喷混凝土技术在渠道防渗工程中的应用

建于1958年的河北省井陉县人民灌区两条总干渠全长218公里。工程质量先天不足，渠道渗漏现象严重。灌区渠系水利用系数仅为0.473，渠道决口等水毁事故不断发生，严重危及渠道安全和运行。自20世纪70年代以来，喷射混凝土被用于煤矿和地铁隧道的喷射混凝土和锚杆支护。受此启发，我们将喷射混凝土技术应用于渠道防渗，使渠系水利用系数提高到0.90，取得了显著的节水效益。
喷射混凝土的技术原理
混凝土材料加入到混凝土喷射机中，经电动搅拌后，湿的混凝土材料被风压吹走并加速。通过输料管后，漂浮旋转，直至喷嘴与有限泵送的加压水混合，喷射压力为0.2 ~ 0.4 MPa，将混凝土材料压印涂抹在有限的工程断面上。
喷射混凝土断面设计与施工
灌区内两条干渠为土质明渠，原设计为梯形断面，纵坡1/4500 ~ 1/3000。根据不同的土质，它们现在被设计成介于U形和弧形之间的截面。要求防止冻胀。混凝土标号150号，抗拉强度8kg/m2，防渗效果好。当伸缩缝温度变形为10m长时，△L(变形)= =0.0037m，喷射混凝土厚度为弧底12cm，弧尾6cm。伸缩缝直线段10m，曲线段5 ~ 7m，一路设置双层油毡止水缝。喷射混凝土材料为不大于15mm的洁净石灰石碎石、洁净黄色中砂、425号矿渣水泥，混凝土配合比(水泥:砂:石)为1: 3: 2，水灰比在0.35-0.45之间。
在施工过程中，首先要对土壤模型进行修整。弧形模的垂直球线对准中心桩顶模，沿模设置控制桩控制模面，回填部分应夯实。保证土模设计尺寸正确，当模面强度在0.1MPa以上无浮土时，反复喷水3 ~ 4次，保持模面湿润，然后喷混凝土。喷雾，原则上是一条运河，平整光滑。喷射混凝土应分块顺序逐块喷射。每块从渠底向两侧对称喷洒。
喷射口应尽可能与喷射面垂直，距离一般为0.6 ~ 1.0米。喷射器的工作风压在0.1至0.2兆帕之间。高温季节施工时，喷射混凝土的终凝时间约为4 ~ 6小时。此时应及时喷水养护，7天内每天不少于8次，7天后不少于6次，养护15 ~ 20天。
喷射混凝土防渗技术评价及经济效益分析
根据1998年渠道喷射混凝土防渗试验，虽然工程局部出现冻胀裂缝，但我们认为渠道喷射混凝土防渗仍然是一种省工省料、成本低、操作简便、速度快的防渗措施。采用喷射混凝土防渗后渠道糙率为0.014 ~ 0.017，每千米水的渗漏损失为0.05%，抗渗性达到S4，抗冻性达到D50，混凝土强度提高10% ~ 30%。混凝土防渗每米造价199.42元，砌体防渗每米造价382.8元，现浇混凝土U型槽每米造价269.26元。如果全灌区218公里渠道全部喷混凝土防渗，每年可节水2000万立方米，增加灌溉次数30万亩，粮食增产600万公斤，灌区每年增加水费收入200万元，每年增加综合社会效益1000万元以上。同时，每年可减少渠道维护费用40万元，减少渠道清淤人工时间21.5万工日，折让215万元。