老挝色萨拉龙灌溉工程渠道衬砌施工技术

童金虎

摘 要 混凝土渠道衬砌是一项成熟的渠道防渗技术，该技术在老挝色萨拉龙灌溉工程的运用中，取得了良好的防渗效果，有效地提高了渠道输水能力。从“渠基清理，渠堤填筑，渠道断面开挖，复合土工膜铺设，滑模制安，混凝土面板的浇筑及养护，伸缩缝处理”几个方面论述了混凝土渠道衬砌的施工方案及相应施工方法。

关键词 农田灌溉；渠道；土工膜；混凝土衬砌；老挝色萨拉龙灌溉工程

中图分类号：TV672；S277 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2015）30--03

1 工程简介

老挝色萨拉龙灌溉工程位于老挝沙湾拿吉省Tha Pang Thoong地区，是老挝国家经济“七五”规划（2011-2015年）中的重点民生工程。该工程由心墙堆石坝、水库、无闸开敞式溢洪道、取水建筑物、渠道及渠系建筑物等组成，其主要功能为农田灌溉，兼有渔业养殖、输水、防洪等功能，建成后可解决色萨拉龙河下游约2 000 hm2农田灌溉、18个村庄的生活用水及5家小型工厂生产用水的需求。该工程的灌溉渠系布置为干、支、斗三级渠道，其中干渠总长12.85 km，桩号范围：M0-900～M11+980。支渠共三条，分别为SC1、SC2和SC3，总长度约12 km。斗渠41条，总长度约28 km，其中砖砌明渠18 km，低压管道10 km。干渠过水断面为倒梯形，渠底宽2 m，渠深1.9 m，内坡比1∶1，顺水流方向比降1/1 000～1/2 000。

渠道沿线的土层主要为冲积、坡残积物。冲积层岩性主要为灰黄色粉砂、粉土，厚度0.3～1.0 m；坡残积岩性主要为红褐色砂质黏土及黏土，厚度2～4 m。渠道基础的土层主要为粉质黏土，夹杂少量砂质黏土。试验检测发现，部分渠基黏土中含有蒙脱石等矿物颗粒，局部土质有一定的膨胀性、分散性。

2 渠道总体施工方案

针对渠道施工的难点和重点，灌溉渠道系统的总体施工方案为：渠道及渠系建筑物（渡槽、倒虹吸及涵洞等）穿插施工，在低洼處进行土方回填，再进行渠道设计断面开挖，后对渠道断面铺设土工膜并进行混凝土衬砌，最后进行渠堤整理及边坡支护作业。施工时，将渠道人为划分为若干段，组织多个工作面同时施工，形成流水作业，这对节约人力资源、提升施工效率、降低综合成本和确保按期完工有重要的意义。

3 渠道混凝土衬砌施工方法

该工程渠道的典型过水断面型式为倒梯形，内边坡及渠底全部采用现浇素混凝土（混凝土强度C20）衬砌对渠道进行防渗。鉴于渠基局部土质具有一定的膨胀性和分散性，为加强防渗效果，渠道全断面都铺设复合土工膜。渠道的混凝土底板厚度为10 cm、内边坡的混凝土衬砌厚度为8 cm。为减少热胀冷缩及不均匀沉降的危害，对混凝土衬砌面板每5 m设置一道施工缝，缝宽3 cm。

针对该工程渠基局部土质具有分散性和膨胀性的特殊情况，经研究在施工中采取对应措施予以预防和缓解：一是对渠堤顶部进行加宽，水平方向铺设土工膜，并在堤顶土工膜上覆盖约25 cm厚的当地非分散性土，以防止降雨渗入混凝土衬砌板底部后形成扬压力，对混凝土衬砌造成破坏；二是对于低于2 m的填方外边坡采取播种草皮的方式进行防护，对于高于2 m的填方外边坡采用土工格室进行防护。

渠道衬砌工程（以填方段为例）主要包括以下内容：渠基清理→渠堤填筑→渠道断面开挖→土工膜铺设→滑膜制安→混凝土面板浇筑及养护→伸缩缝处理→渠堤修整及外边坡防护。

3.1 渠基清理

首先对即将进行渠堤填筑的渠基部位进行清理，为确保渠基清理效果，需要在设计填筑边线的基础上向外扩约50 cm，渠基清理的深度约30 cm。清理范围内所有的腐殖土、树木、杂草以及含其他杂物的土料、垃圾都需要清理干净。清基以人工与机械相结合，人工主要清理树木、杂草，机械将清除的腐殖土、垃圾等运至指定地点堆放。清基完成后使用20 t振动碾，对原基进行碾压（约5遍），确保清基面平整，碾压土压实度D≥90%。

3.2 渠堤填筑

在渠堤土方填筑施工前，应先对渠堤回填土料（非膨胀性和分散性土料）进行试验，根据试验结果确定施工技术参数、施工工艺及相关设备选型。一是通过标准击实试验，确定渠堤回填土料的最优含水率为17.2%，最大干密度为1.94 g/cm3，确定合格干密度下的含水率区间为13%～25%。二是通过现场土料碾压试验，确定土料经碾压达到设计压实干密度的相关施工技术参数如下：摊铺土料的厚度为35 cm，土料最大粒径不大于5 cm；使用20 t振动碾，采取进退错距法进行碾压，碾压时的行车速度不超过2 km/h，碾压次数为6遍（静2动4）。

土方回填铺料时从最低处开始水平上升，自卸车卸料到作业面后，及时用74 kW推土机摊铺、平整。通过摊铺前的测量放线，将每一层土料的摊铺厚度控制在35 cm。为保证外边坡部位的压实度，在进行摊铺作业时，需要在该高程对应的设计填筑边线的基础上向外扩约40 cm。为减少高温条件下土质水分蒸发，确保碾压效果，在摊铺作业完成后，振动碾立即跟上进行碾压。碾压方式为振动碾沿渠道中心线方向行驶，采用进退错距法由渠道中心线向外坡方向进行套碾，碾迹重合的宽度控制在20～30 cm。每层土方碾压完毕后，按照150 m2取一个点检测碾压点干密度的标准进行检验，合格后方可进行下一步工序，不合格的马上进行补碾或挖除。在新的土层填筑之前，应先对已碾压好的下土层层面进行润湿处理，再进行刨毛处理，以便上下土层通过碾压良好结合。

3.3 渠道断面开挖

按照设计图纸要求，对填筑到设计高程的渠堤进行测量放削坡线。渠道过水断面的开挖，以机械开挖为主要手段，必要时人工开挖予以辅助。断面开挖施工时，需要在坡面上钉木桩、挂线，专人指挥挖机，尽量人工开挖工作量，避免出现超挖或欠挖的情况。

3.4 复合土工膜铺设

复合土工膜施工的工序为：渠道断面修整并验收合格→土工膜铺设→裁剪→对正、搭齐→清理焊接面→焊接→检验→修补→验收。

本工程的干渠典型断面周长较小，约为7.5 m。在土工膜采购环节，可根据渠道断面周长及渠堤部位的尺寸，向土工膜生产厂家定制大尺寸的复合土工膜。这样做的好处是，在土工膜铺设过程中，可使用直接搭接的方式，大量减少土工膜裁剪工作量，显著降低土工膜接缝数量，有效提高渠道防渗能力。

使用土工膜之前，应按照土工膜采购批次，依次检查厂家出具的《土工织物生产许可证》《出厂合格证》及第三方出具的土工膜《检测报告》，在上述材料齐全、有效的前提下，对该批次土工膜进行随机抽查。如发现土工膜表面有孔眼、明显色泽差异、局部厚度明显低于技术要求的缺陷，应作现场封存处理。

在复合土工膜正式铺设前，再次检查复合土工膜的外观质量，并清理渠道断面上的尖锐杂物，减少土工膜在铺设时受损的可能性。渠道防渗土工膜的铺设方向为逆水流方向，即自渠道的下游方向往上游方向进行铺设。相邻两块土工膜之间的连接采用搭接法，将上游块的土工膜压在下游块的土工膜上部，对边缘部位亦要压紧固定。在铺设渠道弯曲处的土工膜之前，要对此部位的土工膜搭接长度进行计算，根据计算结果预留足够的搭接长度，以便进行裁剪。

渠道铺设土工膜时，采取人工滚放的方式，从左部渠堤滚放至渠底，再从渠堤滚放至右部渠堤，在渠坡和渠底结合部位的土工膜应预留一定长度，并使用钢板条压平贴紧。土工膜的铺设要能适应小幅变形的要求，但不能因过松而形成明显的褶皱。此外，铺设过程中及时排除膜下空气，停止排水、电焊、开挖和凿洞等可能危害土工膜安全的各种施工行为。

土工膜的焊接采用双焊缝焊接的方式进行，双焊缝宽度为2 mm×10 mm。土工膜焊接正式施工之前，应组织该工序作业人员接受土工膜生产厂家专业人员的指导，开展土工膜试验性焊接（含焊缝检测试验），确定焊机选型、焊接温度，焊机行走速度等施工技术参数，并培训熟练、合格的焊接作业人员。试验性焊接成功之后，方可转入生产性焊接。土工膜焊接完并经质量验收合格（充气法检测）后，应避免长时间的日光照射，混凝土面板的浇筑应及时跟进，对未能及时进行衬砌的土工膜，应用毛毡覆盖。

3.5 滑模制安

为节约施工综合成本、加快渠道衬砌施工进度、保证渠道混凝土浇筑质量，根据渠道设计要求，结合施工现场条件，经多次试验，成功加工了12套渠道边坡滑模施工工具。

滑模施工工具由表面模板、侧模、配重装载平台、提升系统这4个部分构成，每一部分都是钢质材料，在施工中可以重复使用，極大提升了材料周转率。

表面模板的加工，采用U型扣件将4块钢模（规格为1.25 m×1.0 m）板依次拼接在一起，形成一块5.0 m×1.0 m的表面模板。考虑到表面模板的跨度5 m过大，其刚度不够，很可能在浇筑的过程中由于受力出现弯曲变形的情况，从而影响混凝土的浇筑质量。为增加表面模板的刚度，在表面模板的背面加焊三道0.1 m的槽钢，每道槽钢之间的间距为0.25 m。为满足模板拼装接缝密实、平滑的要求，表面模板制作时，使用电焊对钢模板之间的缝隙进行焊接，之后用磨光机打磨焊缝，确保表面模板光滑、平整。考虑到渠坡衬砌混凝土的厚度、渠底底板的厚度有差异，为方便在侧模部位进行调整，故使用角钢作为侧模。

配重装载平台位于表面模板的背后，在滑模安装后混凝土入仓前增加配重，以克服衬砌混凝土振捣时产生的浮力。配重可选择沙袋，根据施工需要自行调整。此外，配重装载平台还可作为混凝土浇筑作业人员作业平台，方便进行混凝土入仓、振捣及收光等工作。

提升系统由搭设在渠道顶部的脚手架、挂在脚手架两侧的手拉葫芦（规格为2 t）、连接手拉葫芦及表面模板的钢丝绳这3个部分组成。混凝土浇筑时根据需要拉动手拉葫芦，带动表面模板沿侧模向上滑动即可。

根据设计尺寸安装滑动模板是一项重要的工作。首先，要安装好侧模，侧模的下端可固定在已经浇筑好的渠底衬砌板上，但在固定时不能戳破下层的土工布。其次，将表面模板盖在侧模之上，在渠道顶部搭设好脚手架，并在脚手架两端各挂一个手拉葫芦，用钢丝绳连接表面滑模和手拉葫芦。

3.6 混凝土面板的浇筑及养护

混凝土面板的浇筑应按照设计收缩缝进行分块浇筑，渠底和渠坡部位采用跳仓的方式错开浇筑。先浇筑渠底部位，再浇筑渠坡部位，最后浇筑压顶部位。已浇筑好的渠底衬砌板可以为后期渠坡浇筑时的滑模安装提供支撑。

3.6.1 混凝土入仓铺料

在拌合楼按照混凝土配合比方案进行配比，鉴于老挝日常气温较高，故将出仓混凝土的塌落度控制在30～40 mm。混凝土的运输采用农用翻斗车运输至浇筑仓面。卸料时，应在渠道坡顶设溜槽，尽量减轻卸料过程中骨料分离的状况。

3.6.2 混凝土振捣

渠底混凝土浇筑，应在混凝土按照渠底设计高度全部铺满仓面，并基本整平表面后，使用平面振捣器进行振捣。平板振动器的对渠底混凝土的振捣以砼面均匀出现浆液为佳，成排依次振捣前进。

渠坡混凝土浇筑，采用人工协助混凝土入仓，每层浇筑厚度应控制在30 cm左右，使用1.1 kW插入式振捣器进行振捣。振捣合格的标准为混凝土表面冒出的气泡大量减少且开始泛浆，不再显著下沉。

3.6.3 混凝土收面及拆模

滑动模板在混凝土开始凝固时即可通过手拉葫芦，缓慢向渠堤提升。人工及时对外露混凝土面进行收光，粗抹两遍，以表面平整、出浆、无石子外露、无蜂窝麻面为宜；在混凝土初凝后，即可对坡面进行拆模处理。拆模时，要把模板的一侧缓慢的撬动；同时，使用硬物敲击模板，等模板一侧完全松动后，对另外一侧进行拆模处理，这样既不会干扰已浇筑成型的面板，也能确保模板的完整。

3.6.4 混凝土养护

老挝处于热带地区，日照强烈，平均气温较高，渠道的混凝土面板较薄且外露面积大，渠道混凝土面板的养护工作在这种特殊情况下显得尤为重要。混凝土浇筑完成约12 h，便可拆模进行养护。采用在面板上覆盖湿草帘的方式对混凝土衬砌进行养护，并根据需要增加洒水次数，始终保持草帘及混凝土表面保持湿润状态，避免因水分流失造成面板表面裂缝。考虑到老挝气候炎热、干燥，为保证混凝土浇筑质量，混凝土面板的养护时间以40 d为宜。

3.7 伸缩缝处理

在现浇衬砌混凝土滑模安装时，按照设计图纸在渠底、渠坡位置预留沥青杉板。混凝土达到一定强度后，拆除沥青杉板形成伸缩缝。

伸缩缝处理之前，应进行表面清洁处理，除去粉尘和油污，使缝面干燥、清洁。先人工填塞聚乙烯闭孔泡沫板，填塞完成后用滚碾压进伸缩缝内，并预留约2 cm的缝深。在涂胶之前，先用毛刷涂刷底涂剂，以消除缝面上残留的少数灰末并晾干（约30 min），之后使用专用容器，将按照配方的双组分聚硫密封胶压入缝内。

4 结语

本项目的渠道坡面使用滑动模板进行混凝土衬砌施工，并使用土工膜加强防渗效果，此举措不仅加快了施工进度，还降低了综合建造成本。该项施工技术在项目实践中取得了成功，值得在类似工程中推广和应用。

参考文献

[1]陈新萍.渠道衬砌施工方案与施工方法研究[J].陕西水利，2013（6）：157-158.

[2]于娜.简述农田灌溉防渗渠道衬砌施工技术[J].内蒙古水利，2012（1）：84-85.

[3]韩维尧.农田灌溉防渗渠道衬砌施工技术[J].水利科技，2013（8）：149.

（责任编辑：刘昀）