陸文紅，張彩鉐，陳華堂，蔣紅艷

（1.中國灌溉排水發(fā)展中心，北京 100054；2.湖南省雙牌水庫管理局，湖南 永州 425100）

1 研究背景

渠道防滲襯砌是節(jié)水灌溉最重要的工程措施，不僅可以減少渠道輸水過程中的滲漏損失，提高輸水能力，減少渠道占地面積，還可以有效防止渠道沖刷、淤積、坍塌，保證渠道運行安全，降低渠道運行維護管理費用。

渠道防滲效果的顯著與否在很大程度上取決于渠道的襯砌結構形式。渠道防滲襯砌的結構形式多種多樣，常用的有混凝土防滲、瀝青混凝土防滲、砌石防滲、膜料防滲、水泥土防滲、土料防滲等，其中以現(xiàn)澆混凝土防滲使用得最為廣泛?，F(xiàn)澆混凝土防滲的主要優(yōu)點是防滲效果好；經(jīng)久耐用；糙率小，輸水流量大；強度高，渠床穩(wěn)定；混凝土可塑性好，可制成不同的結構形式；表面堅硬，易于維護。主要缺點是在澆筑凝固過程中總會受到某些方面的限制性收縮而使混凝土受拉，當混凝土的收縮值達到混凝土的極限拉伸值時，混凝土結構便會產生收縮裂縫，這不僅降低建筑物的抗?jié)B能力，而且影響擋水結構的使用功能、損害混凝土的耐久性［1-2］。根據(jù)我國和國際上一些著名工程的統(tǒng)計，處理裂縫所花費用約為造價的5%～10%，相反，如果混凝土不產生裂縫，則將節(jié)省投入5%～10%。因而控制收縮裂縫成為控制混凝土質量的一項重要內容［3］。

為防止或減少混凝土收縮裂縫的產生，對于渠道內坡現(xiàn)澆混凝土襯砌這種超長、超薄型素混凝土結構，目前采取的解決辦法就是普遍采用橫向伸縮縫，將超長混凝土結構每間隔一定距離進行分段，以縮短單次澆筑混凝土結構的長度，起到緩沖混凝土板塊硬化伸縮、防止產生裂縫的作用，以及防止因渠基底不均勻沉降或溫度變化引起渠道防滲體破壞；并用柔性材料填充預留伸縮縫，起到止水的作用。

但是，在工程實踐中發(fā)現(xiàn)，設置預留伸縮縫仍然存在著一些問題：①設計的分縫長度很難達到預期的目的，工程完工后仍會出現(xiàn)裂縫，甚至有的裂縫就在分縫的附近。②預留伸縮縫不僅施工工藝復雜，填充處理比較麻煩，費工費料、造價高，而且施工中難以直觀監(jiān)督混凝土的厚度和密實度，施工質量難以保證。③伸縮縫處理不好，或渠道運行年久后，在伸縮縫材料老化損壞而沒有及時修補的情況下，易沿伸縮縫產生滲漏、形成滲漏通道，不僅浪費水資源、增加維修費用，還會給渠道運行帶來安全隱患。④存在沿伸縮縫生長雜草、甚至灌木，并易損壞伸縮縫等的弊端（特別是南方灌區(qū)），阻礙渠道行水，對渠道用水管理不便，增加清除雜草的運行管理費用。⑤伸縮縫填料損壞，需要及時修補，費時費錢。

雖然伸縮縫在渠道中所占的位置很小，但如忽視了其位置與作用，則將造成很大的危害，由于伸縮縫漏水，造成縫周圍局部土體近乎呈飽和狀態(tài)，土壤變得十分稀軟，使渠道又添新的漏水通道，造成大面積漏水，并導致渠體沉陷、破壞［4］。

針對現(xiàn)澆混凝土防滲襯砌渠道因設置預留伸縮縫而存在的弊端，根據(jù)南方灌區(qū)的氣候條件和渠道運行所處環(huán)境的溫度變化對混凝土的收縮影響，結合湖南省雙牌灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造的實際需要，經(jīng)多次試驗研究，探索出一種無伸縮縫混凝土防滲襯砌渠道隔板跳倉澆筑施工技術，并于2003—2008年在雙牌灌區(qū)的續(xù)建配套與節(jié)水改造項目中全面應用，共襯砌了40多km渠道，迄今已成功應用了10多年，取得了明顯的渠道防滲襯砌效果和巨大的經(jīng)濟效益。

2 混凝土防滲襯砌渠道不設伸縮縫的施工技術研究

渠道混凝土襯砌裂縫的產生有很多原因，主要有溫度裂縫、干縮裂縫、施工裂縫、地基不均勻沉降產生裂縫等［5-6］。對地基不均勻沉降產生的裂縫以及混凝土澆筑過程及雨季過后發(fā)生在基礎薄弱環(huán)節(jié)的基礎變形裂縫、澆筑時振搗不足以及施工過程中原材料的配備、混凝土入倉時間的控制和保溫切縫過程中產生的施工裂縫，可采取適當?shù)牡鼗幚砑笆┕す芾泶胧┘右越鉀Q。

渠道襯砌混凝土面積較大，厚度相對較薄，為8～12 cm，容易產生溫度裂縫和干縮裂縫。工程實踐證明，適當選擇混凝土澆筑厚度，減小混凝土中的水化熱溫升，且適當?shù)胤挚p，減小澆筑塊體長度以減小約束應力是減小減少裂縫的一個有效措施［7-8］。大量現(xiàn)場試驗研究表明：通過對渠道坡面合理劃分混凝土澆筑施工塊，采用分塊隔板跳倉澆筑混凝土，對相鄰分塊分兩期澆筑，并控制相鄰兩個施工塊的澆筑時間間隔在48h以上，即在第一期澆筑分塊混凝土完成初凝、強度達到設計強度的70%以上，然后再填倉澆筑相鄰的第二期施工分塊，前后二期澆筑的施工分塊間接縫處不設置預留伸縮縫而達到與設置預留伸縮縫同樣的效果。

通過這種先進的施工工藝，在第一期澆筑的施工分塊混凝土在沒有約束應力的條件下初凝，其收縮已基本完成，因此，填倉澆筑相鄰的第二期混凝土時，其混凝土收縮已不再受到先澆鄰塊的影響，而且有利于混凝土內部水化熱的散發(fā)，從而使相鄰分塊間先后分二期澆筑形成的施工工作縫完全可以代替常規(guī)的連續(xù)澆筑方法需要專門設置的伸縮縫，并因縫隙很小或在基面預鋪土工膜而能有效止水，因而取消了常規(guī)的預留伸縮縫，無需對施工工作縫進行填充處理。

圖1 渠道橫斷面形狀示意圖

3 無伸縮縫混凝土防滲襯砌渠道施工方法

3.1基面處理對于土基渠道，需清除渠道表面雜草、樹根、原邊坡老舊混凝土等雜物，按渠道設計斷面清基整坡，保持渠道澆筑基面平整。對于巖基渠道，需將澆筑基底松軟風化的巖石表層撬除并清理干凈。為加固邊坡面板與渠底面板在坡腳處良好連接，可在渠道坡腳開挖成齒槽形（如圖1、圖2所示）。

3.2隔板間距隔板跳倉間距是指渠道邊坡混凝土澆筑的施工縫之間的長度，即分縫長度或間距，可根據(jù)渠道襯砌高度、澆筑厚度、高低溫度變化引起的混凝土伸縮值等因素確定。根據(jù)渠道混凝土防滲襯砌無伸縮縫施工技術多次試驗及施工應用實踐，適宜的分縫間距為：渠道襯砌高度在5 m以內（或渠道邊坡斜長在10 m以內）、混凝土襯砌厚度在0.2m以內、溫差在20℃以內，分縫間距以2.5 m較為適宜。

圖2 渠坡及基礎清理整形后

3.3澆筑工序首先，對渠道兩側坡面在渠線方向上按隔板間距劃分施工塊（例如連續(xù)編號1、2、3、4……，如圖3）、確定分縫線位置，且兩側渠坡的分縫線相對齊，彎道處以大彎邊為準。其次，在分縫處架設立擋模板；對于有防滲要求的，可在分縫處基底表面鋪設40 cm寬的土工膜，上下游兩邊各搭接20 cm（圖4），或可全部鋪設土工膜。第三，對渠坡面各分塊依次進行第一期隔板跳倉澆筑（例如澆筑1、3、5……等塊）。第四，待第一期各分塊澆筑完成48 h后，拆除立擋模板，對未澆筑分塊進行第二期隔板填倉澆筑（例如澆筑2、4、6……等塊），且與上下游兩側已澆筑分塊間不留伸縮縫，實現(xiàn)無伸縮縫施工；同時對渠道底板按2個分塊長度為一個澆筑塊進行連續(xù)澆筑。

圖3 隔板跳倉間距

圖4 分縫處基底表面鋪設土工膜

3.4操作要點

3.4.1 跳倉澆筑 先跳倉澆筑渠道兩側邊坡，分二期澆筑，待第二期填倉澆筑邊坡時，同時連續(xù)澆筑渠道底板。第一期隔板跳倉澆筑渠道邊坡時，按分縫間距在分縫處鋪土工膜（如需要）、立擋板模板（一般使用槽鋼、鋁合金板等）。澆筑混凝土時，應自下而上、從坡腳按水平方向往渠頂方向逐段鋪料澆筑，鋪料厚度應比設計值大10%～20%，同一個澆筑分塊應一次連續(xù)澆筑完成，不得間歇、斷續(xù)澆筑（圖5）。第一期混凝土分塊澆筑48h后，拆除擋板，直接填倉澆筑第二期渠道邊坡待澆分塊，無需留伸縮縫、無需填充其它止水材料（圖6）。

在第二期填倉澆筑邊坡時，可同時澆筑渠道底板混凝土，按2個邊坡分塊隔板間距長度為一個澆筑塊，可按常規(guī)的預留伸縮縫方法進行連續(xù)澆筑（圖7）。

3.4.2 振搗 澆筑時堆疊的骨料應均勻分散于有漿處，先用刮板初步整平，再用小型平板振搗器自下而上縱向振搗，并在水平方向上橫移振搗，橫向搭接寬度不小于5cm，縱、橫向振搗至少一遍，嚴禁過度振搗（圖6）。

圖5 第1期隔板跳倉澆筑渠坡混凝土

圖6 第2期隔板跳倉澆筑渠坡混凝土

3.4.3 抹面 渠坡混凝土振搗完成后，可先用長木泥抹對混凝土表面初抹，再用鐵泥抹細抹，直至表面平整。抹面采用原漿抹面，在振搗后表面泛出水泥漿時進行，并用鐵泥抹對混凝土表面進行壓光。在混凝土初凝前可再進行一次壓光，以做到內實外平，表面無蜂窩、麻面、砂眼、爆皮、龜裂等現(xiàn)象（圖8）。

圖7 渠底澆筑

圖8 抹面和壓光

4 推廣應用情況

4.1技術要求混凝土澆筑的材料質量是保障工程質量的關鍵因素之一，各種材料要符合規(guī)格、檢驗合格。水泥要求為硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，強度等級宜選用32.5及以上，最好為同一廠家；砂、碎（卵）石要求級配良好、質地堅硬、顆粒潔凈、不含雜質；土工膜可使用二布一膜或三布二膜；立擋模板建議采用槽鋼或鋁合金板，便于安裝、重復使用和減少損耗。

此外，在施工過程中要符合操作、工藝要求：①渠道基礎處理完成后必須驗收；②按分縫間距劃分邊坡澆筑分塊，分2期隔板跳倉澆筑，時間間隔48 h以上，不設置預留伸縮縫；③混凝土采用機械拌和，要保證水泥用量，應根據(jù)施工現(xiàn)場情況嚴格控制混凝土配合比和坍落度，混凝土標號不低于C20；④采用原漿抹面，不得加漿；⑤根據(jù)渠坡的高度，可制作一活動操作架，便于施工人員上下操作混凝土入倉、振搗和抹面等。通過規(guī)范的施工操作，總體上達到：直如線、彎如月，平如鏡、硬如鐵。

無伸縮縫混凝土防滲襯砌渠道隔板跳倉澆筑施工技術適用于土質或石基梯形渠道；邊坡采用無?；炷烈r砌，邊坡系數(shù)（邊坡水平距離與垂直距離之比）大于0.8；不預留伸縮縫，由施工工作縫代替伸縮縫。

該技術適用于南方灌區(qū)的渠道防滲襯砌工程。對于北方凍脹不太嚴重的灌區(qū)，常年運行的渠道也可應用。

4.2推廣應用效果無伸縮縫混凝土防滲襯砌渠道隔板跳倉澆筑施工技術是在渠道混凝土防滲襯砌施工實踐過程中摸索出來的一種施工技術，符合《渠道防滲工程技術規(guī)范》［9］的要求，已在湖南省雙牌灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目中應用共計鋪設了干渠43 km，并已成功運行了10多年。通過實踐應用表明，采用隔板跳倉澆筑，取消預留伸縮縫，避免了繁瑣的預留伸縮縫處理，改善了施工工序，有利于施工的操作和管理；混凝土澆筑分塊間距相對較小，能保證面板的平整度、澆筑厚度以及密實度和均勻度，質量監(jiān)測方式簡便、直觀、有效，利于施工質量的控制；混凝土無伸縮縫澆筑節(jié)省了處理伸縮縫的材料和人工投入；基本杜絕雜草、灌木等沿工作縫的生長，減少因伸縮縫受損或老化造成的面板損壞，從而大幅減少渠道運行管護費用和維修費用等（圖9）；降低渠道運行中因沿伸縮縫滲漏帶來的渠道安全隱患，提高渠道運行安全性，有效減少滲漏損失，節(jié)約水資源、提高渠道用水效率。

近些年，湖南省酒埠江灌區(qū)、歐陽海灌區(qū)、韶山灌區(qū)等多個大型灌區(qū)也開始應用該技術，取得了良好的渠道工程改造效果，并逐步在湖南全省大中型灌區(qū)中推廣應用，具有很強的技術適用性和應用實用性。

圖9 運行10年的渠道狀況對比

5 結論

無伸縮縫混凝土防滲襯砌渠道隔板跳倉澆筑施工技術是在常規(guī)設置預留伸縮縫的渠道混凝土防滲襯砌施工方法基礎上，通過長期摸索、試驗、實踐創(chuàng)新出來的一種新型施工技術，經(jīng)多個灌區(qū)應用實踐表明，與常規(guī)的設置預留伸縮縫的施工方法相比較，具有有利于施工管理，便于工程質量控制，節(jié)省伸縮縫工程造價，省工、省投資，節(jié)省渠道運行管護費用和維修費用，降低安全隱患，有效減少滲漏損失，節(jié)約水資源、提高渠道用水效率等優(yōu)點，適于大面積推廣應用。

［1］ 何武全，劉群昌，邢義川，等.渠道襯砌與防滲工程技術手冊［M］.北京：中國水利水電水利出版社，2015.

［2］ 何武全，孔東.渠道襯砌與防滲工程技術［M］.鄭州：黃河水利出版社，2011.

［3］ 王國秉，丁寶瑛，王歷，等.水工混凝土裂縫的防止［J］.山西水利科技，2001（1）：20-25.

［4］ 秦永果.襯砌渠道伸縮縫漏水原因分析及對策［J］.山西水利科技，1997（3）：29-32.

［5］ 吳元金.渠道混凝土裂縫成因及處理措施［J］.廣東水利水電，2009（8）：28-30.

［6］ 馬斌，姜仁貴，王春燕.南水北調中線渠道混凝土裂縫成因分析及處理［J］.水利水電技術，2009（3）：39-42.

［7］ 黃國興，陳改新.水工混凝土建筑物修補技術及應用［M］.北京：中國水利水電出版社，2002.

［8］ 王國秉，丁寶瑛，王歷，等.防止水工混凝土裂縫的措施和修補方法［J］.山西水利科技，2001（1）：26-33.

［9］ 中華人民共和國水利部.渠道防滲工程技術規(guī)范（GB/T 50600-2010）［S］.北京：中國計劃出版社，2011.