渠道衬砌混凝土封闭养护装置应用分析

胡军（新疆额河建管局合同处，新疆 乌鲁木齐市 830000）

渠道衬砌混凝土封闭养护装置应用分析

胡军
（新疆额河建管局合同处，新疆 乌鲁木齐市 830000）

渠道工程存在既要提高养护水平，把裂缝控制在允许范围，保证混凝土的强度，又要减少用水之间的矛盾。为了解决这一技术难题，经过深入研究，已成功研制了一套大型渠道衬砌混凝土封闭养护装置，特别适合渠坡混凝土工程养护。解决了渠坡混凝土因不容易养护到位而产生裂缝的技术难题，提高了混凝土养护质量，并且该装置技术简单，成本优势明显。

封闭养护装置；混凝土养护；经济效益

1　概述

北疆某引水渠道工程线路全长110 km，渠深4.8 m，渠底宽6 m，梯形断面，内边坡为1∶2.5，渠道边坡设计为小二级C20混凝土，衬砌厚度10 cm，衬砌混凝土工程量约30万m3，混凝土下再设置两布一膜防渗，膜下设胶结砂砾石层，层厚8 cm，工程量约27万m3，为大（2）型水利工程。该工程共划分四个渠道标段，通过招标，选择了四家承建单位，全部建设工期约3.5年，每个标段采用两台胶结砂砾石成型机和两台混凝土衬砌机，实现机械化流水作业施工。该工程适合衬砌的时间段为每年4月中旬至10月中旬，衬砌任务紧、混凝土养护强度大。

该工程所在地气候干燥，夏季炎热，昼夜温差大，全年风多风大，还存在水源地较少，平均运水距离达12 km，用水成本高，养护工作必须考虑节约用水，并且混凝土强度高，级配少，水泥标号高，为42.5，单方混凝土水泥用量大，早期水化热大等不利因素，容易造成衬砌混凝土板裂缝。

由于水利工程用途的特殊性，混凝土结构不仅要承受相关荷载，一般还须具备防冲、抗冻融、防渗等要求，所以相比其他工程而言，对混凝土的养护更为重要。因此，工程存在既要提高养护水平，把裂缝控制在允许范围，保证混凝土的强度，又要减少用水之间的矛盾。

2　常见养护措施的不足

当前，混凝土常见养护措施主要有：①线毯、草帘等材料覆盖，人工洒水养护；②塑膜包裹养护；③刷养护剂养护；④蒸汽养护；⑤满水法养护。

采用覆盖物（主要有线毯、芦苇草帘、麻袋片、编制布等）遮盖，人工洒水养护，是目前水利工程中最主要的自然养护方式，比较适合大面积、平面的混凝土养护。在渠坡混凝土养护中，由于坡面存不住水，线毯、稻草等覆盖材料在斜坡面保水性差，若要保持混凝土表面的湿润状态，必须安排人工频繁洒水，不仅浪费水资源，提高了养护成本，还将造成渠底大量积水，造成影响渠道质量的次生灾害；若减少洒水，混凝土养护质量又难以满足要求，在该工程中由于风多风大，还存在覆盖物容易被风刮跑的实际情况，增加了覆盖洒水养护的难度。

塑膜包裹养护比较适合混凝土土体较厚，体表面积不是太大，自身存在较多水分，又易于包裹密实的独立建筑物。而渠道护坡属于薄壁结构，且存在没法包裹或包裹不严的实际情况，所以不适合渠道混凝土工程养护。

刷养护剂比较适合建筑物的立面养护。在该工程中，存在渠坡混凝土刷养护剂后，还需要人工切缝，切缝机械及人工会对养护剂成膜形成踩踏、磕碰等破坏，所以涂刷养护剂不适合衬砌机衬砌渠坡混凝土的养护。

蒸汽养护成本非常高，适合冬季施工、早期强度要求高、工期紧或可移动的、重要的工程构件，对于渠道工程大面积混凝土养护不适合。

满水养护是适合较大面积的平面的混凝土养护，必须具备在建筑物混凝土表面存贮一定深度水量的必要条件，渠道混凝土由于是斜面，保存不住水，所以不适合渠道护坡工程养护。

综上所述，在目前的养护成本下，现有的养护措施不是费用高，就是不具备养护条件，难以达到渠坡混凝土规范要求的质量，均不太适合渠坡混凝土工程的养护。

3　封闭养护装置技术及其特点

为了解决渠道护坡混凝土工程常规养护技术的不足，该工程经过深入实践，已研制出了一套利用滴灌技术洒水、一布一膜覆盖养护的实用新型专利技术。该项技术综合利用了自然洒水养护和塑膜包裹养护共同优点：即用材便宜、技术简单，克服了独自使用的不足，变一次性塑膜包裹使用为一布一膜覆盖循环使用。其设施主要由储水箱（或直接利用水车）、管路、阀门、覆盖膜四部分组成。

3．1技术主要优点

1）利用了渠道工程线路长，施工采用流水作业，养护设施可以循环多次使用，同时，膜下胶结砂砾石的养护也可以使用同一设施，从而较大程度的降低了材料成本。

2）利用了水流在斜坡可以形成自流的特性，变不利条件为有利条件，并且节约了洒水人工费用。

3）采用膜厚2 mm的一布一膜覆盖，无纺布在材料上，塑膜在下，可以有效防止紫外线对膜的破坏，延长了膜的使用寿命，并有效防止养护用水被纵横切割缝节流而不从混凝土表面流动情况发生。

4）膜下水分在高温下形成水蒸汽，有蒸汽养护效果，早期强度提高快，现场实验数据显示，混凝土7日龄即达到15日龄设计强度。

5）一布一膜很好的起到了保温、保湿作用，减少了温升梯度对混凝土的影响，并有效降低了蒸发量，节水效果明显，洒水一次，最大保湿时间长达60 h，若24 h洒水一次可以保证渠道护坡混凝土表面处于非常明显湿润程度，养护效果非常好。3．2技术要点

1）管径需满足浇灌控制长度的需要，为了节约费用，可设计成二至三级变径，距离进水口越远管径越小。

2）孔距、孔径要满足全坡面都能洒上水的需要，在此条件下距离进水口越近，孔距可稍大，反之越小。

3）喷管距离渠顶边线距离要适中，距离太近容易向渠底滑落，距离太远，水流易从渠顶流失，不能喷洒到渠坡面。

4）由于密封的需要，覆盖膜间使用成本较低的胶带粘接，保证覆盖膜连为一体，密封完好，并便于拆装。

5）为防止覆盖膜在渠坡滑落，需用卵石或沙袋把堤顶口沿压实，为防止大风吹开，覆盖膜上还需适当放置一些压重。

6）由于选材不同其价格也不尽相同，所以对一布一膜、管材、闸阀的材质、造价及使用次数的综合比较尤为重要，选择的材料应是性价比最优的材料。

4　经济效益对比分析

封闭养护装置养护效果好，在经济方面与当前水利工程渠坡混凝土养护经常使用的毡毯覆盖洒水养护、刷养护剂养护分析比较如下：

1）封闭养护装置成本主要包括如下：①聚乙烯塑料管材及配件、一布一膜费用；②养护用人工费用，包括一布一膜覆盖、粘接密封、压盖、养护完成后转运人工费用；③水车及转运材料车辆费用。

2）洒水养护成本主要包括：①洒水用软管费用；②毡毯或草帘费用；③养护人工费用；④水车费用。

3）刷养护剂主要成本包括：①刷养护剂人工费用；②养护剂材料费用。

与传统洒水养护比较。从表面上看：防渗膜比毡毯或草帘，聚乙烯管材较软管购置费用要高，在人工费用方面，增加了覆盖、密封、压盖、转运环节人工费用，还增加了转运机械费用，仅节约了养护用水量和养护人工，好像增加了投资；但实际上：封闭养护装置材料循环使用次数多，并且大大节约了用水及养护用工，而养护用水是常规洒水养护的主要成本，所以综合成本还是最少，该技术并且提高了养护效率，节约了大量人工，特别适合配合机械化衬砌混凝土的养护工作。

4．1封闭养护装置费用计算

养护用人工：封闭式养护每台衬砌设备现场组织3个专职养护人员，专职负责一布一膜覆盖、压盖、养护和养护材料转运工作，养护期人工费用仅为0.37元/m2。

养护用材料：①管材及组件主要采用聚乙烯塑料管，与厂家谈妥的安装及材料单价为平均35 元/m，循环使用在八次以上，摊销后成本为0.3 元/m2；②覆盖膜采用一布一膜，可循环使用六次左右，摊销后单位面积费用仅0.74元/m2；③养护用水，由于封闭养护装置技术，营造了一个比较封闭的小环境，有效降低了风吹、日晒等自然因素对混凝土养护面的影响，减少了养护用水的蒸发，还有效减缓了混凝土内部水分的流失速度。10 m3水罐车水量每次养护500 m左右渠坡，洒水一次混凝土面可保湿24 h以上（夏季），节水达75%以上，养护期水费0.21元/m2；④其他材料费0.2元/m2；养护期材料费合计1.28元/m2。

养护用机械：1台三轮农用车车，倒运防渗膜、管件、压重、水箱等设备费用为0.48元/m2。

4．2覆盖洒水养护费用计算

养护用人工：传统的覆盖洒水养护一般为待混凝土终凝后，首先用毡毯、草帘等材料覆盖，然后两人一组养护，一人洒水、一人配合拖拽水管，根据风力大小及气温高低每天养护6～8遍，养护距离一般单坡面200 m左右，养护人工费在0.15 元/m2，整个养护期（14 d）费用在2.05元/m2。

养护用材料：①养护用水费用。渠道混凝土养护用水非常大，根据部颁《水利建筑工程预算定额》-定额编号40061、40062，明渠衬砌厚度15 cm和25 cm时，土壤基础上每100 m3混凝土养护期标准用水量126 m3，该工程衬砌厚度10 cm，养护用水量按增加30%后为168 m3，由于定额反映的是全国平均水平，在新疆沙漠干旱地区，在实际施工中，此用水量还不能满足混凝土养护质量要求。经现场测定10 m3水罐车一次最多保证洒水养护150 m左右渠坡，日平均最少养护4次（春秋两季：2次/日，夏季：6次/d），100 m3混凝土养护期用水量最少达到268 m3以上；并且适合本工程使用的水源地较少，运距较远，平均运水距离在12 km左右，每辆水车日拉水最多8趟，用水成本高达10.55元/m3，养护用水费用为2.83元/m2；②毡毯、草帘市场价在2.8元/ m2；可循环使用3次，摊销后单位面积费用0.93元/ m2；③使用内加筋聚乙烯软管洒水，按每组养护100 m渠道长度，使用软管长度50 m，单价2.5元/m，使用寿命按养护两周期-28 d计算，洒水养护软管费用为0.05元/m2；④其他材料费0.08元/m2；材料费合计3.89元/m2。

4．3养护剂养护费用计算

养护剂一般可采用滚筒、喷雾器及喷漆枪三种操作工艺。经过现场试验，采用农药喷雾器及喷漆枪容易堵塞枪头，采用滚筒工艺，先纵向一遍，再横向一遍刷养护剂，进度快，可满足质量要求。

1）养护用人工。人工用滚筒刷养护剂，刷一遍，可以完成200 m2/d左右，刷两遍仅能刷100 m2/d，人工费用达到2.03元/m2。

2）材料费用。养护剂采用新疆生产的某品牌kN养护剂，优惠价格为5 300元/t（不含运费），在渠坡上刷养护剂6～8 m2/kg，当刷两遍养护剂时可刷3～4 m2/kg，养护剂成本平均为1.60元/m2；滚筒单价5元/个，平均每天耗量一个，滚筒平均成本在0.03元/m2，其他材料费材0.03元/m2，料费用合计1.66元/m2。

渠道护坡混凝土主要几种养护方式费用表　　元/m2

从上表对比分析可知：适合渠坡混凝土养护的方式中，封闭养护装置技术费用最低，覆盖洒水养护费用最高。在该工程中采用封闭养护装置比传统覆盖洒水养护，可节约1 500万元，比喷养护剂养护可节约620万元，若要达到封闭养护装置养护的渠坡混凝土养护质量水平，节约费用应该更多。

5　结语

封闭养护装置在渠坡混凝土养护中的应用，是大型渠道工程混凝土养护技术的一项重要革新，最大限度的解决了渠坡混凝土因不容易养护到位而产生裂缝的技术难题，养护质量达到了混凝土防渗体所要求的性能指标，在理论上甚至可以取消渠底两布一膜防渗施工工艺。并且该装置技术简单，成本优势明显。

TV91

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2016-02-14