浅析混凝土固脚在渠道衬砌运用中存在的问题及对策

纪立民

(黑龙江垦区蛤蟆通灌区管理站，黑龙江 宝清 155811)

浅析混凝土固脚在渠道衬砌运用中存在的问题及对策

纪立民

(黑龙江垦区蛤蟆通灌区管理站，黑龙江 宝清 155811)

在灌区续建配套与节水改造工程过程中，渠道衬砌中混凝土固脚起到重要的作用。文章通过在施工现场对混凝土固脚的运用，分析了混凝土固脚不同尺寸产生的不同效果，归纳总结了混凝土固脚在施工过程中遇到的问题以及解决的经验办法。

灌区；渠道；衬砌；混凝土板；混凝土固脚

1 灌区概况

蛤蟆通灌区位于黑龙江省宝清县境内，隶属于黑龙江省农垦红兴隆管理局八五二农场，灌区总人口1.5万人，农业人口1.2万人，共有4个管理区、19个管理站和1个村，灌区年GDP总量为13.7亿元，粮食总产为16.5万t，农业总产值为3.16亿元，人均纯收入27 024元。灌区总面积2.97万hm2，设计灌溉面积2.08万hm2，其中：设计水田灌溉面积1.27万hm2，旱田喷灌面积0.81万hm2。

自2006年开始，蛤蟆通灌区列入国家大型灌区续建配套与节水改造项目，经历了2006、2008、2009、2010、2011、2012年六个年度的节水改造，灌区工程状况得到了很大程度上的改善，增强了水利工程的调控能力，提高了工程运行的安全性和可靠性，提高了供水的时效性，改善了渠道输水能力、灌溉条件和农业生产条件。根据调查分析，节水改造前渠系水利用系数和灌溉水利用率分别为0.59和0.53，改造后分别提高到0.6和0.58。渠道衬砌后糙率由原来的0.0275降到改造后0.017，提高了渠道灌水效率，对农作物生长起到了保驾护航的作用。

2 混凝土固脚在灌区渠道衬砌中的运用及效果

渠道衬砌后糙率的降低可以提高渠道灌水效率。而渠道衬砌后糙率的降低，离不开混凝土固脚的正确运用[1]。在灌区渠道衬砌中，混凝土固脚被广泛运用，一般起基础稳定作用。其工作原理是利用自身重量防止混凝土板脱坡滑落。制作主要是混凝土现浇，强度一般为C20F200，10～15 m有分缝。混凝土固脚的形状大小和衬砌的坡比、长度有关，坡比小、长度大采用大体积固脚，坡比大、长度小采用小体积固脚，地质条件好可以采用全断面护砌，省略混凝土固脚[2]。

在蛤蟆通灌区续建配套与节水改造过程中，渠道衬砌采取过不同形状和尺寸的混凝土固脚，主要形状分梯形断面和长方形断面，根据实际应用看，两种形状的固脚效果有一定的差别，具体情况如下：

(1)梯形断面。采用梯形断面的有四种尺寸：①上口200 mm、下口600 mm、高700 mm的直角梯形。例如：灌区2009、2010年度工程，总干渠护砌6.4 km采用了这个尺寸，坡比1∶2，护砌混凝土板14层。施工完成运行几年后发现，护砌有塌方和膨胀土质的地方，再加上冻胀破坏，混凝土固脚有位移，倒塌现象，造成护砌崩塌。②上口500 mm、下口600 mm、高46.5 mm的直角梯形。例如：灌区2011年度工程五干渠护砌3.47KM采用了这个尺寸，坡比1∶1.75，护砌8层。施工完成运行几年后发现，固脚没有位移、倒塌现象。③上口300 mm、下口900 mm、高800 mm的等腰梯形。例如：灌区2012年度工程，总干渠护砌3.2 km采用了这个尺寸。坡比采用1∶2，护砌混凝土板11层，施工完成后，运行中发现其稳定性非常好，至今没有发现移位，倒塌现象。④上口300 mm、下口600 mm、高700 mm的等腰梯形。例如：2012年度工程第一标段实验段护砌0.1 km。这100 m混凝土固脚底部有30 cm碎石，用做透水试验，通过几年的运行来看，效果非常好，有效的降低了冬季护坡内的水位，对冻胀破坏起了非常好的作用。

(2)长方形断面。采用了断面长方形尺寸为300 mm×500 mm，例如：灌区2006、2008年度总干渠护砌1.35 km、2009年度二干渠护砌7.9 km，护砌工程设计混凝土板尺寸为0.7 m×0.5 m×0.1 m，护砌层数14层，坡比1∶2，对固脚的推力比较大，运行几年后破坏点比较多，移位、倒塌现象严重。这说明混凝土固脚的尺寸、重量、稳定性不能够满足实际需要。二干渠护砌层数较少处未发现破坏，2009年度总干渠护砌0.5 km，固脚也是同样尺寸，坡比1∶2，混凝土板14层，运行后也产生了倒塌现象(从2009年度开始，护砌混凝土板尺寸改成0.5 m×0.5 m×0.1 m)。混凝土固脚的具体施工情况及效果见表1。

表1 2006—2012年混凝土固脚施工情况及效果一览表

3 混凝土固脚在渠道衬砌中遇到的问题及解决办法

在混凝土固脚施工中，支模完成后，一般采取溜槽输送混凝土入仓，振动力根据模具材料来选择，振动力过大容易起模跑模，24 h即可拆模成型，模具可重复利用，以减少施工费用，养护28 d后即可投入使用。由于是老灌区改造，渠道内的地质条件不同，同样尺寸的混凝土固脚在不同地稳定性是不同的，沙土地稳定性非常好，黄黏土次之，草炭土稳定性最差。护砌完成后，由于混凝土固脚基础不稳，混凝土固脚倒塌后，坡面会产生脱坡、滑坡现象。蛤蟆通灌区2006、2008、2009、2010年度护砌工程发生不同程度的脱坡、滑坡现象，就是由土质较差、固脚基础不稳定造成的。所以，固脚尺寸的选择应根据不同的地质条件来确定。

混凝土固脚施工一般在秋天施工，完成后才修坡护砌。在施工中发现混凝土固脚完成后，坡面里残留的积水都被混凝土固脚阻挡隔断，无法排到渠底，混凝土固脚外侧水位提高，混凝土板护砌后积水仍不断通过混凝土固脚顶部向渠道内渗水，冬季来临时，渠道迎水面已经封冻，坡面内部积水仍向外部渗透，造成混凝土板冻胀[3]。针对这一问题，在灌区2012年度工程一标设置了100 m 试验段，固脚基础部位增加30 cm碎石，基本解决了坡面积水问题。

4 结 论

根据蛤蟆通灌区续建配套与节水改造项目多年的渠道混凝土固脚工程施工资料,分析了混凝土固脚在渠道衬砌中遇到的问题及解决办法。通过近年的应用证明，渠道衬砌混凝土固脚尺寸大小的选择应满足两点要求：第一，应考虑土壤条件、渠底坡面土质、坡面残留积水、坡面冻胀的影响；第二，坡比与混凝土预制板层数的关系，坡比越小、层数越多，对固脚的推力就越大。如梯形断面，是在工程实践中比较合理的断面。因此，合理的选择固脚的形式和尺寸，既可减少投资、降低施工难度，也可保证工程质量，使灌区真正发挥节水灌溉、增产增收的有利作用。

[1] 方永惠.浅谈引大灌区渠道防渗衬砌的作用[J].甘肃农业，2004，9(12)：1-2.

[2] 谭海森, 赵保华, 王瑞光. 不同渠道衬砌型式在鹤岗市应用中的比较[J]. 黑龙江水利科技, 2010, 38(1):235-236.

[3] 李国章. 石津灌区渠道防渗效果与灌溉用水效率关系分析[J]. 河北水利, 2015(5):26.

纪立民(1971-)，男，安徽蒙城人，工程师，主要从事灌区建设管理工作。E-mail:1751325007@qq.com。

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