渠道衬砌施工缺陷预防措施

　　摘要：本文主要以渠道衬砌的概念为切入点，深入分析了现今的技术不足所给施工带来的缺陷以及其预防措施。本文主要从几大方面分析探讨了由于渠道衬砌所引起的施工缺陷，如混凝土裂缝及其预防措施；渠道衬砌的泥沙磨损及其防治措施；冻土地区水电工程渠道衬砌及建筑物冻胀破坏的因素及防范措施。由此三大主要方面做了调查分析并作出相关报告。
　　关键词：渠道衬砌，混凝土裂缝，渠道防渗，预防措施
　　
　　一、渠道衬砌的概念
　　所谓衬砌是指为了预防围岩变形或者坍塌，沿着隧道洞身周边使用钢筋混凝土等其他材料修建的永久性的支护防护结构。衬砌技术常常被用于隧道工程或者水利渠道中。那么由此可以推断，渠道衬砌是属于水利渠道工程的一个细化分支里的概念。其主要作用为加固支护、外观美化、优化防排水系统路线、方便设置照明、通讯、检测等设备。以适应现代化水利渠道工程的建设。
　　二、渠道衬砌的种类和比较
　　用来作渠道衬砌的材料有许多，如：粘土、块石、灰土、混凝土、塑料薄膜、沥青等等。按照所选用的材料和使用方法的不同，又包含几种主要类型，其中各有利弊。1.砖石或者混凝土预制块衬砌。它与就地灌注整体混凝土相比较，其优点是砌筑后可以即刻承受围岩压力，并方便就地取材；但缺点也非常明显，多靠手工操作，进度提高困难，而且砌缝容易漏水，其防水性比较差。2.片石混凝土衬砌。对地质要求较高，要求围岩压力小、砂子采集不便、运输困难、又没有合适当定型石料的情况下，才考虑用此方法；其缺点在于劳动生产率低，进度慢，一般不推荐此方法。3.钢筋混凝土衬砌。只有在地质条件比较复杂、围岩压力大、并且出现不对称压力或者动荷载作用的时候采用；在八度以及以上的地震区、隧道口也可以采用。4.整体灌注的混凝土衬砌。这是目前一种主要的施工方法，在铁路隧道、水工隧洞以及道路隧道中都应用广泛。这种方式便于机械化施工，而且整体性和抗渗性都比较出色。但其缺点是工序多，施工进度会相应减慢，灌注的混凝土不能即刻承受荷载，其化学稳定性较差。
　　三、渠道衬砌的几大施工缺陷及其对应的预防措施
　　（一）渠道薄壁混凝土衬砌裂缝缺陷
　　1.施工缺陷
　　混凝土裂缝是存在于水工混凝土施工中常见的缺陷之一。近两年来，伴随我国南水北调工程中线的开工，现普遍应用的渠道衬砌技术为浇筑薄壁混凝土。此种结构能有效地防止渗漏、降低渠道粗糙率且方便维修。但是若裂缝过多,自然会降低混凝土质量,从而影响到渠道的使用寿命,甚至会使渠道遭到破坏,从而没有达到防渗的效果和作用。为此我们探讨的主要课题就是如何能够有效的针对混凝土衬砌的裂缝问题制动一些列行而有效的预防措施。
　　2.预防措施
　　根据数料表明，成因机制大概分为以下几种情况：第一，由于荷载作用而引起的裂缝，这种裂缝多是在混凝土抗拉能力最弱的地方产生。预防这种裂缝最有效的方法就是合理的配筋；第二，由于非荷载而引起的裂缝，这多是由于热胀冷缩的缘故。预防措施可以采用任其自由变形或者设置伸缩缝；第三，由于水泥和水发生的化学反应而引起的裂缝。预防时应尽量选用低热或者中热的降低泥矿渣水泥、粉煤灰水泥，减少普通水泥用量；第四，混凝土的收缩产生的裂缝。合理的设置收缩缝以及合理的配比水泥；第五，混凝土本身的塑性塌落而引起的裂缝。此时要注意仔细的选择集料的配给，做好混凝土的合理配比；第五，由于基础不均匀导致的沉降裂缝。根据地基结构合理的选择形式并且注意设置沉裂缝。随着经验的不断积累，除了总结出的以上五点之外应该还有很多成因机制，找出原因才能因地制宜的把握好预防措施，从而减少损失。
　　（二）混凝土的泥沙磨损及其预防措施
　　该方面主要以新疆四条引水干渠衬砌的泥沙磨损情况调查为例，造成该地区渠道衬砌磨损的主要成因在于入渠推沙量大砾粗、时间集中；渠道的纵坡陡，因此流速大。
　　相对应的防护措施可以采用以下几种方法：第一，防治推移质泥沙入渠。可以通过分级引水、尖山泥沙来源、取水枢纽的合理设计、科学的管理工程运用等方式来实现；第二，合理的处理入渠泥沙。可以采用螺旋流涡管排沙，设置沉沙地等方式，其主要目的在于在渠道上采用各种渠系处理泥沙措施以排除入渠推移质的泥沙，有效的降低渠道推移质的输沙率，以此来奸情对渠道衬砌的磨损；第三，抗磨措施。可以从天然河床中就地取材，利用造价低、性能又好又经济实用的卵石做衬砌材料。再就是提高施工工艺。
　　（三）冻土地区工程渠道衬砌及建筑物冻胀破坏的因素及防范措施
　　本段旨在针对渠道衬砌工程中常见的冻害现象，如何进行常规的防治措施作出探讨。我国的冻土地区的分布主要集中在北部，总面积约513.7万平方公里，占我国国土面积的53.5%。近几年，虽然我国加大了响应的配套设施，整治力度和更加关注着眼于冻土地区的水利工程建设，但由于常年的均温太低，冰冻期过长，因此，衬砌渠道及建筑物冻胀破坏在水电工程领域是普遍存在的问题。据有关数据统计，遭受冻胀破坏的地区达60%以上，其中有12%严重破坏，48.6%轻微破坏，严重影响工程安全性和设备正常使用。因此，必须采用合理的防冻胀措施才能更加经济、合理而且有效地防止冻胀破坏是我们目前亟待解决的关键性技术课题。
　　我省大部分地区灌区渠道冻胀破坏严重,为推广和普及渠道防渗的技术措施,现将李安国、建功、曲强编著的《渠道防渗工程技术》一书中关于渠道防渗工程的冻害产生原因、冻害分类、冻胀破坏型式及防治措施摘录如下：冻害产生和引起渠道冻胀破坏的主要原因是水、温度和冻胀土,因此，在建设防渗渠道时要合理施工，尽可能的减小由此给衬砌渠道带来的影响。有效合理的预防冻胀破坏，发挥最大经济效益。
　　水电工程衬砌渠道及建筑物冻胀的主要影响因素有：土粒组成、水、气温、渠道走向和建筑物朝向、设计、季节性因素等等。而针对这些影响因素能够采取的防冻胀结构措施如下：消减影响土体冻胀的因素；严格控制衬砌渠道及建筑物的防冻指标；整结构设计，大型、中型渠道应结合压实、置换、隔水、排水、保温等工程措施；采用框架式混凝土板透水衬砌，依据冻土地区水利工程的现有条件，特别是对地下水位高，冻胀较严重地区，采用框架式混凝土板透水衬砌经济又合理；采用聚苯乙烯板，对于灌区中的干渠，断面大，采用聚苯乙烯板保温措施能够防冻。通常采用厚度为0.02～0.12m的聚苯乙烯泡沫来保温防冻，效果很好；避开秋灌后施工，是因为施工时降低渠基土壤水分，应当控制基土含水率为16%～19%，并且能够保证渠基密实度；工程竣工后在堤岸植树，在水电工程衬砌渠道及其建筑物的堤岸植树，可以用生物排水法降低衬砌渠基土壤水分，对于抑制工程运用中基土冻胀量的产生，能够起到较好的作用。
　　四、结语
　　引起渠道衬砌施工缺陷的原因非常复杂，因此，只有在清楚原因的前提下才能制定合理的设计方案，有效的控制及避免不必要的损失。本文对比分析了三大主要缺陷，即衬砌裂缝、混凝土的泥沙磨损、冻土地区的渠道衬砌及建筑物的冻胀破坏。并因地制宜的拟定了与之相应的预防方案。健康合理的设计方案有助于提高施工质量，减少施工缺陷，使我国渠道衬砌工程健康、平稳的发展。
　　
　　参考文献：
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