王 兵
(山東省膠東調(diào)水工程萊州管理站,261400,萊州)
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(kù),全長(zhǎng)688km。其中明渠長(zhǎng)540km,其內(nèi)坡襯砌結(jié)構(gòu)主要有兩種型式:一是預(yù)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)型式。為保證襯砌結(jié)構(gòu)在地下水作用下的穩(wěn)定性,對(duì)地下水水位較高的渠段,在襯砌結(jié)構(gòu)下壩腳處埋設(shè)內(nèi)排水設(shè)施,防止襯砌結(jié)構(gòu)鼓脹破壞。具體布置是在渠道兩側(cè)靠近坡腳處設(shè)置暗管集水,每隔一定間距設(shè)一逆止式排水器。當(dāng)?shù)叵滤桓哂谳斔粫r(shí),地下水通過(guò)排水暗管匯入排水器,逆止式閥門開(kāi)啟,由出水管排至輸水渠內(nèi),以降低地下水水位,減少揚(yáng)壓力;反之閥門關(guān)閉。2013年汛期強(qiáng)降雨過(guò)后,襯砌結(jié)構(gòu)在渠底和內(nèi)坡壩腳出現(xiàn)較大面積鼓脹破壞,給明渠工程帶來(lái)較大損失。技術(shù)人員對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)勘查,對(duì)水毀原因進(jìn)行了深入分析。
2013年7月1—23日,煙臺(tái)市發(fā)生歷史罕見(jiàn)的持續(xù)強(qiáng)降雨,其中萊州市最大,月累計(jì)平均降雨量528 mm,超過(guò)了有歷史記錄的1953年,達(dá)到百年一遇。由于長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度降雨,地下水水位急劇上升,超過(guò)工程設(shè)計(jì)時(shí)所采用的地下水水位,襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)外水位差增大,造成部分渠段襯砌結(jié)構(gòu)下的揚(yáng)壓力過(guò)大,明渠渠底和渠坡內(nèi)壩腳襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大面積鼓脹和毀壞,特別是111標(biāo)段43+100~44+700渠段1 600 m的范圍內(nèi),渠底襯砌板產(chǎn)生鼓脹變形破壞,兩側(cè)渠坡預(yù)制襯砌板全部滑落。115標(biāo)段61+150~61+450渠段300 m范圍內(nèi)壩腳現(xiàn)澆襯砌板鼓脹、斷裂。其他渠段渠底和渠坡內(nèi)壩腳間隔不等距離出現(xiàn)局部襯砌板鼓脹現(xiàn)象。
(1)洪水超設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)
膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程明渠段輸水線路兩側(cè)大部分為地勢(shì)左低右高,輸水工程實(shí)施后,水渠的右側(cè)積水通過(guò)工程排水溝匯流后,通過(guò)穿渠倒虹、涵洞或渡槽型式導(dǎo)入左岸排水系統(tǒng)。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用10年一遇排澇標(biāo)準(zhǔn),排水溝設(shè)計(jì)流量采用10年一遇3小時(shí)平均流量。由于7月強(qiáng)降雨為歷史罕見(jiàn)的特大暴雨,洪水標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)超工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),多數(shù)渠段地下水水位超歷史最高地下水水位。受渠道右側(cè)排水溝排澇規(guī)模的制約,渠道右堤外側(cè)大面積積水,最高積水深度在地面以上2 m左右,沒(méi)有設(shè)置內(nèi)排水設(shè)施的渠段,由于襯砌結(jié)構(gòu)的不透水性,造成襯砌結(jié)構(gòu)下的揚(yáng)壓力過(guò)大,產(chǎn)生了揚(yáng)壓力破壞。
(2)排水系統(tǒng)排水不暢
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查,渠外排水溝存在不同程度淤積,有的地方被截?cái)?,穿渠排水建筑物淤積嚴(yán)重,甚至被堵死,造成排水不暢,增大了渠道外坡積水深度。
(3)渠內(nèi)沒(méi)有及時(shí)蓄水增壓
由于工程剛剛建成,缺少有經(jīng)驗(yàn)的管理人員,降雨期間沒(méi)有及時(shí)關(guān)閉各閘站閘門以壅高渠內(nèi)水位,使渠道內(nèi)外水頭差增大。根據(jù)測(cè)算,若關(guān)閉各閘站閘門,自然降雨量可使渠道內(nèi)積水深度達(dá)到0.93~2.49 m,可減小渠道內(nèi)外水頭差,有效地緩解揚(yáng)壓力對(duì)襯砌混凝土板的破壞程度。
本次襯砌結(jié)構(gòu)破壞的渠段均沒(méi)有埋設(shè)內(nèi)排水設(shè)施,本次修復(fù)增設(shè)內(nèi)排水措施。內(nèi)排水系統(tǒng)由集水暗管、反濾土工織物、集水箱和出水管組成。集水暗管采用Φ150的塑料排水盲溝,外面包裹200 g/m2的土工布,集水箱采用逆止式排水器,出水管采用管徑為6 cm或8 cm的硬質(zhì)聚乙烯塑料管。
(1)預(yù)制混凝土板襯砌修復(fù)
拆除破壞的襯砌混凝土板、保溫板、土工膜、封頂板,在內(nèi)坡壩腳部位埋設(shè)內(nèi)排水設(shè)施,整平壩坡后自下而上依次重新鋪設(shè)保溫板、土工膜、土工布和混凝土板?;炷涟鍨轭A(yù)制六邊形混凝土板,邊長(zhǎng)為38.0 cm,厚 6 cm;土工布規(guī)格為200g/m2,聚乙烯土工膜厚度為0.4 mm,土工膜下鋪設(shè)聚苯乙烯保溫板,保溫板厚度3 cm。封頂板采用C20預(yù)制混凝土板,尺寸為50cm×8cm。
(2)現(xiàn)澆混凝土板襯砌修復(fù)
拆除破壞的襯砌混凝土板、保溫板、封頂板,內(nèi)坡壩腳部位埋設(shè)內(nèi)排水設(shè)施,整平壩坡后鋪設(shè)保溫板,然后現(xiàn)澆厚混凝土。混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C30,現(xiàn)澆混凝土板厚10 cm。封頂板采用C30現(xiàn)澆混凝土板,尺寸為30 cm×8 cm。現(xiàn)澆混凝土板襯砌的渠段每4.2 m設(shè)橫向伸縮縫一道。
對(duì)淤積的排水溝和堵塞的穿渠排水倒虹、渡槽、涵洞進(jìn)行徹底清理疏通,及時(shí)排走積水,以降低渠道外水位和堤壩內(nèi)含水量,減小渠道內(nèi)外水位差,保護(hù)渠道工程安全。
(1)襯砌結(jié)構(gòu)拆除
拆除水毀的襯砌板時(shí),要輕拿輕放,避免破壞已安裝的復(fù)合土工膜,拆除水毀的現(xiàn)澆襯砌板時(shí),要避免破壞未水毀的襯砌板。
(2)渠道內(nèi)坡整平
拆除襯砌結(jié)構(gòu)后,要對(duì)基面進(jìn)行整平、壓實(shí),壓實(shí)度不小于0.95;嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求施工,平整度誤差不得大于±2 cm。
(3)保溫板鋪設(shè)
渠道整平后,重新鋪設(shè)保溫板。保溫板擺放要整齊,鋪設(shè)要滿足設(shè)計(jì)尺寸要求,不得出現(xiàn)漏鋪現(xiàn)象;施工過(guò)程不得人為踩踏保溫板和放置重物,以免造成保溫板斷裂,破壞保溫板的整體性,影響保溫效果。
(4)防滲層鋪設(shè)
鋪設(shè)土工膜前要展開(kāi)復(fù)合土工膜,檢查是否有漏水點(diǎn),對(duì)漏水點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)漏;鋪設(shè)完成后,對(duì)割開(kāi)的土工膜進(jìn)行焊接,焊接寬度應(yīng)滿足規(guī)范要求;土工膜、土工布應(yīng)自然松弛于支持面貼實(shí),不得出現(xiàn)褶皺、懸空的現(xiàn)象。
(5)混凝土襯砌板
①現(xiàn)澆混凝土板:混凝土設(shè)計(jì)齡期的抗壓強(qiáng)度、抗凍、抗?jié)B檢測(cè)均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求;避開(kāi)高溫、負(fù)溫、多雨、大風(fēng)的天氣條件澆筑。砂石骨料應(yīng)嚴(yán)格控制含泥量,石料中含泥量不應(yīng)高于1%,砂料中含泥量不應(yīng)高于3%,并不得含有黏土團(tuán)塊;混凝土拌和要嚴(yán)格按照事前批準(zhǔn)的試驗(yàn)配合比執(zhí)行;施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)混凝土坍落度每4小時(shí)檢測(cè)1~2次,混凝土坍落度嚴(yán)格控制在允許坍落度4~6 cm以內(nèi);混凝土攤鋪要均勻,振搗要密實(shí),表面要平整光潔。
②預(yù)制混凝土板:預(yù)制混凝土板要平整,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求施工,坡面誤差不得大于±0.5 cm,板下嚴(yán)禁用小石子、中粗砂找平;板與板之間縫控制在1.5~2.5 cm之間。
(6)伸縮縫施工
襯砌板分縫寬度要均勻,伸縮縫切割要順直,縫寬度和深度均應(yīng)滿足要求;填料填充前要對(duì)伸縮縫進(jìn)行清理,清除縫內(nèi)的灰末及松動(dòng)混凝土余渣等雜物;新配置的膠料不得與剩余膠料混合使用。
(7)內(nèi)排水設(shè)施
集(透)水管插接要緊密,土工布包裹要嚴(yán)密,搭接長(zhǎng)度要滿足設(shè)計(jì)要求,不得出現(xiàn)漏包或搭接長(zhǎng)度過(guò)短的現(xiàn)象;鋪設(shè)要順直,嚴(yán)格按要求比降施工;集(透)水管周圍,用中粗砂填實(shí);逆止式排水器安裝要求排水孔中心與集(透)水暗管中心垂直,排水器安裝要牢固、排水要通暢。
渠道輸水運(yùn)行時(shí),渠道水位日變幅應(yīng)控制在20 cm范圍內(nèi),應(yīng)特別注意水位降落值控制,當(dāng)渠道輸水水位下降、襯砌地下水水位高于渠內(nèi)水位時(shí),渠道水位的日降幅與開(kāi)始降落時(shí)渠道內(nèi)外水位差之和不應(yīng)超過(guò)20 cm,以避免破壞渠道襯砌結(jié)構(gòu)。
渠道襯砌外側(cè)的地下水水位一般不應(yīng)高于渠道運(yùn)行水位5 cm,應(yīng)通過(guò)安全監(jiān)測(cè)設(shè)施以及設(shè)在渠道兩側(cè)的排水設(shè)施進(jìn)行地下水水位監(jiān)測(cè),當(dāng)?shù)叵滤桓哂谇浪? cm時(shí),應(yīng)檢查排水系統(tǒng)逆止式排水器的工作狀態(tài),組織人員分析查找原因。
渠道汛期不輸水時(shí),閘站閘門應(yīng)處在關(guān)閉狀態(tài),以攔蓄雨水增加渠道襯砌蓋重,確保渠道襯砌的運(yùn)行安全。當(dāng)?shù)叵滤桓哂谶\(yùn)行水位,且水位差超過(guò)15 cm時(shí)應(yīng)及時(shí)下落其下游節(jié)制閘門,以壅高渠道內(nèi)的水位。
檢查沿線穿渠排水建筑物的淤積情況,相應(yīng)河溝上下游通暢情況,確保排水泄洪建筑物功能的正常發(fā)揮;檢查工程沿線排水溝的情況,及時(shí)清除淤積與溝中的雜物,確保排水溝的暢通。
輸水渠道內(nèi)坡普遍采用混凝土板襯砌結(jié)構(gòu),輸水運(yùn)行期的水位變化和汛期地下水水位的變化對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的影響是比較大的。在渠道管理運(yùn)行過(guò)程中,應(yīng)密切關(guān)注渠內(nèi)外水位的變化,采取措施,控制渠內(nèi)外水位差,減小渠道內(nèi)外地下水壓力對(duì)襯砌混凝土板的破壞作用,防止襯砌結(jié)構(gòu)破壞,保障工程良好運(yùn)行。
[1]王兵.膠東輸水明渠混凝土襯砌板腐蝕原因探析[J].中國(guó)水利,2010(10).