馮家山灌區渠道防滲工程施工技術淺談

王勇斌 馬 賓

（寶雞市馮家山水庫管理局 陜西 寶雞 721300）

近年來，關中灌區隨世行貸款項目和續建配套與節水改造項目的實施，渠道防滲工程技術得到了推廣和應用，但由于各地的地質、水文條件不同，選用的防滲材料以及采用的施工方法也不盡相同，得到的效果也不一樣，在此就以作者在施工一線總結的經驗做出介紹，以便同行指正交流。

1 襯砌渠道的結構型式

現澆襯砌渠道的結構型式有很多種，比如梯形渠道、弧底梯形渠道和“U”形渠道等，其中弧底梯形渠道是一種具有水力條件好，沖淤作用明顯，工程量較少，投資較小的渠道斷面形式，近幾年來，在馮家山灌區支渠改造工程中得到了大量應用。

弧底梯形渠道的設計參數：考慮到現澆后的渠道邊坡穩定、便于施工和渠道流量，渠道梯形段傾角15°～45°之間，弧底段半徑根據原狀斷面和設計流量確定；根據渠道設計流量及抗凍抗滲要求，選定砼防滲層為等厚度10 c m，強度標號為C 15，抗凍標準為F 50，抗滲等級為W4；砼襯砌板下全斷面鋪設0.25 m m厚P E膜料+100 g土工布的復合土工膜一層；為避免砼的熱脹冷縮而造成的破壞，每4 m設一道橫向伸縮，伸縮縫的型式為矩形，寬度2 m，用聚氯乙烯膠泥填充。

2 防滲材料

馮家山灌區始建于上世紀70年代初期，經過30多年運行，渠道輸水能力和安全性降低，支渠渠道斷面主要為梯形斷面，無膜料防滲和聚氯乙烯防滲，襯砌老化、脫落、錯位、裂縫，滲透嚴重，渠道水利用系數僅0.4。灌區自1999年實施續建配套節水改造以來，主要對原梯形渠道進行拆除，改造為弧底梯形斷面，新增防滲措施主要為土方回填基礎防滲、砼防滲、土工膜料防滲和聚氯乙烯膠泥防滲。

2.1 土方回填土料的選用

土方回填：一是對原砼襯砌板拆除后與新設計斷面之間的空間進行回填補充；二是對高填方段和土壤含水率大于20%的渠段，清理基面后進行換填處理。馮家山灌區位于黃土塬區，以典型褐色土為主，其次為粘性土，可滿足渠道工程的需要。

土料的選取以就近為原則，在項目附近區域選擇3到4處料場，每個料場隨機取樣三組送實驗室進行試驗（防滲土料技術要求見表1），選取符合要求的作為采料場。馮家山灌區渠道主要選取粘性土防滲。

表1中未提出對土壤含水率的要求，因各地地質、水文、氣象條件不同。含水率是回填的一個關鍵控制點，直接影響渠道的運行安全和防滲安全。在冬季氣溫降至O℃以下時,由于渠床土中含水量不同和土壤凍脹量不同,造成斷面上各點的凍脹不均勻,易對已襯砌渠道形成凍脹破壞。結合馮家山灌區的地質、水文、和氣象特征，四季土料最優含水率在16%～19%之間，在施工過程中應根據天氣情況按規范做好監測和控制。

2.2 復合土工膜料

我國自60年代中期開始用塑膜防滲，經20年～30年的運用，實踐表明，其具有防滲效果好、質輕、延伸性能強和抗老化的優點。馮家山灌區采用土工織物與土工膜結合而成的新型復合材料為“一布一膜”（上層為100 g/m2的土工布，下層為0.25 m m的聚氯乙烯膜）。經過運行，結果顯示可減少滲漏，適應凍土的不均勻凍脹變形，與混凝土板剛性材料結合，既保護了防護層，穩定了邊坡又延長了使用壽命。

膜料物理力學性能指標要求：

密度（ρ）不低于900 k g/m3；破壞拉應力（σ）不低于12 M P a；斷裂伸長率（ε）不低于300%；撕裂強度應大于或等于40 N/m m；滲透系數應小于10-11 c m/s。

2.3 混凝土材料

砼是由砂、石、水、水泥和外加劑等材料組成的，這些材料具有一定的吸水性，又長期處在水的環境中，是防滲的主體。

表1 渠道防滲土料技術要求

2.3.1 水泥

砼渠道所用水泥應符合《水工混凝土施工規范》S D J 207－82的有關規定。馮家山灌區項目主要選用冀東海德堡（扶風）水泥有限公司生產的盾石牌P c 32.5 R普通硅酸鹽水泥，運到工地的水泥有制造廠的品種試驗報告；使用前，按現行國家標準復驗。

2.3.2 砂

現澆砼所用的砂為渭河中砂，級配良好、質地堅硬、顆粒潔凈，且不得包含團塊、鹽堿、壤土、有機物和其它有害雜質。細度模數控制在2.2～3.0內，含泥量小于3%，含水量小于4%。

2.3.3 石頭

現澆砼所用石頭為渭河河卵石，粒徑為1 c m～4 c m或1 c m～3 c m。超徑含量控制在15%以內，遜徑應小于10%，針片狀含量不大于10%。

2.3.4 外加劑

砼現澆渠道均有抗凍、抗滲要求，采用P C-2型引氣劑，其主要成份為松香皂及其熱聚合物，具有引氣、減水、提高砼抗滲和抗凍性能的功能，配制時按重量比，一般加入量為水泥重量的0.5/10000～1/10000。

2.4 聚氯乙烯膠泥

伸縮縫止水材料采用聚氯乙烯膠泥，以石油瀝青為基料，輔以改性材料和填料混合配制而成的一種冷用(氣溫在15℃能施工）防水接縫材科。其具有柔韌性、耐熱性、粘結性和防水性。采用人工填塞，噴燈加熱，施工方便，防滲效果好。

3 防滲工程的施工

3.1 素土回填

馮家山灌區屬溫帶大陸性半干旱氣候，極端最高氣溫41.4℃，極端最低氣溫-20.6℃，凍土深度為0.33 m，渠道改造工程施工一般在灌溉間隙進行。剛行過水的渠道內由于砼的破損、脫落水分滲漏使土基松軟，特別是東西走向的渠道，右坡面陽光照射時間短、較左坡面含水率偏大，若土壤含水量超過22%時，可考慮換土。填方渠道渠底土壤換水量超過20%，進行換填土。也可在土模削成后不急于砼現澆，利用日光照射待含水量達到18%后，再行砼澆筑?；靥钍┕け仨氉龅揭韵聨c：

（1）清除渠床內的樹根、淤泥、腐質土、垃圾及隱藏的暗管磚石等，對原基進行夯實。

（2）回填夯實采用分層開蹬夯實的方法，每層鋪土厚度≤30 c m,鋪土要均勻平整。若土壤比較干燥應采用灑水的方法調節土壤含水量，若土壤含水量較大，應采用排水、晾曬、換土等方法以使含水量控制在適宜范圍之內。

（3）夯實機械為蛙式打夯機或其它能達到相同質量要求的機械，分層夯實遍數不得少于4遍，夯實后土樣干容重不小于1.55 t/m3。一次回填夯實工作面不小于100 m，渠道內側應預留20 c m～30 c m的削坡量。

3.2 土工膜料鋪設

防滲土工膜料的鋪設方式有埋壓式、明鋪式、多層防滲式，馮家山灌區渠道防滲膜料主要采取明鋪式。其施工為土方削模結束后，進行全斷面鋪設，接縫采用疊壓和焊接兩種方式，疊壓的長度不小于20 c m，采用上游膜料壓下游膜料，可以有效防滲。鋪設注意要求：

（1）鋪設防滲復合土工布前應仔細檢查土模表面是否有堅硬物質，操作中應謹慎細致，盡量避免損壞防滲膜料。

（2）防滲復合土工布應按產品說明書的要求采用專用焊接機進行焊接，其壓茬順序不得錯亂、搭接寬（長）度不能小于設計值或規范要求。

（3）防滲膜料采用復合土工布，以100 m為一段，鋪設平整。

3.3 砼澆筑

3.3.1 砼拌制

拌制砼時，按照試驗室簽發的砼配料單進行配料，入機拌和量不超過攪拌機規定容量的10%，水泥、砂、石、混合材料以重量計，水和外加劑可按重量折算成體積，稱量的偏差不超過規范規定的要求。在砼拌和過程中，保持骨料含水率穩定，遇降雨等特殊情況現場測定后調整砼中的加水量。

3.3.2 砼運輸

砼運輸采用農用三輪或機動斗車。為保證砼連續澆筑，可增加斗車數量，當有離析現象時，在澆筑前進行二次攪拌。砼運輸時間符合規范規定，因故停歇過久，砼產生初凝時，作廢料處理。在任何情況下，嚴禁中途加水后運入倉內。

3.3.3 砼澆筑

人工入倉、平倉，插入式振搗器或者平板式振搗器進行振搗，澆筑混凝土時應分層分塊分段進行，每層澆筑高度應根據結構特點，一般分層高度為插入式振搗器作用部分長度的1.25倍，最大不超過50 c m，平板振搗器的分層厚度為20 c m。使用插入式振搗器應快插慢拔，插點要均勻排列，逐點移動，按順序進行，不得遺漏，做到均勻振實。移動間距不大于振動棒作用半徑的1.5倍（一般為300 m m～400 m m）。振搗上一層時應插入下一層混凝土50 m m，以消除兩層間的接縫。

3.4 聚氯乙烯膠泥灌縫

聚氯乙烯膠泥灌縫是渠道防滲的最后一道工序，一般在砼澆筑滿14天后即可進行，前提是縫內必須清理干凈且干燥，便于膠泥與砼粘接良好。注意事項如下：

（1）施工縫內須保持干凈，不得有塵土、水泥渣、銹等。

（2）施工縫內須保持干燥，不得潮濕，雨天不得施工，確保工程質量。

（3）將油膏用手搓成與縫寬適合的圓條（表面嚴禁粘著塵土等粉末)立即嵌入縫內。

（4）再用本板或鎦子或用手指將嵌入縫內的油膏用力壓緊，抹平，按實，必須與縫密粘牢。

（5）壓緊摸平的油膏與縫口鼓出，采用酒精噴燈進行加熱，木板抹平。

4 結語

渠道防滲工程的施工是渠道施工質量的控制關鍵。馮家山灌區地貌單元屬渭北黃土原區，干旱災害多，危害程度大，節水防滲將成為灌區節水改造工程的主題。我們希望與水利同行共同研討，不斷研究新情況，解決新問題，使渠道的防滲技術施工工藝更加成熟，為農民增收，灌區發展做出貢獻。陜西水利