旧混凝土预制板在引黄济青工程中的应用

杨长虎，宋庆荣

（1.山东省水利勘测设计院，山东济南 250014；2.胶东调水滨州分局，山东滨州 256600）

旧混凝土预制板在引黄济青工程中的应用

杨长虎1，宋庆荣2

（1.山东省水利勘测设计院，山东济南 250014；2.胶东调水滨州分局，山东滨州 256600）

以引黄济青改扩建工程为例，通过对设计方案的分析论证，合理利用原工程拆除的旧混凝土预制板，回收工程弃料再利用，降低了工程造价，减少了对环境的影响。具有较好的经济效益和生态效益。

旧混凝土预制板；回收利用；过流能力

引黄济青工程是保证青岛市社会经济可持续发展的大型调水工程，目前，引黄济青工程又担负着向青岛、滨州、烟台、威海引江和引黄的任务。该工程自1986年开工建设，1989年11月建成通水，至今运行近30余年，发挥了巨大的经济、社会和生态效益。但引黄济青工程运行近30多年来，暴露出较多问题，引水困难、渠道衬砌受到不同程度的损坏，渠道的过流能力低等，直接影响到向胶东地区的供水安全。为了解决引黄济青工程存在的问题，恢复引黄济青工程的原有输水能力，决定对引黄济青工程进行改扩建。

1 输水河工程建筑垃圾的设计处置方案

引黄济青改扩建工程在《可行性研究报告》和《初步设计报告》中均对建筑垃圾的处置描述为“本工程弃置土方及弃置旧混凝土预制板量巨大，弃料的弃置规划问题较为突出”、“根据渠道现有条件，弃置料全部外运至输水渠两侧已有的弃土区及取土坑内”，“运至工程已有永久征地范围内弃置”。在引黄济青改扩建工程施工图设计中要求，输水渠道拆除的旧板利用率为30%，其余旧板作为废料就近埋置在弃土区或取土范围内，覆盖厚度不小于1.0 m。

2 滨州段建筑垃圾利用分析论证

针对上述输水渠工程建筑垃圾的处置情况，根据滨州段输水渠道的实际，对拆除的旧混凝土预制板利用和输水渠衬砌型式进行了分析论证。

2.1 旧混凝土预制板利用的原因。

施工图设计中，拆除工程形成的建筑垃圾：混凝土护坡旧板、齿墙2.48万m3、保温板11.5万m2、土工布63.92万m2，大量废弃物将作为建筑垃圾掩埋。针对滨州段输水渠道的实际情况，计划利用这些废弃的旧板铺设于输水渠底。

1）废弃的旧板形成建筑垃圾无处存放。滨州段输水渠使用的是博兴县原农业灌溉渠道，原渠道大部分无保护管理地，小部分有保护管理地也很小，没有足够的土地埋置这些废料。

2）合理利用资源、降低工程成本。建筑垃圾可实行再生产利用，回收和循环再利用不仅能保护环境，降低对环境的影响，而且采用科学管理和有效措施将其减量化和再利用，还可以节省大量的建设资金。

3）输水渠工程存在问题。滨州段输水河工程1986年启建时设计为半断面衬砌，即全断面铺设土工膜，边坡采用保温板+6 cm厚预制混凝土板防护，河底只防渗不护砌，为保护土工膜，采用0.5 m厚土方覆盖并压实。经20多年来运行暴露出一些问题：一是因沉沙池下泄流量不断变化，输水渠底局部冲刷，造成沉沙池出口闸下游、支脉河倒虹下游、北堤涵闸跌水上游等多处局部渠段淘刷，造成齿墙塌陷、坡面大面积下滑，并进行过多次修复；二是因输水渠底长满芦草、蒲草等杂草，输水渠底糙率增大，极大地影响过流能力，每年引水时需人工割除，不仅增加工作量，还对渠道的安全运行产生较大隐患；三是输水渠内芦苇根系发达且尖硬，直接穿透防渗薄膜，渠道渗漏量加大；四是输水渠为打渔张渠改道工程，在此形成并行河段，输水渠按设计水位运行时，两渠水位差高达4～5 m，打渔张渠底出现管涌群，经多次治理效果不佳；五是沉沙池超期服役，沉沙池出口闸含沙量增加，导致渠道淤积，据2009年引黄济青工程现状普查资料，渠道淤积厚度为0.3～0.9 m，造成过水断面减小，水位壅高，制约了渠道的过流能力。

4）渠底土方开挖困难。输水渠道通过几年的连续输水运行,渠道土壤含水量达到饱和，排水非常困难，改扩建工程施工渠底土方开挖难度大，另一方面，因胶东地区用水紧张，改扩建工程施工工期由6个月压缩到2个多月，时间紧、任务重，为争取时间，尽可能减少排水和土方开挖的工作量，从而确保按期完成改扩建工程。

2.2 旧混凝土预制板利用设计方案

鉴于以上原因分析，利用这些旧板铺设于渠底，解决半断面衬砌结构型式造成杂草丛生、渠底渗漏和淤积、制约渠道过流能力及施工运行安全等问题。因此在这次工程改扩建中，输水渠进行全断面衬砌，即全断面铺设复合土工膜+6cm厚预制混凝土板，边坡铺设聚苯乙烯保温板。

渠底利用旧板铺设，即表层为旧混凝土板，混凝土板下铺5cm厚的中粗砂，砂下面铺设复合土工膜，复合土工膜下渠底土方整平压实。混凝土板砌筑缝宽3cm，以M15水泥砂浆填充密实；设2道纵向伸缩缝，均布置在河底混凝土板与齿墙交界处，沿输水渠方向每隔7.56 m设横向伸缩缝一道。纵横伸缩缝均采用矩形缝，缝宽3 cm，上部3 cm×2 cm以PT胶泥填充，下部3 cm×4 cm填充闭孔泡沫板。

渠底利用旧板铺设，即解决了这些废料无处存放的问题，并为赶工期做好准备，减少渠道的糙率系数，增大渠道的输水能力，对确保渠道输水安全是十分有利的。

通过分析、论证，对原设计方案进行了完善和优化，按基本建设程序上报上级主管单位，经批准后实施。

2.3 全断面衬砌过流能力验算

1）设计指标。输水渠衬砌结构型式为半断面衬砌时，在初步设计时确定设计流量为34.5 m3/s，设计水深为2.22 m，校核流量为38.0 m3/s，校核水深为2.34 m，糙率为0. 018；在施工图设计时，设计水深为2.50 m。

2）输水渠过流能力进行验算。经上述分析，输水河衬砌型式由原设计方案半断面衬砌改为全断面衬砌时，进行过流能力验算：按照明渠均匀流计算公式Q=ωC对引黄济青输水渠过流能力进行验算。

按照2016年2月4日沉沙池出口闸下游超声波测流站相关数据：流量为28.65 m3/s，水深为1.72 m，该处河底宽为18.9 m，边坡系数为2，纵坡比降为1/15 000。

根据已知参数，按照明渠均匀流公式，反算出河道全断面衬砌时的实际渠床糙率系数n。

经上述计算，输水渠衬砌型式由原设计方案半断面衬砌改为全断面衬砌时，渠床糙率系数由0.001 8减少为0.001 4，过水能力却大大增加。

3 结语

建筑垃圾的综合利用，对于节约资源，改善环境，提高经济效益和社会效益，实现资源优化配置和可持续发展具有重要意义。本工程利用旧板铺设于河底，做到了让建筑垃圾变废为宝，有效解决了传统模式下“需要大量填埋场、严重污染环境、造成大量浪费”等三大弊端。同时，渠床糙率系数由0.018降为0.014，渠道的过流能力明显提高，而且满足设计提出的引黄济青工程扩大输水能力到52.7 m3/s的流量要求，避免了重复建设，使工程的安全性更高、质量更好、投入的成本相对较少，节约了资金。

[1]山东省水利勘测设计院,山东省引黄济青改扩建工程可行性研究报告、山东省引黄济青改扩建工程初步设计报告、山东省引黄济青改扩建工程第一批实施建设项目输水河道衬砌工程施工图设计，2012.

[2]吴持恭.水力学[D].成都科技大学,1982(11).

（责任编辑 迟明春）

TU755.8

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1009-6159（2017）-08-0003-02

2017-02-16

杨长虎（1978—），男，工程师