灌渠的混凝土襯砌效能及養(yǎng)護(hù)

□王 瑞（河南省人民勝利渠管理局）

1.灌區(qū)的水量損失

1.1 輸水損失

人民勝利渠灌區(qū)的總干渠、干渠、支渠、斗渠及農(nóng)渠均為固定渠道。總干渠為引水渠，干支渠為輸水渠，斗農(nóng)渠為配水渠。當(dāng)輸水渠道為土渠時(shí)渠床的灌漏損失量很大，據(jù)歷年在總干渠、干渠的實(shí)測(cè)結(jié)果(見表1)表明，總干渠渠道水利用系數(shù)為0.94，東一干為0.92，西一干0.71，東三干為0.67，特別是干渠級(jí)，渠道輸水損失很大。加上支、斗、農(nóng)渠的輸水損失，渠系輸水損失約占總損失水量的50%，渠系水的利用率為0.5左右，加上田間灌水損失，灌區(qū)灌溉水的利用系數(shù)約為0.35左右，水量浪費(fèi)嚴(yán)重。

表1 人民勝利渠總干、干渠滲漏量實(shí)測(cè)表

1.2 渠道防滲

通過東一灌區(qū)老五斗渠襯砌試驗(yàn)的結(jié)果(見表2)看出，混凝土襯砌的效果最好，可減少滲漏損失99.4%。在渠道縱橫斷面尺寸相同的情況下，混凝土襯砌渠道比土渠可提高水流速度20%左右，有利于提高渠道挾沙能力，減少渠床沖淤損壞。

表2 東一灌區(qū)老五斗襯砌前后滲漏量比較表

自1999年人民勝利渠灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目實(shí)施以來，灌區(qū)先后對(duì)總干渠2號(hào)跌水至3號(hào)跌水段23.351km進(jìn)行了現(xiàn)澆混凝土板襯砌，其襯砌設(shè)計(jì)斷面如表3所示采用200#混凝土，其厚度為0.1m，襯砌超高0.8m，封項(xiàng)寬0.3m。通過近幾年的放水運(yùn)行觀測(cè)，其防滲效果顯著，滲透系數(shù)可達(dá)10-8cm/s，兩岸地下水位基本穩(wěn)定。

表3 總干渠設(shè)計(jì)襯砌斷面要素表

渠道混凝土襯砌防滲雖然在渠系節(jié)水，減少渠道沖淤和提高渠道挾沙能力等方面都有很明顯的效果，但由于人為和自然因素的影響，混凝土板容易產(chǎn)生裂縫。在渠水凍脹作用下，裂縫逐漸擴(kuò)大，最后導(dǎo)致混凝土板損壞，失去防滲護(hù)砌作用，因此加強(qiáng)混凝土板的管理養(yǎng)護(hù)，是一項(xiàng)十分重要的工作。

2.混凝土板裂縫產(chǎn)生及危害

2.1 人為因素

2.1.1 現(xiàn)澆混凝土板，由于伸縮縫設(shè)置的不夠合理，如伸縮縫的間隔設(shè)置的過長，在混凝土板受熱膨脹時(shí)，起不到伸縮作用，致使混凝土板受熱拱起，導(dǎo)致裂縫損壞。

2.1.2 預(yù)制混凝土板襯砌，板與板之間用水泥砂漿粘結(jié)，水泥砂漿的配合比不適當(dāng)，或粘結(jié)縫過寬過窄，都容易產(chǎn)生粘結(jié)縫破壞。

2.1.3 混凝土板襯砌渠道，冬季放水灌溉后，要及時(shí)排干渠道中的積水，如不排干渠道中的積水，積水會(huì)滲入伸縮縫和粘結(jié)縫中，在凍脹作用下會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2.1.4 現(xiàn)澆混凝土板，初凝期的養(yǎng)護(hù)十分重要，夏季主要是灑水養(yǎng)護(hù)，冬季即是防凍養(yǎng)護(hù)。如果養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，混凝土板表面會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2.2 自然因素

2.2.1 地下水頂托的影響

襯砌渠段的地下水位如果較高，在地下水揚(yáng)壓力的作用下，混凝土板會(huì)受到頂托，最先在混凝土的伸縮縫、粘結(jié)縫及混凝土板的薄弱處，使混凝土板產(chǎn)生裂縫。

2.2.2 滲流的影響

在高地下水位襯砌渠段，由于地下滲流的運(yùn)動(dòng)，容易把混凝土板下面的渠床土質(zhì)淘刷，使之形成空隙，日久發(fā)展成孔洞，使混凝土板懸空，在混凝土板自重力的作用下，產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生局部塌陷。

2.2.3 雨水沖刷的影響

襯砌渠段，在混凝土板襯砌面以上，仍為土渠，如果管理養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，在雨水的沖刷下，土堤會(huì)沖毀，如不及時(shí)修補(bǔ)，日久也會(huì)使混凝土板塌陷開裂。

2.2.4 混凝土老化的影響

混凝土和其它建筑材料一樣，都有一個(gè)使用壽命問題。灌區(qū)混凝土建筑物的使用壽命一般為20年，襯砌渠道在時(shí)干時(shí)濕、凍融交替作用下，其使用壽命可能會(huì)更短。因此及時(shí)修補(bǔ)更換混凝土板，保證渠道的防滲效能是十分重要的。

2.3 產(chǎn)生危害

混凝土板襯砌渠道產(chǎn)生裂縫的危害，是隨著裂縫的發(fā)展，由小到大、由量變到質(zhì)變的一個(gè)過程。最早可能是伸縮縫或粘結(jié)縫的填料脫落，在渠水和雨水滲入后，經(jīng)凍脹作用，使混凝土板開裂，裂縫由小到大，最后導(dǎo)致襯砌混凝土板塌陷。如不及時(shí)修復(fù)，到下一次放水時(shí)，襯砌斷面會(huì)全部沖毀。高地下水位頂托及滲流淘刷，混凝土板的損壞過程與上述情況也大體一致，都是由小到大，由局部發(fā)展到全斷面、全渠段。

3.加強(qiáng)對(duì)混凝土襯砌渠道的管理養(yǎng)護(hù)

土渠經(jīng)混凝土板襯砌以后，在渠道防滲、防沖、防淤，延長渠道使用壽命，減少渠道決口、跑水等方面發(fā)揮了重要的作用。但混凝土板是設(shè)置在野外，經(jīng)常受到人為及自然因素的影響，特別是渠道的陰坡，由于受不到陽光的照射，在混凝土板下邊有滲水的情況下，凍脹破壞十分嚴(yán)重。因此加強(qiáng)對(duì)混凝土襯砌渠道的管理養(yǎng)護(hù)十分重要，其主要工作內(nèi)容有：

3.1 經(jīng)常檢查混凝土的伸縮縫和粘結(jié)縫的完好情況，發(fā)現(xiàn)填充料脫落，要及時(shí)修補(bǔ)。

3.2 冬季放水灌溉后，要及時(shí)排干渠道內(nèi)的積水，特別是渠坡混凝土板下邊的積水，減免積水凍脹作用的危害。

3.3 在高地下水位地區(qū)，為了減少地下水揚(yáng)壓力對(duì)渠道襯砌底板的頂托，渠道停水后，可在渠底積存部分渠水，以減輕地下水揚(yáng)壓力對(duì)渠道底板的頂托作用。

3.4 搞好襯砌渠道土渠部分的管理養(yǎng)護(hù)，經(jīng)常修補(bǔ)被風(fēng)沙、雨水沖毀的堤面，特別是土堤與混凝土板的結(jié)合處，絕對(duì)不能有空隙，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)，最好在襯砌混凝土板以上至渠堤頂，采用種草護(hù)坡的辦法，以保證渠堤的安全。

3.5 對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生了裂縫的混凝土板要及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。對(duì)寬度>1cm的裂縫，進(jìn)行灌漿處理。處理時(shí)，先將裂縫清理沖洗干凈，再進(jìn)行灌漿。灌漿材料根據(jù)要求的不同，有普通砂漿、環(huán)氧樹脂砂漿和瀝清砂漿等。對(duì)寬度≤1cm的小裂縫，可用化學(xué)材料在混凝土表面進(jìn)行處理，使混凝土板表面形成防水膜，使之不再繼續(xù)開裂。

4.結(jié)語

通過近年來對(duì)混凝土襯砌渠道的運(yùn)行觀測(cè)，混凝土渠道的防滲節(jié)水效果明顯，提高了渠道的輸水輸沙能力，且能減少渠道沖淤，對(duì)渠堤險(xiǎn)工段也能得到有效的控制，杜絕了渠道決口跑水現(xiàn)象。對(duì)混凝土襯砌渠道，應(yīng)加強(qiáng)管理養(yǎng)護(hù)，特別對(duì)襯砌混凝土板出現(xiàn)的裂縫應(yīng)引起高度重視，并及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，以保證混凝土襯砌渠道的完好率，提高其使用壽命，充分發(fā)揮混凝土襯砌渠道的經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)境效益。