甘肃昌马渠道供水工程施工质量控制分析.pdf

245江西建材2023年5月工程技术与应用甘肃昌马渠道供水工程施工质量控制分析任学梅甘肃省疏勒河流域水资源利用中心，甘肃玉门735211摘要：文中以昌马大型灌区项目改造渠道为例，分析了原渠道出现的混凝土冻胀、渗漏、盐渍、淤积、沼泽化等问题的具体成因，并采取相应的质量控制手段，消除病害影响因素，保证其设计年限和渠道功能的发挥，提高施工质量。关键词：混凝土渠道；工程施工；质量控制中图分类号：TV41文献标识码：B文章编号：1 0 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 5-0 2 45-0 3Construction Quality Control of Gansu Changma Channel WaterSupply EngineeringRen XuemeiShule River Water Resources Utilization Center of Gansu Province,Yumen,Gansu 735211Abstract:Taking Changma large-scale irrigation district as an example,this paper analyzes the concrete causes of concrete frost heave,leakage,salinization,siltation and swamp in the original canal,the corresponding quality control means are adopted to eliminate the influencefactors of the disease,so as to ensure the design time and the function of the canal,and improve the construction quality.Key words:Concrete channel;Engineering construction;Quality control1工程概况昌马灌区是甘肃省疏勒河灌区的子灌区，主要涉及玉门市、瓜州县等1 2 个乡镇及黄花、饮马等国营农场，灌区受益人口1 3.59万人。甘肃省昌马大型灌区“十四五”续建配套及现代化改造项目规划改造面积6 3.92 万亩，改造渠道2 4条，总长为1 3 6.7 8 7 km，批复工程总投资4.3 1 3 8 亿元。工程计划分5年实施。2 0 2 1 年度实施工程完成昌马旧总干渠、昌马西干渠、昌马西千五分干渠、昌马西干六分干渠、昌马总一支干四支渠、昌马西干一支渠、昌马西干新四支渠、昌马西干五分干四支渠等8条渠道，共44.5km【1 。工程分为四类，包括现浇混凝土套衬渠道、现浇钢筋混凝土矩形渠、格宾网块石砌护平底梯形明渠、预制钢筋混凝土管道。其中，原渠道混凝土套衬9.6 km，新建钢筋混凝土矩形渠7.8 km，格宾网块石砌护平底梯形明渠7.8 km，埋设抗硫酸盐RCP无压管1 9.3 km。2现状渠道破损机理调查本次改造的渠道经多年运行，沉降变形已基本稳定，干渠地质较好，主要为老化破损。分干渠、支渠工程地质较复杂，存在的主要问题为冻胀、盐渍土、淤积、沼泽化。2.1冻胀问题本次改造的分干渠、支渠渠道普遍存在，主要原因分两种情况，其一是地下水位埋深浅，地基土常年处于饱和状态，含水量大于2 5%，冻胀等级为IV级强冻胀，主要涉及渠道为西干五分干渠，占本次改造项目的1 6.6 7%；其二是渠水外渗及引起的，分布在细土平原南部的渠道一般为级弱冻胀，分布在细土平原北部的渠道多为级冻胀至IV级强冻胀，除上述西干作者简介：任学梅（1 98 9-），女，甘肃玉门人，本科，工程师，主要研究方向为水利工程建设与管理。五分干渠外，其它分干渠、支渠均为此种情况，占本次改造项目的8 3.3%。一般情况下阴坡较阳坡严重，局部渠段阳坡也有冻胀破坏，渠底较渠坡的冻胀破坏严重。经估算，改建渠段1 5%长度的渠道有现浇混凝土裂缝、预制块脱落、鼓胀或错位及渠道不成型的，判定为严重；2 5%长度的渠道有预制块脱落、鼓胀或错位的，判定为中等；低于1 5%长度或偶见渠道有预制块脱落、鼓胀或错位，判定为轻微。2.2盐渍问题分干渠、支渠渠道普遍存在，工程位于干旱及半干旱地区，蒸发量大，降水量小，毛细作用强，利于盐分在地表聚集，在渠道两侧地表有一层白色盐霜，局部为盐壳，厚度数厘米至数十厘米，盐渍土中盐分的分布随季节、气候和水文地质条件而变化，在干旱季节地面蒸发量大，盐分向地表聚集，依据GB/T50942一2 0 1 4盐渍土地区建筑技术规范，结合取样试验，易溶盐含量0.3 8%8.1 0%，均大于0.3%。西干五分干渠按盐的化学成分分类为亚氯酸盐渍土、氯盐渍土，按含盐量分类为中盐渍土，S0.2含量为56 2 7.0 6 1 1 0 53.1 5mg/kg，对混凝土结构具有中-强腐蚀性；西干六分干渠按盐的化学成分分类为亚氯酸盐渍土、氯盐渍土，按含盐量分类为中盐渍土一超盐渍土，S02含量为1 92 0 3.46 2 7 1 52.7 9mg/kg，对混凝土结构具有强腐蚀性；总干一至四分支按盐的化学成分分类为亚硫酸盐渍土，按含盐量分类为中盐渍土-强盐渍土，SO含量为8753.2029564.39mg/kg，对混凝土结构具有强腐蚀性。主要表现在村砌渠道混凝土表层水泥脱落、混凝土粉末状，骨料裸露，表层及接缝处有矿物富集现象，在过水表面形成片状晶体，呈浅黄色，半透明较坚硬2.3淤积问题淤积物的来源原因主要有渠水带来的泥沙、挖方段两侧边2462023年5月工程技术与应用江西建材坡雨水冲刷导致松动土体人渠、渠道清淤后将淤积物在渠道两侧近距离且陡坡度堆积，导致淤积物重新人渠，穿村庄段生活及建筑垃圾入渠。淤积问题一般在分干渠、支渠渠道较严重，总干渠、西干渠较轻2 。2.4沼泽化问题细土平原北邵部分低洼地带为地下水溢出区，溢出后由于排水不畅，地表形成沼泽。沼泽中水草茂盛，大量有机物在洼地中积聚，久而久之产生了沼泽化，当水草长满了洼地时，便形成了沼泽地，土质松软，与工程区相关的渠道为西干五分干渠。3渠道改造控制措施3.1建基面质量控制3.1.1建基面压实度质量控制开挖渠道后，建基面分别呈现出不同的土性特征，如壤土、砂砾石、砂壤土和砂砾石土等3 。昌马西干五分干、六分干渠部分渠基出现淤泥和腐殖土等软弱地基。为确保渠道坐落在稳定、坚实、可靠的基础之上，需对建基面进行压实质量控制，并对达不到压实质量标准的软弱地基带进行治理。不同土性采用不同的质量控制指标，如压实度不小于90%的质量控制指标适用于黏性土和砾质土，相对密度不小于0.7 的质量控制指标适用于无黏性土。对无法确定压实质量控制指标的砂壤土、砂砾石土，检测单位在施工现场布置具有针对性的试验点，采用筛析法进行颗粒级配试验，通过对试验数据进行分析，粒径小于0.075mm的占比在2 8%45%，依据GB/T501232019土工试验方法标准相对密度控制指标细粒土含量不应大于1 2%的要求，故本工程所涉及颗粒土应采用压实度指标控制。并对相应试验点进行压实度试验取样，由于土样中粗颗粒砂砾石海量较多，占比普遍在1 2%2 5%，采用环刀法试验均未成功，采用灌水法或灌砂法获得试验数据4。通过不同试验方法及试验数据统计，最终确定试验方法为灌水法和灌砂法，控制指标为压实度。3.1.2渠道软弱地基处理针对昌马西干五分干、六分干渠部分渠基开挖至建基面时出现淤泥和腐殖土，含水率高，渠基压实度难以达到设计要求，经现场勘查，提出翻晒、外运等处理措施，但因工期紧张且部分渠段位于安西极寒荒漠国家级自然保护区范围内，保护区内严禁动土。经建设各方协商拟采用渠基砂砾石换填方案，施工单位通过现场试验，换填厚度达到40 cm时，对高含水土方进行夯实，可满足换填后的建基面砂砾石相对密度不小于0.7 的设计要求，故对该段共8.1 km渠基进行砂砾石换填，换填厚度40 cm。3.2混凝土施工质量控制通过查阅改造渠道相关工程档案，本次改造的渠道均修建于2 0 1 1 年以前，且当时混凝土设计为普通混凝土；2 0 1 1 年“敦煌项目”改造的渠道均带有抗冻抗渗指标，抗冻抗渗指标的应用虽提升了混凝土耐久性性能，但由于当地地质易溶盐等因素影响，渠道外侧仍有白色盐霜等现象存在；本次改造在进一步优化混凝土配合比以提高土壤对盐抵御能力的基础上，加强渠道外侧混凝土墙表面二次保护措施5。3.2.1优化混凝土的配合比方案探索在渠道工程的重要部位采用防腐阻锈混凝土，以提高其使用寿命，达到预防盐渍、淤泥等病害的效果6 。（1）LST-6 防腐阻锈剂的特点。LST-6防腐阻锈剂是由甘肃土木工程科学研究院有限公司研发的一种非膨胀类混凝土外加剂，为粉剂状，掺量为胶凝材料的8%。它可以代替高抗硫水泥，并且能够抵抗SO2-和CI对混凝土和钢筋的锈蚀，提高混凝土抗渗等级，不需要另外加人混凝土膨胀剂。此外，它还可以改善混凝土内部的孔结构，提高其密实度，避免有害物质侵人，从而提高混凝土的耐久性。LST-6防腐阻锈剂能够对钢筋及混凝土进行正面防护，不会受到不良水质的侵蚀。该产品还可以有效提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的性能，机理并不是通过单纯加人矿物质掺和料实现的，而是通过降低SO离子等浓度，细化毛细孔孔径，抑制Ca（O H）2 从水泥石中析出，从而延缓石膏和钙矾石晶体生成的速度，进而延缓混凝土硫酸盐侵蚀破坏的速度。此外，该产品还能够阻止钙矾石、石膏、镁盐以及碳硫硅钙石的结晶膨胀破坏，从而提高混凝土结构的耐久性。其阻锈成分可以在钢筋表面形成一层分子化学保护膜，对已经发生或未发生锈蚀的钢筋混凝土结构进行保护，阻止各种原因造成的钢筋锈蚀。砼防腐阻锈外加剂性能指标见表1。表1砼防腐阻锈外加剂性能指标检测项目技术指标实测值初凝/min45211凝结时间终凝/h104.47d9096抗压强度比/%28d1001041d0.050.08膨胀率1%28d0.600.46抗蚀系数0.850.98抗侵蚀性膨胀系数1.501.02（2）LST-6 防腐阻锈剂使用。采用外掺法，在胶凝材料中掺人8%的粉剂。按普通混凝土施工方法进行施工，并进行保湿养护。同时，在混凝土配料、搅拌、运输、浇筑、养护等各环节加强质量监管。针对炎热天气下施工现场实际情况，及时调整混凝土配合比，以确保防腐阻锈混凝土浇筑的内在和外观质量。3.2.2混凝土外表面水性无机防腐涂料的应用探索应用水性无机防腐涂料对混凝土外表面进行防腐保护。在渠道及管道外侧进行喷涂，确保喷涂厚度不低于0.6 mm。（1）“T C-FD-2 0 2”厚质弹性防腐涂料（水性）特性及性能指标。甘肃土木工程科学研究院有限公司研发的“TC-FD-202”厚质弹性防腐涂料（水性），具有耐久性高、耐候性好、适用性广泛的特点，可满足各种气候区域内的需求。属水性环保产品，存储、施工及长期使用过程均不会对环境构成污染。这种防腐涂料适用于混凝土及钢材表面，只需出口压力大于2.5MPa高压水枪冲洗即可，清理成本低。它还有不助燃、不自燃等特性，无火灾隐患。本产品由液态A组份和粉末状B组分构成，A：B的质量比为1：1。TC-FD-202厚质弹性防腐涂料（水性）性能指标见表2。表2TC-FD-202厚质弹性防腐涂料（水性）性能指标检测项目标准要求检测结果无处理拉伸强度/MPa1.21.4无处理断裂伸长率/%200236低温柔性（10mm棒）-10,无裂纹无裂纹不透水性（0.3 MPa，3 0 m i n）不透水未透水无处理黏结强度/MPa0.50.6固体含量1%7076（2）配比及使用方法。混料方法为先将1/2 3/4的A组份247上接第2 44页）江西建材2023年5月工程技术与应用（乳液）倒入搅拌桶中（重量比），再加人适量的B组份（粉料），采用手持式电动搅拌机或电动搅拌机进行搅拌，按配比补足A组份（乳液）搅拌至均匀，继续加粉料，待粉料完全加入后持续搅拌5min以上，搅拌彻底均匀后再使用。在施工过程中先对基面进行处理。基面必须坚实清洁，没有浮尘、油污、明水或杂物。可采用出口压力大于2.5MPa高压水枪进行冲洗。然后对现浇钢筋砼矩形渠道和钢筋混凝土管道外壁进行薄涂多遍（3 遍及以上），每遍喷涂必须确保均匀、无遗留，待完全干透后再涂刷下一遍，喷膜厚度为0.6 0.8 mm。材料用量为2 kg/m，施工过程中，可以使用手持式、电动搅拌机和无气喷涂机等机械设备。完成后需进行养护。涂层宜在通风干燥环境下自然养护，养护温度不应低于5，养护时间不宜少于7 d。（3）质量检验与评定。水性无机防腐涂料涂装作为单元工程进行质量检验与评定，并将涂料性能、保质期、构建基面处理、喷涂遍数和厚度作为主控项目，检查（检测）合格率必须为100%。喷涂后构建表面外观作为一般项目，全部符合的评定为优良等级，基本符合的评定为合格等级7 。水性无机防腐涂料施工质量标准见表3。表3水性无机防腐涂料施工质量标准项次检验项目质量要求检验方法检验数量水性无机产品质量符合标准要求（防腐涂料为：厚质弹性防腐涂料对照现场施工产品1每一材料进场批次防腐涂料（水性）,FD-201型）查阅相关材质证明混凝土基面无破损、酥松或不平整。构件外观符合主检查、量测全部GB/T118362009混凝土和钢筋混凝土6.2 条要求控2构件基面项基面清洁，无浮尘、油污、明水或杂物观察全部目3喷涂编数符合设计要求（渠道设计要求喷涂3 遍）检查每1 0 0 m不少于1 0 个点4喷涂厚度 0.6mm量测每1 0 0 m不少于1 0 个点一般1喷涂后构件表面喷涂均匀，无气泡、露底、开裂、剥落、漏涂等缺陷观察全部项目4结语综上所述，通过对渠道破损情况的调查，分析造成渠道破损的原因，并采取建基面质量控制、不良地质换基，探索应用防腐阻锈剂和水性无机防腐涂料等新型产品以提高混凝土结构耐久性，有效提升了工程质量。经过两年的工程运行，该工程一直保持良好的运行状况，未出现盐渍等问题，为工程后续施工奠定了坚实的技术支撑，也为同类工程提供了参考和借鉴。参考文献【1】甘肃省水利水电勘测设计研究院.甘肃省昌马大型灌区“十四五”续建配套与现代化改造工程初步设计报告R】.兰州，2 0 2 2:5-1 6.【2 卡米拉旭库尔.浅议渠道改造工程的施工管理J.内蒙古水行检测，确保钢桁架发挥实际作用，提升其安装质量。参考文献13王伟，孙东.大跨度高位转换复杂结构选型及优化设计管控【J.建筑结构，2 0 2 0，50（1）：52-58.2赵建敏，张建平，吴昭华.大跨转换桁架结构分析与设计【J。建筑结构，2 0 1 6，46（1 1）：2 1-2 6.利，2 0 1 5（2)：1 1 8-1 1 9.3走赵伟，董忠新.浅谈工程项目工资料的整编和归档人民长江，2 0 0 7（3）：8 0-8 1.4吴学广，防腐阻锈和防腐涂料技术在甘肃省昌马大型灌区改造项目中的研究与应用J.中国农村水利水电，2 0 1 3（2）：45-49.5王昊，岳永帅.海滨城市防腐、阻锈混凝土耐久性研究J中国高新科技，2 0 1 9（1 2）2 3-2 5.6裴彦青，李建锋，赵宇飞，等。砂砾石料颗粒级配参数的多维威布尔分布模型J.水利规划与设计，2 0 2 2（1 2）：1 1-1 6，1 2 5.7姜春萌，李双喜，王浩先，等.冻融条件下高贝利特水泥混凝土的物理、力学性能研究J.水利规划与设计，2 0 2 2（1 2）：6 4-70.3刘承亮，范圣刚，刘飞，等.底部带转换桁架的钢框架结构设计与分析J】.建筑结构，2 0 1 3，43（1 9）：6 9-7 3.4王震，杨学林，林可瑶，等.某医院行政楼高位桁架转换结构体系设计J.建筑结构，2 0 2 0，50（3）：1 3-1 9.【5倪志，方谋亚，伍科亮.大跨度双曲面管桁架快速预装施工技术J.安装，2 0 1 5，2 7 5（9）：2 5-2 7.【6 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