防滲透破壞技術在渠道內坡襯砌中的應用

羅正保

（湖南省水利水電科學研究所 長沙市 410007）

王 飚

（邵陽市水利水電勘測設計院 邵陽市 422000）

湖南省的大部分灌區渠道很多是傍山而建，存在較多的半挖半填高邊坡渠道，這類渠道是安全隱患最大的渠段，特別是座落于地下水豐富的軟土地基上的高邊坡渠道，垮塌事件常有發生，造成毀田、毀路、淹村等重大水患災害。在該類渠道的整治實踐中，對填方渠堤內坡采取防滲襯砌是必須的，問題是對挖方內坡的處理比較棘手。因為如不作防滲處理，則導致渠道水沿內坡滲漏通道繞渠底滲漏，嚴重時會導致填方渠堤外坡腳滲透破壞、垮塌；如作防滲處理，則須設排水孔，以防內坡地下水位高于渠內水位時而對防滲體產生滲透坡壞。但常規的內坡排水孔，當渠內水位高于內坡地下水位時，則會造成渠道內水通過排水孔滲漏，對填方堤外坡產生破壞。解決的辦法，理論上講，可在山坡與防滲襯砌面板間設置排水通道（體系）。但對渠道工程而言，因此類排水體系投資巨大而難以實施。因此，傳統的作法，仍是在澆筑貼山內坡防滲面板時，設置排水孔，以防地下水對防滲面板的滲透破壞，但同時也留下了新的安全隱患。

1 渠道防滲減壓裝置的結構原理及作用

高邊坡、半填半挖渠道主要存在這些特殊的滲透、滲漏問題：在輸水運行期渠道水位高于地下水位時，當設有排水孔，渠底不會產生浮托力，但渠道水沿排水孔向外滲漏,排水孔成了天然的漏水通道。這樣不但造成渠道水大量損失，而且很有可能造成滲透破壞，引起渠道滑坡。針對這種問題，湖南省水利水電科學研究所已開發出一種防滲減壓裝置，在省內多處灌區渠道防滲工程中成功運用，效果較好。

防滲減壓裝置工作原理是在輸水渠兩側渠坡的混凝土板下設集水暗管，然后每隔一段距離設置一個逆止式集水箱，當地下水高于渠內水位時，地下水通過集水暗管匯入集水箱，逆止式閥門開啟，經出水管自流入輸水渠內，從而減小渠道內外水位差，達到減小滲透壓力的目的；反之，閥門關閉，防止渠道內水外溢。為防止該段輸水渠渠底受承壓水揚壓力破壞，在渠底中間設碎石盲溝一條，每隔一段距離設逆止式排水閥1個（防滲減壓器），以削減承壓水揚壓力，避免渠底襯砌體破壞。

這種防滲減壓器的基本構造是:在聚氯乙烯硬塑管內,安裝單向排水的逆止閥,管的兩端用土工織物封蓋,如圖1所示。通過一系列的現場試驗和實際應用,普遍反映效果很好,其優點是:保護了渠道防滲層及邊坡的結構穩定；啟閉靈敏,止水效果好；造價低廉，使用壽命長；適用范圍廣，維護管理方便。

圖1 防滲減壓器的基本構造

該裝置對已經或正待襯砌的各種材料的渠道防滲層都適用,且可用于保護塘壩和涵（隧）洞的防滲層,擋土墻排水,滑坡體的排水固結等。“渠道防滲減壓器”具有多種型號，可根據工程防滲要求選取。該裝置已獲得國家專利（專利申請號 91-212165，3）。

2 減壓器的安裝方法與要求

（1）安裝位置。

減壓器可以裝在原排水管內、預留孔中、伸縮縫間、邊坡、渠底等位置。當裝在靠山坡渠墻上時，安裝高度約距渠底25 cm左右，如裝在渠底板上，則以靠山坡的渠底邊線為宜。

（2）安裝密度控制。

減壓器的安裝密度應綜合考慮工程所在地的地形條件，如山谷、山脊、陡坡段、渠道深淺、襯砌型式、施工先后順序及地下水豐富和程度等情況。同一級別的渠道的不同位置或同一工程的不同渠段，其地下水活動情況都有區別，減壓器的安裝密度也就不一致。由于相關因素甚多，參數復雜多變，宜通過工程經驗和現場試驗確定。

（3）積滲溝和砂坑的布置。

對于現澆混凝土渠道，應在混凝土板下設置積滲溝排水，其尺寸為5 cm×5 cm（寬×深），內填砂子或風化骨料，排水積滲溝間距以（2~3）m為宜，并在各減壓器之間布置連接兩縱向積滲溝的橫向積滲溝。

對于用塑膜防滲的渠道，由于防滲層及護砌物不可能與渠背土體完全貼合，一般會有些空隙，則只需布置一條積滲溝；對于用柔氈材料防滲的渠道，因柔氈背面土工織物的自身導水作用，則無須修筑積滲溝。

為了提高減壓器的抗淤能力，應在其對應的渠背位置，布設約10 cm×10 cm×10 cm的砂坑，內填洗凈的標準砂，砂子起著匯水積滲初步導濾的作用。對于用混凝土防滲的渠道，已經襯砌的，可在伸縮縫間或其它相應位置，鑿穿防滲層布設砂坑。如果是正在施工襯砌的，則應將其布置在每塊混凝土板的中下部為宜。對于已經用塑膜或柔氈襯砌的渠道，則應在相應位置剪一個內徑約4 cm的小孔，并通過小孔構筑砂坑。

（4）減壓器的安裝。

對于用混凝土防滲的渠道，減壓器安裝時，可預留Φ5 cm的孔洞，亦可施工襯砌同時進行。梯形渠道減壓器與渠坡垂直，矩形渠道或涵（隧）洞邊，減壓器傾斜45°。

減壓器的長度比混凝土的厚度長1 cm，其下端插入砂坑3 cm左右，上端低于混凝土面約2 cm并用闊樹葉包扎，將刻有標志的一側朝上，嵌固在混凝土中，再在距減壓器頂端約1 cm處用砂漿封蓋，于底部留一大約Φ2 cm的出水孔，見圖2。砂漿塊的作用是：避免減壓器頂端直接接受紫外線照射和輸水沖刷，并可防止人為破壞。

圖2 減壓器的安裝示意

對于用塑膜或柔氈防滲的渠道，減壓器的長度比護砌層厚度短1 cm。待襯護施工完成之后，在砂坑的相應位置，洗凈風干小孔處原塑膜或柔氈。再用膠將減壓器底端附著的塑膜或柔氈塊粘貼其上，減壓器插入砂坑長度約1 cm。

3 技術應用情況

防滲減壓的排水裝置首先在雙牌灌區干渠防滲中進行推廣。雙牌灌區原干渠基本上是右岸山高坡陡，土質差，全是半挖半填型，滲漏相當嚴重，常因滲漏引起管涌、滑坡、決口等事故，1994年以前出現的21起決堤事故全部在這類渠道上。通過混凝土襯砌防滲，在這類渠道上按要求全部安裝了防滲減壓器，在多次下雨和特大暴雨（3天降雨量達350 mm）之后，跟蹤觀測，只見地下水從孔口流出，其防滲襯砌層無開裂、鼓泡、掉塊等破壞現象，雨后又將減壓器取出來檢查，其內部結構完好如初，證明減壓器起到了很好的排水作用。

雙牌灌區從1997年開始在混凝土襯砌渠道中全部安裝防滲減壓的排水裝置，其中在干渠桴江壩渠段魯家灣滑坡體擋土墻內安設排水減壓裝置，共安裝排水減壓閥226個，全部都起到了應有的作用，效果很好。經過十多年的運行，擋土墻沒有發生什么變化。春季雨水季節山坡地下水位高時，能將山坡滲水排出擋土墻體外；灌區運行渠道有水時能有效阻止渠道水向外滲漏，控制渠水外排。此后該技術又應用到大江邊等灌區，取得了很好的效果，表明該技術成果具有很好的實用性和先進性。