首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 工程综合论文 > 水利水电工程论文 > 水利工程渠道施工中的衬砌混凝土技术

水利工程渠道施工中的衬砌混凝土技术

2024-09-29 110 上传者：管理员

摘要：本文以某工程灌溉渠道的施工过程为例开展研究，在介绍渠道工程基本情况的基础上，首先对衬砌混凝土结构的施工前序工作开展分析，然后以混凝土配置、浇筑施工、伸缩缝施工等关键环节为切入点，对衬砌混凝土施工技术开展了深入分析。施工时必须关注所有的施工环节才能保障最终施工效果，提升水利工程渠道的施工质量。

关键词：
伸缩缝施工
施工质量
水利工程
渠道施工
衬砌混凝土
加入收藏

对于水利工程项目，渠道施工是非常关键和重要的环节，会对水利工程项目的整体施工质量产生影响。为了提升渠道的施工质量，很多时候需要通过衬砌混凝土技术施工[1]。已有的实践和理论经验均表明，衬砌混凝土能极大地提升渠道边坡的抗渗性能以及整体稳定性。混凝土本身具有很大的强度和刚度，能有效保证衬砌结构的稳定性[2]。针对衬砌混凝土，通过对配合比的优化设计，能提升其防渗性能，避免衬砌后期使用时出现渗漏问题。本文结合实际工程案例，详细分析了水利工程渠道施工过程中的衬砌混凝土技术，有效积累了相关的实践经验，对于促进衬砌混凝土技术的发展，具有一定的理论和实践意义。

1、工程概况

以某工程灌溉渠道的施工过程为例进行分析，详细介绍衬砌混凝土技术。该工程渠道的桩号在6+560m～10+660 m范围。为了保证施工质量并提升施工效率，根据现场实际情况共设置4个施工段，其中每个施工段基本具有类似的施工环境。实践经验表明，渠道施工中衬砌混凝土施工过程如果控制不严，容易出现混凝土强度不达标、内部失衡等各类问题，影响施工质量。本工程项目的地势和外部环境相对复杂，给衬砌混凝土的施工造成了一定难度，混凝土可能由于热胀冷缩等因素发生破坏，影响整体的施工效果。基于此，有必要对衬砌混凝土的施工技术进行深入分析研究，为水利工程渠道的整体施工质量奠定坚实的基础。如图1所示为水利工程渠道的施工结构示意。

图1 水利工程渠道的施工结构示意

2、衬砌混凝土施工前续工作分析

2.1土方开挖与渠床整理

基于常规方法对土方进行开挖，先利用挖掘机实施挖掘，再利用运输车辆对土方进行运输。对于重要的渠道、一级边坡等位置，挖掘时要预留一定厚度的保护层，本工程设置为300 mm～500 mm。利用经过改造后的液压反铲对渠床实施整理，先去除预留保护层，但仍需预留50 mm～100 mm的厚度，最后预留的土层通过人工方式铲除，直到达到设计标高为止。通过振动碾压方式对渠床进行处理，以提升渠床的密实度。

2.2排水系统

对于排水系统，采用机械加人工方式进行施工，先利用挖掘机进行粗挖，再通过人工方式精挖以获得沟槽，然后在底部铺设砂垫层，同时利用设备进行夯实处理，要求垫层密度及铺筑厚度满足施工要求。在此基础上对排水暗管及其他附属装置实施安装，经验收合格后利用素土对沟槽实施回填，回填土要保证有一定的密实度[3]。

2.3铺设砂垫层

设计的砂垫层厚度为5 cm，实际操作时先将砂垫层铺设到6.5 cm左右，再利用平板振动器进行碾压夯实，将6.5 cm碾压到5 cm，要求砂垫层相对密度超过0.75。利用布料机对砂垫层进行摊铺操作，具体施工时先利用设备将材料运输到渠堤顶部，然后按照坡脚向坡顶的顺序摊铺。对于坡肩、坡脚等位置难以利用设备碾压夯实，需结合人工方式处理，保证砂垫层的相对密度达标。

2.4铺设保温板

完成砂垫层的铺设工作后，对控制桩的位置以及高程等关键指标重新校验，确保位置的准确性。在此基础上对横截面的起止线、坡顶、坡底铺装边线等进行测量并放线。然后铺设渠坡保温板，铺设顺序是从上到下，做到错缝铺设以提升保温板的稳定性。保温板必须与基面紧密接触且做到牢靠平整，相邻保温板接缝区域的位置误差控制在2 mm范围内。

2.5铺设复合土工膜

采购复合土工膜时先对坡面长度进行测量，并据此定制复合土工膜。铺设过程中必须确保土工膜的幅宽正好沿着渠道的轴线方向。从坡肩开始从上到下通过人工方式对复合土工膜进行铺设，直到坡脚为止。逆着渠道水流方向，先对下游区域进行铺设，再对上游区域铺设，上游区域土工膜要压住下游区域土工膜，搭接位置基于焊接工艺进行处理。完成土工膜的铺设工序后对其进行保护，避免外界因素造成损伤，或者由于暴晒使性能打折扣[4]。

3、衬砌混凝土施工关键技术

3.1模板制作及安装

衬砌混凝土浇筑过程中为了避免混凝土出现流失，在关键位置需要设置模板以便对混凝土进行固定。本工程在模板施工环节，针对渠道断面基本保持一致或变化程度较小时，采用滑动式模板施工，对于存在起伏的基础部位或扭曲面位置，则要使用固定式模板施工。施工时，操作人员根据现场实际情况对模板规格尺寸进行合理设计，并确定最优的模板类型。安装的模板保证严密性、位置准确性，避免混凝土浇筑时过大缝隙导致出现漏浆现象，影响混凝土浇筑施工质量。

3.2混凝土的配置

混凝土结构原材料主要包括粗骨料、细骨料、水泥、砂和水等，以上原材料之间的比例会对混凝土性能产生重要影响，必须结合实际情况对水灰比进行设计，并开展试验明确最终结果，开展实验的目的是保障混凝土的整体强度[5]。在借鉴已有实践经验，并分析本工程实际情况的基础上，本工程设计了三组不同的配合比，分析了不同配合比情况下不同龄期混凝土的抗压强度。如表1所示为不同混凝土的配合比统计情况，如图2所示为不同配合比混凝土的抗压强度统计，由图表中的数据可以明显看出，编号为BK0的混凝土不管在7 d还是28 d龄期对应的抗压强度均最大，配合比可按照该试验编号执行。另一方面，为了保证混凝土浇筑时具有很好的流动性，通常会适当增加水的比例，但是水分过多导致混凝土表面出现大量毛孔，在一定程度上影响衬砌混凝土结构的综合性能。实践经验表明，为了控制毛孔数量，水灰比必须设置在0.6范围以内，本工程的水灰比能达到上述要求。

表1 不同混凝土配合比的统计情况（单位：kg/m3)

图2 不同配合比混凝土的抗压强度统计

水泥作为重要的原材料，尽量选用水化热较低的材料，本工程使用的水泥7 d水化热不超过275 k J/kg。骨料颗粒如果过大会使得混凝土内出现较大的孔隙，制约混凝土的性能，本案例所有骨料的粒径在5mm～31 mm范围，骨料的含水率不超过1%。为了尽可能降低混凝土凝固时出现明显收缩，使用的细骨料以粗砂为主，其含水率不超过3%。

对混凝土进行配置和输送期间，要对水泥的关键技术指标包括坍落度、水胶比等进行检测，确保关键指标在设计施工要求范围内。为防止混凝土运输过程性能发生过大变化，需要合理设计混凝土的凝结速度，同时施工时合理调配浇筑速度，为混凝土浇筑的均匀性奠定良好的基础。如表2所示为输送距离、输送管内径与最小泵送混凝土量的对应关系，由表中数据可以看出，输送的距离越长，使用的泵送管内径越大，最低水泥用量随之增加。具体施工时根据表中数据设计混凝土使用量。

表2 输送距离、输送管内径与最小输送混凝土量的对应关系

3.3浇筑施工

衬砌混凝土浇筑时温度是影响浇筑质量的重要因素，要选择气温合适时进行浇筑。如果浇筑环境温度超过25℃，两次浇筑中间的间隔时间需控制在2.5h范围内，如果施工环境温度在25℃范围内，则可以适当延长间隔至3 h。鉴于衬砌混凝土浇筑时容易出现裂缝，并且平整度难以控制的问题，施工时可以利用电动切缝机进行处理，通过设置切缝可以实现衬砌混凝土各类通病的有效防治。收面处理是混凝土浇筑时的关键环节，良好的收面处理能极大提升衬砌混凝土表面的光滑度，从而有利于水流通过，提高渠道的疏水性能，另外光滑表面是提升衬砌混凝土防水性能的重要措施。施工过程中，操作人员利用原浆进行涂抹处理，以此提升混凝土表面的平整性，在此基础上再利用水泥实施二次涂抹，进一步提升表面光滑度，同时保证表面的密实性。如图3所示为衬砌混凝土结构的横截面示意。完成混凝土浇筑工序后，还要严格按照施工流程进行养护，良好的养护措施是保障混凝土质量的基础。本工程严格按照要求开展14 d左右的养护工作，实现了裂缝率以及孔隙率的有效控制，整个工程完成施工后几乎未见较大的裂缝。后期的实践效果也表明，浇筑的衬砌混凝土结构具有较高的防渗性能。待混凝土凝固强度达到设计要求后，可以对模板进行拆除，模板拆除顺序与其安装顺序正好相反，拆除阶段不得对衬砌混凝土结构造成损伤。

图3 衬砌混凝土的横截面示意

3.4伸缩缝施工

水利工程渠道在室外运行，容易受到环境因素的影响，昼夜温差较大，导致衬砌混凝土发生显著的热胀冷缩现象，进而加速混凝土结构损坏，最终引发裂纹，降低其使用寿命。为了规避上述问题，具体实践时每间隔一定的距离设置伸缩缝。具体操作流程主要分4个步骤，分别为切缝、清缝、闭孔泡沫板填充、密封胶施工。

第一，切缝。混凝土浇筑完成后开始凝固，待强度在2～5 MPa左右时开展切缝工作，具体切缝时间需通过试验方法确定。利用专门的切缝机开展切缝工作，先在坡脚位置切出诱导缝，再依次对纵向和横向通缝进行切割，最后对横向半缝完成切割。切缝深度需结合现场情况调整，本工程对于通缝切缝深度设置为板厚的0.9倍，对于半缝切缝深度设置为板厚的0.5～0.75倍。

第二，清缝。切缝工序完成后对缝内杂质、灰尘等进行彻底清理，本工程使用高压风枪对缝内的碎渣以及浮浆等杂物实施清理。实践证明，利用高压风枪可以达到很好的清理效果，为后续的泡沫板填充以及密封胶施工奠定了良好的基础。

第三，闭孔泡沫板填充。待切缝彻底干燥后，使用专用工具把闭孔泡沫板挤入切缝内部，确保泡沫板完全挤入缝内，防止出现间隙的现象。

第四，密封胶施工。伸缩缝施工环节密封胶施工是关键，施工质量不佳容易导致后期出现渗水现象。为了提升密封效果，本工程使用双组分聚硫密封胶。先对需要涂抹密封胶的混凝土表面实施清理，避免出现杂质、灰尘等，然后在基面上涂抹界面剂，确保涂抹的均匀性，防止出现漏涂或过涂现象，待固化剂完全固化后才能开展密封胶注胶工序。注胶时必须确保注胶的饱满性，如果出现了气泡或凹凸不平的现象，必须清理后再次注胶施工。注胶完成后确保表面的干燥性和清洁性，做好保护措施，防止雨水进入伸缩缝内部影响整体施工质量。

四、结束语

我国作为一个人口大国又是水资源极度匮乏的国家，通过建立水利工程能最大限度上实现水资源调配，保障全国人民的用水安全。渠道施工是水利工程建设中的重要环节，已有的实践经验表明，通过衬砌混凝土技术对渠道进行施工能更好地保障渠道的运行稳定性，延长其使用寿命，同时避免后期出现渗水问题。本文结合工程案例详细分析了衬砌混凝土技术的关键施工环节以及技术，积累了丰富的工程实践经验。本研究可以起到抛砖引玉的效果，总结的经验能为其他类似工程项目提供有效借鉴。

参考文献:

[1]肖旻,王正中,吴浪,等.寒区预制混凝土衬砌梯形渠道弹性冻土地基梁模型[J].水利学报,2023,54(2):244-253.

[2]温茂卿.水利工程渠道施工中衬砌混凝土技术研究[J].工程技术研究,2023,8(3):213-215.

[3]谭超文.浅谈水利工程渠道施工中衬砌混凝土技术的应用[J].珠江水运,2023(10):65-67.

[4]靳国平.水利工程中混凝土衬砌渠道渗漏策略探析[J].建材发展导向,2023,21(16):102-104.

[5]李彬斌.寒区膜袋混凝土衬砌渠道结构优化[J].水利科学与寒区工程,2023,6(9):4-7.

文章来源:卢宇清.水利工程渠道施工中的衬砌混凝土技术[J].科学技术创新,2024,(21):175-178.