拆除外运渠底及齿墙。所有施工机械应避开测量控制桩。

2.2开挖、削坡

2.2.1渠坡开挖、削坡

渠坡开挖的理论挖深8.3厘米，为避免二次削坡或开挖，采用人工开挖，厚度安排专人控制。在已經测量好的控制桩进行挂线，人工进行清坡。根据已经测量好的高程控制线，每隔4m铺砌一根5cm*10cm的木方，木方必须按线找平（满足做法厚度），然后用一根5m长的5cm*10cm钢方作杠尺，以实现铺砌好的木方为基准进行过杠找平，余料装车外运。

2.2.2渠坡开挖、削坡

渠底开挖的理论挖深3.0厘米，做法同渠坡。

2.2.3质量控制

严格控制开挖工程量。根据水利工程的相关规范要求渠底或渠坡一旦因为超挖造成回填，就要按相关规范要求进行踏步式回填，这样无论是对质量、工期乃至于经济都会造成不必要的损失。测量放线时做到渠底、渠坡的横纵坡与原河道平顺交接;渠底与渠坡之间阴角顺直，坡面平顺。渠坡削坡时，根据设计要求，渠坡衬砌总厚度230mm。在人工削坡及整平测量厚度时应与坡面垂直方向进行测量，以保证每层设计做法的厚度。粗砂进场应仔细检查沙粒均匀，不能含有泥土，以保证有良好的透水性。找平时应从坡顶向下过杠，找平后尽量不要上人进行踩踏。

2.3齿墙开挖

渠底两侧齿墙基础开挖。齿墙的断面尺寸为0.4cm*0.6cm，为了尽量不扰动齿墙周围的土质，选用了0.4m宽的挖沟机械进行机械开槽，以保证齿墙的截面尺寸。机械开挖时应随时检测齿墙基槽的宽度、深度，以保证齿墙的截面尺寸符合设计要求。

3.防渗、防冻基层处理

1、施工工艺

本次设计渠坡衬砌做法是铺垫30mm厚粗砂找平层，铺50mm厚聚苯泡沫板（不小于25kg/m3），铺复合防渗土工膜（300g/m2/0.3mm/300g/m2）进行焊接。为了保证不破坏已经做好的粗砂找平层，铺聚苯泡沫板时从渠底逐渐向上铺设，尽量不踩踏已经做好的粗砂找平层。铺设聚苯泡沫板时随铺随用专用马丁连接扎牢，以免被风吹散，并做好成品保护工作，严禁用铁锹、尖镐等锐器将聚苯泡沫板损坏。聚苯泡沫板铺装完成后及时铺装土工膜，土工膜应随铺装随焊接，焊接采用专用热熔式焊缝机，焊接的搭缝长度为10cm，焊接完成后使用专用的加压设备进行加压试验（土工膜焊接加压试验强度一般不小于0.15MPa）。

2、施工控制要点

施工材料进场前，严格检查进场材料是否满足设计要求，生产厂家资质、合格证等技术资料是否齐全、有效，确认合格后方可使用。施工时应注意模板支撑时要轻拿轻放，不得将土工膜弄坏，模板加固应使用沙袋压牢，严禁使用木桩或钢筋。

4、渠坡混凝土浇筑

1、施工工艺

渠坡混凝土浇筑不比渠底混凝土浇筑，要求混凝土既要保证混凝土有良好的和易性，而且流动性不能过大，为此必须严格控制好混凝土的塌落度，经过反复试验浇筑渠坡混凝土塌落度应在14cm左右为宜。渠坡混凝土振捣，为了振捣密实而且保证面层平整，首先采用50型振捣棒进行振捣，然后过杠，再用平板振捣器进行振捣找平，这样既保证了混凝土的整体密实又能避免混凝土过杠后的松动，从而满足混凝土的强度要求。混凝土抹面首先选用电抹子加压盘抹面，饰面层的石子及砂浆充分的融合在一起避免起砂，然后卸掉压盘直接用电抹子抹面见光，边角部位采用人工用铁抹子感光压平。

2、施工控制要点

用振捣棒振捣时应掌握好振捣时间，既保证混凝土振捣密实，又要尽量减少混凝土流动，采用平板振捣器时应保证平板振捣器均匀缓慢地移动，不得长时间停留在一处，造成混凝土流动过大。使用电抹子时应注意，必须2个人配合使用，因为在斜坡上施工，电抹子无法保证按操作工人的意思平缓移动，所以必须用另外一个人在渠顶上用绳子上下拉动，加上操作工人的操作才能将所交的混凝土面抹平，但应注意2人必须配合默契步调一致避免发生危险。

5、混凝土分缝

1、施工工艺

甲缝（横缝）：渠道边坡每9m分横缝、渠底每4.5m分横缝;缝宽20mm，内填聚乙烯闭孔泡沫板、外部使用双组份聚硫密封胶封堵。甲缝（纵缝）：渠道边坡与渠底接缝、边坡与肩墙接缝，渠底中间纵缝，缝宽20mm，内填聚乙烯闭孔泡沫板、外部使用双组份聚硫密封胶封堵。甲缝的施工方法：⑴为了保证甲缝的准确位置，应在模板支撑时将准备浇筑的混凝土平面尺寸减少1cm;⑵甲缝制作首先将闭孔泡沫板按要求裁至15cm宽，然后在12cm处再裁一道1.5cm深的假缝，目的是混凝土浇筑完成后便于起出甲缝上面的3cm，便于灌注甲缝上面的双组份聚硫密封膏;⑶甲缝安装分缝模板拆除完成后，待混凝土强度达到30-40%时开始安装甲缝，安装方法是将裁好的甲缝立贴在混凝土的立面上，然后用钢钉枪将甲缝钉在混凝土的侧立面上。整个甲缝的制作安装完成。

乙缝（纵缝）：渠道边坡沿坡面自上往下每2m设一道纵缝，缝宽20mm，采用沥青木板填缝，填缝顶部距护坡面20mm，为暗缝型式。乙缝的施工方法：乙缝的制作及安装方法相对简单，首先将买好的断缝板根据设计尺寸段好（每块长度1.8m），然后用沥青油进行浸泡，浸泡時间不低于2小时，然后取出晾干备用。乙缝的安装应与混凝土浇筑同时进行，为了保证乙缝的安装位置准确，我们的安装方法是先将混凝土浇筑振捣完成，再将乙缝处的混凝土挖出，然后将2cm沥青板放入，然后再将板两侧的混凝土恢复振捣磨平。

丙缝（横缝）：渠坡每9m甲缝中间设5仓，每仓中间设4条丙缝，缝距1.8m，缝宽5mm，采用改性沥青防水卷材填缝。丙缝的施工方法：为5mm厚改性沥青防水卷材，分别购买3mm厚和2mm厚两种沥青卷材，然后裁至15cm宽以备丙缝安装使用。具体安装方法与甲缝安装方法相同，先拆除模板，待混凝土强度达到30-40%时用钢钉枪将丙缝所用卷材钉在混凝土侧立面上。应注意本次设计丙缝厚度为5mm，所以要将事先裁好的3mm厚油毡条和2mm厚油毡条并在一起进行装订。

2、施工控制要点

甲、乙、丙缝安装位置符合要求必须顺直，使用材料必须符合设计要求;甲缝和丙缝在安装时一定要与混凝土面平齐，以保证跳仓浇筑时混凝土面层平顺;乙缝安装时既要保证每仓之间顺直，又要保证乙缝沥青板上的混凝土埋深符合设计要求（2cm厚）。分缝起到了应力释放的作用，及时切缝能有效地减少裂缝的产生，切缝的时间要尽早，一般要在2天之内完成。

6、混凝土养护

1、施工工艺

现场养护采用塑料薄膜覆盖、棉布覆盖保水的方法进行养护。混凝土浇筑并抹面完成后及时用塑料薄膜、棉布进行覆盖，以保证混凝土内的水分不会被迅速蒸发。同时，随时根据气温变化情况进行浇水养护。

2、施工控制要点

浇水养护时使自来水能够在混凝土表面与塑料薄膜之间长时间保存，在养护期内一定要保证混凝土表面湿润，但养护时要注意浇水的时段控制，中午温度较高时不宜对混凝土进行养护，避免温差大产生裂缝。

7、混凝土裂缝预防措施

渠道衬砌为大面积薄板结构，由于温度应力、混凝土干缩、基础沉降等原因容易产生不同程度的裂缝。除了对混凝土面板进行切缝外，在施工过程中也应该采取其他的预防措施。对于温度应力形成的裂缝，应该优化混凝土配合比，减少水泥用量降低水灰比，改善骨料级配，掺入减水剂、引气剂，保证混凝土的流动性和保水性，避开高低温时段浇筑。对于塑性收缩裂缝，应优选早期强度较高的普通硅酸盐水泥，初凝前做好洒水喷雾养护，高温有风条件下注意遮阳、挡风。

结论

混凝土渠道防渗衬砌改造的施工工序较多，涉及多个方面。其中最为关键的是要实现防渗抗冻的设计功能目标。由于混凝土的特性，在施工过程中容易出现质量问题，因此必须要严格把关施工工艺和工序，对于混凝土的配比、浇筑、养护等过程进行有效管理，做好混凝土裂缝的预防措施。此外，复合土工膜的使用能够有效提升渠道的防渗效果，其铺设、连接、保护等工序也不可忽视，应重点关注。

渠道衬砌图纸如下：

参考文献

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