興建于1958年的河北省井陘縣人民灌區(qū)的兩條干渠綿延218公里,工程質(zhì)量先天不足,渠道滲漏現(xiàn)象嚴(yán)重,灌區(qū)渠系水利用系數(shù)只有0.473,并且渠道決口等水毀事故不斷發(fā)生,嚴(yán)重危及渠道安全和運(yùn)行。70年代以來(lái),噴射混凝土用于煤礦、地鐵隧洞的噴錨支護(hù)。我們受此啟發(fā),將噴射混凝土技術(shù)應(yīng)用于渠道防滲,使渠系水利用系數(shù)提高到0.90,節(jié)水效益顯著。
噴混凝土技術(shù)原理
混凝土料加入混凝土噴射機(jī),經(jīng)電動(dòng)拌合,利用風(fēng)壓將潮濕的混凝土料吹散加速,經(jīng)輸料管,使其浮游旋轉(zhuǎn)到噴頭與限定的泵送有壓水混合噴出,噴射壓力0.2~0.4MPa,把混凝土材料沖壓敷著在限定的工程斷面上。
噴混凝土斷面設(shè)計(jì)與施工
灌區(qū)兩條干渠為土明渠,原設(shè)計(jì)為梯形斷面,縱坡為1/4500~1/3000,根據(jù)土質(zhì)不同,現(xiàn)設(shè)計(jì)成介于U形與弧形之間的斷面。要求防止凍脹,混凝土標(biāo)號(hào)為150號(hào),抗拉強(qiáng)度隊(duì)8kg/m2,防滲效果較好,伸縮縫經(jīng)驗(yàn)算混凝土溫度變形量長(zhǎng)10米時(shí),△L(變形量)=O.0037m。噴混凝土厚度弧底12cm,弧尾6cm。伸縮縫順直段10米、彎道段5~7米設(shè)置1道,雙層油氈止水分縫。噴混凝土料選用不大于15mm的潔凈石灰?guī)r碎石,潔凈的黃色的中砂,425號(hào)礦渣水泥,混凝土配合比(水泥:砂:石)為1:3:2,水灰比在0.35~0.45之間。
施工時(shí),首先進(jìn)行土模修整;⌒文>叩拇骨蚓與中心樁頂模具對(duì)準(zhǔn),沿模具設(shè)置控制樁,控制模面,回填部位要夯打密實(shí)。確保土模設(shè)計(jì)尺寸正確,模面無(wú)浮土后,強(qiáng)度達(dá)到0.1MPa以上時(shí),反復(fù)灑水3~4次,保持模面濕潤(rùn),然后進(jìn)行噴混凝土。噴時(shí),原則上一次成渠,達(dá)到平整光滑。噴射混凝土要分塊,按順序一塊一塊地噴。噴射每塊從渠底向兩旁對(duì)稱噴射。
噴射槍口與噴射面應(yīng)盡量保持垂直,距離一般為0.6~1.0米。噴射機(jī)的工作風(fēng)壓在0.1~0.2MPa之間。高溫季節(jié)施工,噴混凝土終凝時(shí)間約4~6小時(shí),此時(shí),應(yīng)及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù),7天內(nèi)每天不少于8次,7天后不少于6次,養(yǎng)護(hù)15~20天。
噴混凝土防滲技術(shù)評(píng)價(jià)及經(jīng)濟(jì)效益分析
從1998年渠道噴混凝土防滲試驗(yàn)來(lái)看,該工程雖然局部出現(xiàn)凍脹裂縫,但是,我們認(rèn)為渠道噴混凝土防滲仍然是一種省工、省料、造價(jià)低、易操作、速度快的防滲措施。渠道采用噴混凝土防滲后糙率為0.014~0.017,每公里水的滲漏損耗量為0.05%,抗?jié)B強(qiáng)度達(dá)到S4,抗凍強(qiáng)度達(dá)到D50,混凝土強(qiáng)度提高10%~30%。噴混凝土防滲每米造價(jià)199.42元,砌石防滲每米382.8元,現(xiàn)澆混凝土“U”形槽為269.26元。如果全灌區(qū)218公里渠道全部噴混凝土防滲,每年可節(jié)省水量2000萬(wàn)立方米,增加灌溉30萬(wàn)畝次,增產(chǎn)糧食600萬(wàn)公斤,灌區(qū)年增加水費(fèi)收入200萬(wàn)元,年綜合社會(huì)效益1000多萬(wàn)元。同時(shí)年可減少渠道維修費(fèi)用40萬(wàn)元,減少渠道清淤用工21.5萬(wàn)工日,折款215萬(wàn)元。