半沙漠地段渠道工程关键施工技术

半沙漠地段渠道工程关键施工技术

陈军

中铁二十局第四工程有限公司

摘要：荒漠及半沙漠地段渠道工程施工难度大、质量要求高，在没有优质土源的情况下，防渗设计及施工成为了渠道工程的关键技术难题。乌兹别克斯坦渠道升级改造项目项目穿行于荒滩和半沙漠化地段，土质以细沙、细砂土为主，分布不均匀，对防渗设计及施工要点进行分析，有效提高渠道工程防渗功能，保证施工质量。

关键词：渠道工程；半沙漠地段；防渗；混凝土

渠道工程中有很多地处复杂地理环境，即使施工设计比较完善，但完工后很多渠道出现渗水、坍塌等质量事故，一般情况下渠道施工采用水泥土、混凝土、膜料等作为渠道防渗层，以达到防止渠道渗漏的目的。但地处复杂地理环境时，我们必须对渠道工程防渗设计要点进行分析。因此，本文主要结合中铁二十局乌兹别克斯坦渠道升级改造项目，对渠道工程防渗设计要点进行探讨分析，旨在提高渠道防渗功能，以达到节约灌溉用水、防止渠道的冲淤和坍塌、加快流速提高输水能力的目的。

1工程概况

乌兹别克斯坦渠道升级改造项目项目位于乌兹别克斯坦国的卡拉卡尔帕克斯坦共和国西南部。主要地形为阿姆河的三角洲平原，全线地势平坦。布斯坦渠道修复（东半部）项目起讫桩号为K0+000～K35+200，全长35.2km。本工程施工范围包括既有渠道结构物拆除；新建桥梁、涵洞；渠道堤岸土方填筑、暗渠排水沟、混凝土衬砌、水控设备安装等工程。

修复渠道位于阿姆河东岸，基本穿行于荒滩和半沙漠化地段，地表灌木梭梭、杂草生长相对较为茂密。土质以细沙、细砂土为主，分布不均匀。项目区域为全年降雨量少，农业灌溉水源主要为阿姆河河水。地下水位埋深2～3m，属于半沙漠化地段。

2渠道防渗要点分析

（1）加强渠道工程地基处理要点。对混凝土衬砌渠道防渗的地基进行处理，首先应该根据不同的地形现状，对于需要开挖地方或需要填补的区域一定要按照相关的标准进行严格的夯实与平整。对于改建渠道而言，应该尽可能早的扒松渠道基土，使尽可能的风干，然后将风干的土进行在回填，并分层对其进行夯实处理，对渠道内部的腐殖土、垃圾以及淤泥彻底清理干净。施工中，渠道开挖严禁超挖以防回填虚土，对此，要采用多次修坡的方法进行施工，如果超挖，应该与现浇同标号的混凝土加以填充，或者采用新土回填夯实，为了渠道混凝土衬砌的质量，渠道削坡施工应该在混凝土浇筑之前加以实施。要做好临时性的排水系统，防止雨水或施工用水浸泡渠床，造成质量隐患。

（2）土工布、土工膜铺设及搭接方法的要点分析。土工布的铺设应平顺，松紧适度，并应与土面接触，搭接和缝合的宽度不得小于500mm，缝合采用手提式缝纫机进行缝合。对可能发生位移处的接缝应缝接，顺水流方向上游片应铺在下游片之上。土工膜的铺设过程中作业人员不得穿硬底皮鞋及带钉的鞋，严禁一切可能引起土工膜损坏的施工作业，土工膜根据现场情况，采用热熔焊机进行焊接的方式。在熔焊之前，所有要成为接缝界面的区域都应清除灰尘和污垢，当板材环境温度低于7°C或高于32°C时，不能进行接缝。

（3）渠道工程混凝土衬砌防渗支模的设计要点分析。渠道衬砌模板的安装，务必支撑在稳定的渠道地基之上，而且还应该具备足够大的支撑面积，模板的碰撞严格按照标准和规范实施，确保整个模板面平整，防止出现漏浆现象，出现混凝土质量问题。

3施工方案优化设计

3.1土方开挖

施工准备注意事项：根据地质资料提供的土料各项物理指标，做好表层弃土和可利用土料开采的平衡规划，根据土料物理指标及土料开采平衡规划，确定道路修筑标准及方法，以及机械施工作业方式，然后组织设备进场。

施工中注意事项：（1）对于开挖区内含有树根、垃圾、杂草等有机物的表土层，不能用作回填土方，清除后集中运至指定的场地堆放；既有渠道中的淤泥、腐殖土等不合格土和草皮、杂填土等杂物必须全部清除到位。（2）渠道开挖过程中，严格按照开挖线进行开挖，尽量避免扰动开挖线之外的表土，保证不破坏基础土壤结构。开挖至渠底或边坡标准面时，预留20cm保护层，待下一道工序开始前使用人工配合渠道削坡机清理、精修。（3）在坡面开挖成形前先在坡顶施作临时截水沟，防止地表水流入坡面；坡面预留的保护层，待衬砌前予以清除，清除后须立即实施衬砌混凝土。

3.2土方填筑

施工准备注意事项：（1）从渠道开挖区、取土场取土料进行土料物理性能分析，了解土料的物理性能，是否符合填筑要求并计算出现场控制设计干密度值；根据土料物理指标及土料调度方案，确定填筑标准及方法，并确定机械施工作业方式。（2）在选定段落进行土方填筑试验段填筑，根据试验段施工情况对施工方法、施工机械组合、松铺系数、最佳含水量等参数进行总结并形成书面报告，经工程师审批同意后即组织大规模施工。

施工中注意事项：（1）为了使原地面和渠堤填方之间衔接良好，施工前需要翻松原地面以下20cm，通过翻晒或洒水等方式调整至合适碾压含水量时再碾压。（2）分段填筑时，各段土层之间设立标志。不得漏压、欠压和过压，上下层分段位置错开。为保证设计断面内土料压实度达到设计要求，机械铺土时边线超填30cm，另外在铺筑护坡前按设计断面削坡。

3.3渠道衬砌

填方渠道衬砌标准断面形式自下而上为：土工布+15cm厚碎石过滤层+两布一膜（3mm土工布、1.5mm土工膜、3mm防护土工布）+12cm厚AS级现浇混凝土衬砌。

挖方渠道衬砌标准断面形式自下而上为：1.5mm土工膜+3mm土工布+12cm厚AS级现浇混凝土衬砌。

在渠底两侧设φ160mm打孔塑料排水管暗渠。

渠道衬砌采用渠道衬砌机衬砌，对建筑物附近不能采用机械衬砌的部位采用人工衬砌。

3.3.1施工准备

施工前，做好衬砌的测量放样工作，其中包括高程控制点及平面控制点的设立，为便于施工期间经常性控制，在渠道范围内设置轴线控制桩及边线控制桩，并定期进行校核。按要求铺设衬砌设备的行走轨道，轨道铺设的精度直接影响到衬砌设备的削坡和混凝土衬砌的成形质量，上下轨道的位置根据设备的设计要求铺设。铺设轨道前将地基夯实、整平，确保轨道基准线的纵向顺直度允许误差控制在±10mm/30m；水平高度允许误差±3mm。轨道使用I12的工字钢。

3.3.2渠道削坡清底

土方削坡严格按照设计要求进行，防止超挖或欠挖，斜面全长误差控制在±2cm，做到够宽、够深、够坡度、底平、坡顺、弯道圆滑。压实后的渠坡设立修整标志，标出渠坡底线的位置。修整好的坡面及时进行衬砌施工，雨天加盖塑料布加以保护，防止坡面受雨水冲刷。

3.3.3集水暗管排水系统施工

暗管排水系统施工包括施工定线、土方开挖、土工布安装，碎石过滤层铺设、透水管埋设、泄压阀安装。开挖成型后进行透水土工布敷设及第一次砂砾石回填，回填至集水暗管底部高程，然后进行φ160mm打孔塑料排水管安装，随后在两侧及顶部用砂砾石进行回填。

3.3.4砾石过滤层铺设

厚度150mm的砂砾石过滤层铺设在渠堤填方段，渠堤填方段的边坡底板使用渠道削坡机和平地机精削到位后，即铺设一层透水土工布，再铺设砂砾石过滤层。砂砾石采用自卸车运输，装载机配合人工铺填、整平、压实。铺设的边线及厚度须测量放样、按位置打桩带线控制。砂砾石过滤材料应清洁，圆滑，分级良好，不含碎石，碎片，植物性物质或任何有害物质。粗砂砾的粒径控制在10〜35mm范围内。

3.3.5土工布、土工膜施工

当土工布、土工膜铺设表面有积水，雨雪天气，大风天，或当材料温度超出规范限制时，不得安装土工膜。在安装土工布和土工膜之前，组织技术人员、土工材料安装班组、渠道工班在现场进行土工合成前施工技术交底会议。

土工布铺设及搭接注意事项：坡面上铺设土工布宜自下而上进行。在顶部和底部应予固定，坡面上设防滑钉，并随铺随压重；有损坏处，修补或更换，相邻片连接一般有搭接和缝合两种方法，搭接和缝合的宽度不得小于500mm；对可能发生位移处的接缝应缝接，缝合采用手提式缝纫机进行缝合；顺水流方向上游片应铺在下游片之上；与岸坡和结构物连接处应结合良好。

土工膜的铺设及拼接注意事项：铺设过程中作业人员不得穿硬底皮鞋及带钉的鞋，严禁一切可能引起土工膜损坏的施工作业；对受损的土工膜，外铺一层合格的土工膜在破损部位之上，其各边长度至少大于破损部位1m以上，并将两者进行拼接处理；土工膜采用热熔焊机进行焊接的方式，在熔焊焊接之前，所有接缝界面的区域都应清除灰尘和污垢。除非板材是干燥的，否则不能进行接缝；当板材环境温度低于7°C或高于32°C时，不能进行接缝。

热熔焊接：热熔焊接应采用双楔焊熔接机进行双面焊接。焊工应在每个接缝期开始时进行校准。接缝程序应符合衬垫生产商的规定。

3.3.6渠道衬砌混凝土施工

为了检验衬砌机械化施工系统的机械性能和生产能力，检验与实际生产能力相匹配的配套机械性能；确定衬砌机的适宜工作参数，包括衬砌机工作速度、振捣时间、抹面压光的适宜时间和遍数以及切缝时间；检验新拌混凝土坍落度、含气量、泌水量、水胶比等适应衬砌机械化施工的情况；进行生产性施工检验，检验段长度为100m。

顺渠道长度方向每30m设置1道伸缩缝，每5m设置1道变形横缝。变形纵缝在每侧边坡上各设置2道。渠底中间设置1道。其中伸缩缝为贯穿衬砌厚度的通缝，缝宽15mm，迎水面填充厚度大于20mm的沥青腻子或者热拌沥青混合；下部填充沥青软木塞。变形缝为半缝，缝宽15mm，深度28~33mm，全部填充沥青腻子或者热拌沥青混合物。

衬砌混凝土板较薄，易产生危害性裂缝，裂缝产生的原因主要是由温度和干缩引起的。提高混凝土自身抗裂能力主要是合理试验、优化混凝土配合比，严格控制混凝土原材料质量，加强混凝土施工配合比的控制，控制混凝土入模坍落度。

4结论

通过乌兹别克斯坦渠道升级改造项目的施工，对穿行于荒滩和半沙漠化地段的渠道工程的施工一下几点结论和体会：

4.1半沙漠地段渠道工程施工，土方施工作为第一道控制工程，严禁超挖和不合格填料的使用，对土料的各项物理指标做好试验数据总结，可改良的改良使用，不合格的坚决不用。土方施工对渠道整体防渗功能有不可忽视的作用。

4.2渠道衬砌工程中填方、挖方段的衬砌方式采用不同的设计方案。填方段作为质量隐患重灾区要进行严格控制。对土工布、土工膜的施工，选择满足质量要求的材料，严格控制材料的搭接和缝合质量，可以有效杜绝质量事故的发生。

4.3衬砌混凝土施工中严控原材、合理试验，严格防止危害性裂缝的产生，同时做好伸缩缝及变形横缝尤为重要。

参考文献：

[1]刘洁，谈水利渠道工程的防渗规划与设计[J].中国新技术新产品.2011.

[2]杨浩，浅析水利渠道工程的防渗与设计[J].科技创新与引用.2017.