“三新”技術(shù)在灌區(qū)防滲工程中的應(yīng)用

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石津灌區(qū)灌溉渠系現(xiàn)有總干渠、干渠、分干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠6級(jí)固定渠道1.4萬條，總長(zhǎng)1.08萬km，其中總干渠1條，長(zhǎng)134.23km；干渠8條，總長(zhǎng)183km；分干渠30條，總長(zhǎng)379km；支渠268條，總長(zhǎng)866km；斗渠2429條，總長(zhǎng)2973km.

　　1995年以來，以國家灌溉試點(diǎn)工程和節(jié)水續(xù)建配套工程的開展，對(duì)骨干渠道工程進(jìn)行了第二次大規(guī)模渠道防滲，并利用地方配套資金和群眾籌資，對(duì)部分支斗渠等田間渠道工程進(jìn)行了防滲。在建設(shè)過程中不斷進(jìn)行新技術(shù)、新材料、新工藝的探索和推廣應(yīng)用，取得了一定成效，使防滲工程質(zhì)量、建設(shè)管理和施工水平等方面有了很大提高。

　　1.以科研為先導(dǎo)，加快新技術(shù)的推廣應(yīng)用

　　多年來，灌區(qū)在進(jìn)行渠道防滲工程建設(shè)的同時(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，進(jìn)行了多項(xiàng)試驗(yàn)研究工作，先后完成了渠道測(cè)滲試驗(yàn)方法、水泥土水泥砂漿復(fù)合材料渠道襯砌實(shí)驗(yàn)研究、節(jié)水高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)示范區(qū)試驗(yàn)研究、混凝土防滲渠道防凍脹研究等項(xiàng)目，并及時(shí)把研究成果應(yīng)用到灌區(qū)渠道防滲工程中。

　　近年來，通過總結(jié)灌區(qū)內(nèi)防滲渠道橫斷面設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)水流條件、抗凍脹效果、施工難易程度、結(jié)構(gòu)美觀等方面綜合考慮，在不同級(jí)別的渠道上先后選用了梯形、圓弧底直坡形、拋物線底直坡形、純拋物線形、U形、高次曲線形等多種結(jié)構(gòu)形式，形成了大型渠道梯形、中小型渠道曲線形的最佳斷面組合。通過與河北省南水北調(diào)籌備處合作，進(jìn)行了混凝土防滲渠道防凍脹的研究工作，分別在總干渠和三條分干渠上設(shè)立了試驗(yàn)段，重點(diǎn)對(duì)梯形、拋物線形混凝土防滲渠道的凍脹問題進(jìn)行專題研究。從防、抗、導(dǎo)三方面入手，設(shè)立不同結(jié)構(gòu)型式的防滲斷面，埋設(shè)地溫、凍脹量等觀測(cè)儀器、設(shè)備，研究探索適宜本區(qū)范圍內(nèi)的防凍脹手段和措施，其中基礎(chǔ)保溫防凍脹研究成果，應(yīng)用于總干渠、四干渠、軍齊南干渠等大型渠道。

　　2.推廣應(yīng)用新材料，提高防滲工程技術(shù)含量

　　在伸縮縫處理上，除繼續(xù)沿用具有韌性好、粘接力強(qiáng)、低溫不斷裂、使用壽命長(zhǎng)、施工方便等優(yōu)點(diǎn)的建筑油膏、806樹脂油膏配合砂漿作為填縫材料以外，還應(yīng)用了PE閉孔泡沫塑料板。在防、抗凍脹結(jié)構(gòu)方面應(yīng)用了聚苯乙烯泡沫保溫板和聚丙烯纖維混凝土。

　　（1）PE閉孔泡沫塑料板的應(yīng)用

　　從1997年石家莊市引水入市改善環(huán)境北線工程開始，灌區(qū)開始使用PE閉孔泡沫塑料板作為混凝土防滲板接縫材料。該材料具有密度小、回復(fù)率高、具有獨(dú)立的氣泡結(jié)構(gòu)；表面吸水率低，防滲透性能好；耐老化性能優(yōu)良；低溫不脆裂，高溫不流淌；可按斷面形狀裁剪或粘結(jié)，施工方便等特點(diǎn)。我灌區(qū)繼引水入市北線使用后，陸續(xù)在總干渠、四干渠、軍齊南干渠等多項(xiàng)混凝土防滲工程中大規(guī)模使用，并逐步改進(jìn)施工工藝，以達(dá)到最佳施工效果。

　　閉孔塑料泡沫板的厚度、間距（混凝土接縫寬度和分塊尺寸）根據(jù)規(guī)范和當(dāng)?shù)販夭钣?jì)算確定，一般以厚度10mm、間距3～4m控制為宜，跳倉澆筑時(shí)，將其與邊模板固定好，木模板可用鐵釘固定，鋼模板用卡子固定，避免混凝土入倉振搗過程中閉孔塑料板向上移動(dòng)，混凝土終凝24小時(shí)后即可拆模，閉孔塑料板與混凝土已經(jīng)凝結(jié)在一起，覆膜或?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)。在跳倉完成3天以后，可補(bǔ)倉澆筑，此時(shí)要注意施工人員不能踩踏已澆筑板邊緣，避免將已經(jīng)澆筑好的閉孔塑料板剝離；連倉澆筑時(shí)要注意：首塊混凝土板澆筑完成后，不能立即撤掉模板，應(yīng)待第二塊入倉振搗一遍后，再將連倉模板拆除，填平放置模板處混凝土，再經(jīng)過振搗、磨光、壓面，依次連續(xù)澆筑。為提高板縫的抗?jié)B能力，可在接縫混凝土板下部鋪設(shè)100mm寬的油氈條。

　　（2）聚苯乙烯泡沫保溫板的應(yīng)用

　　1997～1999年建設(shè)的引水入市改善環(huán)境北線工程，是在現(xiàn)有的石津總干渠和小運(yùn)河基礎(chǔ)上建成的，由于該段渠道使用功能由原來單純灌溉輸水轉(zhuǎn)變?yōu)榧骖櫝鞘兴h(huán)境景觀輸、蓄水的功能，在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮冬季運(yùn)行水面附近部位混凝土板防凍脹的需要，在渠坡上半部分加設(shè)了長(zhǎng)2500mm、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，同時(shí)做為南水北調(diào)工程防滲前期研究項(xiàng)目之一，被南水北調(diào)籌備處列為防凍脹試驗(yàn)渠段。灌區(qū)根據(jù)試驗(yàn)研究的成果，從2000年開始連續(xù)三年在干渠以上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。

　　根據(jù)灌區(qū)觀測(cè)試驗(yàn)資料，密度20kg/m³的聚苯乙烯泡沫保溫板，厚度每10mm可抵御100mm的凍深。本灌區(qū)范圍年最大凍土深為470mm，因而，東西向渠道保溫板厚度可按陽坡30mm、陰坡50mm選用，南北向渠道按30mm使用。保溫板鋪設(shè)時(shí)，每塊保溫板要結(jié)合混凝土板的尺寸定制，盡量減少保溫板塊數(shù)，更要避免現(xiàn)場(chǎng)切割，以減少浪費(fèi)和提高整體效果。

　　（3）聚丙烯纖維的應(yīng)用

　　聚丙烯纖維是一種新型高分子材料，其采用的化學(xué)改性與物理改性及特殊的纖維表面處理技術(shù)，有效地提高了與混凝土的握裹力，能防止或顯著減少混凝土開裂，改善混凝土變形性能和提高混凝土整體性，對(duì)減少各種縮性收縮、離析、水化熱溫度等因素導(dǎo)致的非結(jié)構(gòu)裂縫，提高抗裂抗?jié)B、抗沖擊功能，延長(zhǎng)混凝土制品的使用壽命方面起到了極大作用。據(jù)試驗(yàn)資料，僅0.1％的體積摻量，抗裂能力提高100～150％，抗?jié)B能力提高70％以上，抗沖磨能力提高50～100％，3～28天齡期抗壓強(qiáng)度提高15～30％，抗裂能力提高100％以上。

　　鑒于這種材料在抗裂抗?jié)B方面的特性，參考其他工程的施工經(jīng)驗(yàn)，今年在一干五分干渠道防滲工程中首次采用了聚丙烯纖維混凝土，防滲板厚度分60mm、80mm兩檔。每m3混凝土摻纖維0.9kg，比普通混凝土只增加材料費(fèi)50元／m³，施工工藝與普通混凝土相同。需要注意的是：入攪拌機(jī)時(shí)的投料順序?yàn)樗槭?、纖維（連同水溶性纖維包裝）、水、水泥、砂子，這樣攪拌的質(zhì)量均勻，每盤攪拌量按一小包纖維的配合比計(jì)算其他材料重量，切忌拆破纖維包裝，避免造成纖維飛揚(yáng)浪費(fèi)和污染環(huán)境。

　　3.不斷改進(jìn)施工工藝和施工機(jī)具，提高施工水平

　　雖然混凝土防滲工程的攪拌、運(yùn)輸、支模、振搗、養(yǎng)護(hù)與一般大體積混凝土工程基本相同，但渠道防滲工程厚度小面積大，在保證密實(shí)度、強(qiáng)度指標(biāo)要求的同時(shí)，表面平整度、光潔度要求較高，因此其施工工藝、施工機(jī)具必須根據(jù)具體防滲斷面結(jié)構(gòu)形式不斷完善改進(jìn)，以期達(dá)到內(nèi)在和外觀質(zhì)量的最佳效果，從1997年開始，我們應(yīng)用了真空吸水機(jī)吸水和電動(dòng)磨光機(jī)磨光兩項(xiàng)施工工藝，研制出了如曲面震搗器、伸縮組合鋼模板、矩形長(zhǎng)刮杠、長(zhǎng)把鐵抹子等許多簡(jiǎn)單實(shí)用的施工器具，提高了工程質(zhì)量和工作效率。

　?。?）真空吸水工藝

　　該項(xiàng)施工工藝主要針對(duì)秋季防滲施工。由于冬前工期有限，氣溫較低，混凝土水化凝固慢，為了盡快完成混凝土板面的收面壓光，提高施工速度，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)合混凝土和易性和振搗工藝，確定合理的真空吸水強(qiáng)度、時(shí)間。以下是引水入市北線防滲工程施工時(shí)的真空吸水工藝試驗(yàn)情況。

真空吸水工藝試驗(yàn)情況表　 部位　 外加劑　 試件編號(hào)　 混凝土干密度（kg/m3）　 施工工藝　 備注　 渠底　 　 1　 2352　 平板振動(dòng)器振搗兩遍　 真空吸水、抹平　 不吸水坍落度為10～20mm；吸水坍落度為30～40mm。　 DH3　 2　 2228　 不吸水、抹平　 DH9　 3　 2336　 吸水、振一遍、抹平　 　 4　 2278　 吸水、振兩邊、抹平　 DH3　 5　 2394　 振動(dòng)杠振動(dòng)兩遍　 真空吸水、抹平　 消泡劑　 6　 2213　 吸水、振一遍、抹平　 DH9　 7　 2380　 吸水、振兩邊、抹平　 　 8　 2293　 不吸水、抹平　 邊坡　 DH3　 9　 2354　 平板振兩遍、走杠補(bǔ)平、振一遍、不吸水　 土工布　 DH9　 DH3　 10　 2337　 平板振兩遍、走杠補(bǔ)平、振兩遍、不吸水　 坍落度小于20mm。　 消泡劑　 DH9　

　　根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況分析，采取了平板振搗器或振動(dòng)杠振搗兩遍、真空吸水再抹平的施工工藝，比不采用真空吸水提高工效30％以上。

　?。?）可伸縮模板

　　在1997年～1999年引水入市北線渠道防滲工程施工中，按設(shè)計(jì)，渠道邊坡坡長(zhǎng)是變值（渠底有縱坡，防滲頂無縱坡），每塊混凝土板尺寸都不相同，按大尺寸板塊制作模板，雖能夠周轉(zhuǎn)使用，但使用會(huì)很不方便，更不能一個(gè)板塊單獨(dú)一套模板，這將耗用大量的模板材料。經(jīng)過技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，根據(jù)“套袖”原理制作了可伸縮的模板，提高了模板的周轉(zhuǎn)使用率，節(jié)約了模板用材。

　?。?）弧面振搗器

　　石津灌區(qū)設(shè)計(jì)流量7m³/s以下的混凝土防滲渠道，大部分采用的是全拋物線形曲線斷面，其中流量在5m³/s左右，斷面較大的渠道，施工振搗設(shè)備用普通平板振搗器可以滿足施工需要。流量在3m³/s以下斷面較小的渠道，平板振搗器適用性降低，為此對(duì)平板振搗器底盤進(jìn)行改裝，制成弧面形式，振搗效果得到很大改善，尤其底面振搗效果最佳。

　?。?）長(zhǎng)把鐵抹子

　　無論是曲線形斷面還是梯形斷面，在邊坡混凝土澆筑過程，成型面平整度的控制是一道關(guān)鍵工序，用一般常用的施工器具如：鐵鍬、木抹子、壓子等，都很難處理振搗后出現(xiàn)的局部凹凸面，即便是熟練工，在平倉、振搗工序都嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行操作，都不可避免出現(xiàn)振搗后的凹凸現(xiàn)象，凹處補(bǔ)倉很容易，而凸出部位的處理相對(duì)較難，用普通常用工具既費(fèi)時(shí)又費(fèi)工，鑒于此，經(jīng)技術(shù)人員和操作人員共同分析試驗(yàn)，制作了弧面長(zhǎng)把鐵抹子。用厚8mm左右的鋼板焊制，其重量控制在5～10kg，尺寸350×400mm左右，使用時(shí)由下向上搓壓，凸面整平效果很好，有效地提高了混凝土表面平整度。

　?。?）矩形長(zhǎng)刮杠

　　長(zhǎng)刮杠是用于混凝土入倉后的平倉工序，根據(jù)混凝土分塊尺寸確定刮杠長(zhǎng)度，一般長(zhǎng)度比分塊尺寸長(zhǎng)1m左右，以便于操作，刮杠本身要具備足夠的強(qiáng)度和剛度，重量盡可能要輕一些，刮杠材料可選擇木質(zhì)、鋼質(zhì)或鋁合金，邊坡使用操作時(shí)必須自下而上搓刮，倉面低于刮杠底面時(shí)，要及時(shí)補(bǔ)倉。使用該刮杠平倉，比其他工具平倉倉面平整度有顯著提高。

　　21世紀(jì)是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，面對(duì)水資源日益緊缺的現(xiàn)實(shí)，大力發(fā)展節(jié)水工程，實(shí)施全民節(jié)水戰(zhàn)略，是新《水法》賦予我們的重要任務(wù)。隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的新技術(shù)、新材料、新工藝會(huì)應(yīng)用到灌區(qū)防滲節(jié)水工程當(dāng)中。灌區(qū)將在加快節(jié)水改造的同時(shí)，進(jìn)行信息化工程建設(shè)，搶抓節(jié)水續(xù)建、南水北調(diào)、電氣化灌區(qū)建設(shè)“三大機(jī)遇”，銳意改革，把石津灌區(qū)建成一個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)的“窗口示范灌區(qū)”。