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“三新”技術在灌區防滲工程中的應用

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標簽:水利工程管理,水利水電論文, “三新”技術在灌區防滲工程中的應用,http://www.tljciu.live

  石津灌區灌溉渠系現有總干渠、干渠、分干渠、支渠、斗渠、農渠6級固定渠道1.4萬條,總長1.08萬km,其中總干渠1條,長134.23km;干渠8條,總長183km;分干渠30條,總長379km;支渠268條,總長866km;斗渠2429條,總長2973km.

  1995年以來,以國家灌溉試點工程和節水續建配套工程的開展,對骨干渠道工程進行了第二次大規模渠道防滲,并利用地方配套資金和群眾籌資,對部分支斗渠等田間渠道工程進行了防滲。在建設過程中不斷進行新技術、新材料、新工藝的探索和推廣應用,取得了一定成效,使防滲工程質量、建設管理和施工水平等方面有了很大提高。

  1.以科研為先導,加快新技術的推廣應用

  多年來,灌區在進行渠道防滲工程建設的同時,結合生產實踐,進行了多項試驗研究工作,先后完成了渠道測滲試驗方法、水泥土水泥砂漿復合材料渠道襯砌實驗研究、節水高產穩產示范區試驗研究、混凝土防滲渠道防凍脹研究等項目,并及時把研究成果應用到灌區渠道防滲工程中。

  近年來,通過總結灌區內防滲渠道橫斷面設計經驗,根據水流條件、抗凍脹效果、施工難易程度、結構美觀等方面綜合考慮,在不同級別的渠道上先后選用了梯形、圓弧底直坡形、拋物線底直坡形、純拋物線形、U形、高次曲線形等多種結構形式,形成了大型渠道梯形、中小型渠道曲線形的最佳斷面組合。通過與河北省南水北調籌備處合作,進行了混凝土防滲渠道防凍脹的研究工作,分別在總干渠和三條分干渠上設立了試驗段,重點對梯形、拋物線形混凝土防滲渠道的凍脹問題進行專題研究。從防、抗、導三方面入手,設立不同結構型式的防滲斷面,埋設地溫、凍脹量等觀測儀器、設備,研究探索適宜本區范圍內的防凍脹手段和措施,其中基礎保溫防凍脹研究成果,應用于總干渠、四干渠、軍齊南干渠等大型渠道。

  2.推廣應用新材料,提高防滲工程技術含量

  在伸縮縫處理上,除繼續沿用具有韌性好、粘接力強、低溫不斷裂、使用壽命長、施工方便等優點的建筑油膏、806樹脂油膏配合砂漿作為填縫材料以外,還應用了PE閉孔泡沫塑料板。在防、抗凍脹結構方面應用了聚苯乙烯泡沫保溫板和聚丙烯纖維混凝土。

  (1)PE閉孔泡沫塑料板的應用

  從1997年石家莊市引水入市改善環境北線工程開始,灌區開始使用PE閉孔泡沫塑料板作為混凝土防滲板接縫材料。該材料具有密度小、回復率高、具有獨立的氣泡結構;表面吸水率低,防滲透性能好;耐老化性能優良;低溫不脆裂,高溫不流淌;可按斷面形狀裁剪或粘結,施工方便等特點。我灌區繼引水入市北線使用后,陸續在總干渠、四干渠、軍齊南干渠等多項混凝土防滲工程中大規模使用,并逐步改進施工工藝,以達到最佳施工效果。

  閉孔塑料泡沫板的厚度、間距(混凝土接縫寬度和分塊尺寸)根據規范和當地溫差計算確定,一般以厚度10mm、間距3~4m控制為宜,跳倉澆筑時,將其與邊模板固定好,木模板可用鐵釘固定,鋼模板用卡子固定,避免混凝土入倉振搗過程中閉孔塑料板向上移動,混凝土終凝24小時后即可拆模,閉孔塑料板與混凝土已經凝結在一起,覆膜或灑水養護。在跳倉完成3天以后,可補倉澆筑,此時要注意施工人員不能踩踏已澆筑板邊緣,避免將已經澆筑好的閉孔塑料板剝離;連倉澆筑時要注意:首塊混凝土板澆筑完成后,不能立即撤掉模板,應待第二塊入倉振搗一遍后,再將連倉模板拆除,填平放置模板處混凝土,再經過振搗、磨光、壓面,依次連續澆筑。為提高板縫的抗滲能力,可在接縫混凝土板下部鋪設100mm寬的油氈條。

  (2)聚苯乙烯泡沫保溫板的應用

  1997~1999年建設的引水入市改善環境北線工程,是在現有的石津總干渠和小運河基礎上建成的,由于該段渠道使用功能由原來單純灌溉輸水轉變為兼顧城市水環境景觀輸、蓄水的功能,在設計時,考慮冬季運行水面附近部位混凝土板防凍脹的需要,在渠坡上半部分加設了長2500mm、厚30~50mm的聚苯乙烯泡沫板做為保溫層,以防止板下土基發生凍脹,同時做為南水北調工程防滲前期研究項目之一,被南水北調籌備處列為防凍脹試驗渠段。灌區根據試驗研究的成果,從2000年開始連續三年在干渠以上渠道防滲工程中使用聚苯乙烯泡沫保溫板,保溫防凍脹效果良好。

  根據灌區觀測試驗資料,密度20kg/m3的聚苯乙烯泡沫保溫板,厚度每10mm可抵御100mm的凍深。本灌區范圍年最大凍土深為470mm,因而,東西向渠道保溫板厚度可按陽坡30mm、陰坡50mm選用,南北向渠道按30mm使用。保溫板鋪設時,每塊保溫板要結合混凝土板的尺寸定制,盡量減少保溫板塊數,更要避免現場切割,以減少浪費和提高整體效果。

  (3)聚丙烯纖維的應用

  聚丙烯纖維是一種新型高分子材料,其采用的化學改性與物理改性及特殊的纖維表面處理技術,有效地提高了與混凝土的握裹力,能防止或顯著減少混凝土開裂,改善混凝土變形性能和提高混凝土整體性,對減少各種縮性收縮、離析、水化熱溫度等因素導致的非結構裂縫,提高抗裂抗滲、抗沖擊功能,延長混凝土制品的使用壽命方面起到了極大作用。據試驗資料,僅0.1%的體積摻量,抗裂能力提高100~150%,抗滲能力提高70%以上,抗沖磨能力提高50~100%,3~28天齡期抗壓強度提高15~30%,抗裂能力提高100%以上。

  鑒于這種材料在抗裂抗滲方面的特性,參考其他工程的施工經驗,今年在一干五分干渠道防滲工程中首次采用了聚丙烯纖維混凝土,防滲板厚度分60mm、80mm兩檔。每m3混凝土摻纖維0.9kg,比普通混凝土只增加材料費50元/m3,施工工藝與普通混凝土相同。需要注意的是:入攪拌機時的投料順序為碎石、纖維(連同水溶性纖維包裝)、水、水泥、砂子,這樣攪拌的質量均勻,每盤攪拌量按一小包纖維的配合比計算其他材料重量,切忌拆破纖維包裝,避免造成纖維飛揚浪費和污染環境。

  3.不斷改進施工工藝和施工機具,提高施工水平

  雖然混凝土防滲工程的攪拌、運輸、支模、振搗、養護與一般大體積混凝土工程基本相同,但渠道防滲工程厚度小面積大,在保證密實度、強度指標要求的同時,表面平整度、光潔度要求較高,因此其施工工藝、施工機具必須根據具體防滲斷面結構形式不斷完善改進,以期達到內在和外觀質量的最佳效果,從1997年開始,我們應用了真空吸水機吸水和電動磨光機磨光兩項施工工藝,研制出了如曲面震搗器、伸縮組合鋼模板、矩形長刮杠、長把鐵抹子等許多簡單實用的施工器具,提高了工程質量和工作效率。

  (1)真空吸水工藝

  該項施工工藝主要針對秋季防滲施工。由于冬前工期有限,氣溫較低,混凝土水化凝固慢,為了盡快完成混凝土板面的收面壓光,提高施工速度,經過現場試驗,結合混凝土和易性和振搗工藝,確定合理的真空吸水強度、時間。以下是引水入市北線防滲工程施工時的真空吸水工藝試驗情況。

真空吸水工藝試驗情況表  部位  外加劑  試件編號  混凝土干密度(kg/m3)  施工工藝  備注  渠底    1  2352  平板振動器振搗兩遍  真空吸水、抹平  不吸水坍落度為10~20mm;吸水坍落度為30~40mm。  DH3  2  2228  不吸水、抹平  DH9  3  2336  吸水、振一遍、抹平    4  2278  吸水、振兩邊、抹平  DH3  5  2394  振動杠振動兩遍  真空吸水、抹平  消泡劑  6  2213  吸水、振一遍、抹平  DH9  7  2380  吸水、振兩邊、抹平    8  2293  不吸水、抹平  邊坡  DH3  9  2354  平板振兩遍、走杠補平、振一遍、不吸水  土工布  DH9  DH3  10  2337  平板振兩遍、走杠補平、振兩遍、不吸水  坍落度小于20mm。  消泡劑  DH9 

  根據試驗數據和施工現場具體情況分析,采取了平板振搗器或振動杠振搗兩遍、真空吸水再抹平的施工工藝,比不采用真空吸水提高工效30%以上。

  (2)可伸縮模板

  在1997年~1999年引水入市北線渠道防滲工程施工中,按設計,渠道邊坡坡長是變值(渠底有縱坡,防滲頂無縱坡),每塊混凝土板尺寸都不相同,按大尺寸板塊制作模板,雖能夠周轉使用,但使用會很不方便,更不能一個板塊單獨一套模板,這將耗用大量的模板材料。經過技術人員現場試驗,根據“套袖”原理制作了可伸縮的模板,提高了模板的周轉使用率,節約了模板用材。

  (3)弧面振搗器

  石津灌區設計流量7m3/s以下的混凝土防滲渠道,大部分采用的是全拋物線形曲線斷面,其中流量在5m

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