復合土工膜在陸渾灌區防滲搶險應用中的效果分析

□ 劉社教 □ 張玲玲 □ 王英杰（河南省陸渾水庫管理局）

1 概述

陸渾灌區是河南省一個大型灌區，由總干渠、東一干渠、東二干渠、西干渠及灘渠等5條干渠組成。陸渾灌區從1970年2月25日總干渠開工建設至今，除東一干渠下段塢羅水庫至滎陽汜水河工程待建外，已基本完成了全部工程的建設。陸渾灌區是分批分段按不同施工模式建設的。時至今日，陸渾灌區的續建配套工程仍在有條不紊地進行著。

陸渾灌區作為一個大型灌區，在渠道未做護砌時渠系水利用系數較低，據統計，僅達0.40左右。這就是說從渠首引入的水量有一半以上沒有被利用，白白的浪費掉了，渠道水量的損失，不僅降低了渠系水利用系數，縮小灌溉面積，并且抬高地下水位，在有鹽堿化威脅的地區還會導致次生鹽堿化的發生，影響工農業生產和人民生活。

陸渾灌區由于渠長，填方壩數量多，土渠工況多樣化，在通水中常會遇到這樣或那樣的問題。土工膜防滲已在陸渾灌區得到應用，特別是在防滲搶險中效果明顯。

2 渠道的防滲型式

引起渠道水量損失的因素很多，主要是管理不善和渠道滲漏損失。就陸渾灌區的灌溉分析情況來看，灌區水量損失中渠道滲漏損失約占80%以上。管理損失約占不到20%。因此有效減少灌區水量損失，一是重視管理工作，二是加強渠道的防滲措施。

渠道防滲措施很多，應根據實際情況就地取材，方便施工。陸渾灌區建設至今已用到的防滲措施有:土料夯實防滲、灰土和三合土防滲、水泥土防滲、砌石防滲、混凝土和鋼筋混凝土防滲、塑料薄膜防滲、瀝青防滲、復合土工膜防滲及其他防滲措施。在陸渾灌區長期建設管理實踐中，干渠工程現基本選用混凝土防滲的型式，一些支斗渠先采用了矩形或“U”型混凝土防滲型式。干渠一般采取現場澆筑的型式，支、斗等小型渠道一般采用預制安裝的型式。

3 土工膜防滲在陸渾干渠上的應用

雖然陸渾灌區已選擇在干渠上采用混凝土的防滲型式，但它的缺點是一次性投資大、建設速度慢、需用水泥多。至今陸渾灌區僅總干渠和東一干渠下段干溝河至塢羅水庫基本做到全渠道護砌。其它干渠上未護砌渠道的工程量仍很大。如:2012年西干渠通水，在伊河渡槽倒虹吸下游有一個填方壩左右堤，因施工質量欠佳，填方質量較差，為了確保輸水安全，西干渠采取了臨時土工膜防滲措施。晝夜派人查看，使西干渠的通水得以順利實施。近年來汝州東二干渠通水多到東二干渠的荊河渡槽，荊河以下的下游渠道較少過水或基本不過水，2013年麥播季節，由于地旱播種困難，群眾反映迫切，開始向東二干下游輸水。東二干渠下游渠道填方較多，填方質量較差，加上長期未通水，填方堤壩風吹雨淋，堤壩干裂導致縱橫縫的不均勻分布。鑒于此，東二干渠在問題嚴重的“十八支渠”也采取了臨時土工膜防滲技術，取得了較好的效果。2014年6月夏玉米生長期間通水，東一干渠司馬北溝壩下涵洞出現漏渾水現象，后緊急采取停水退水措施，對司馬北溝進行土工膜防滲臨時搶護施工，保證了渠道及時輸水，使下游十余萬畝土地得到了及時灌溉，解決了一部分人畜飲水困難問題。實踐證明這次防滲搶險實踐是非常成功的。

4 東一干渠司馬北溝填方壩工程情況及滲漏水分析

4.1 司馬北溝填方壩工程情況

司馬北溝位于東一干渠樁號27+930處，壩高27m，在陸渾干渠填方壩內部劃分標準中應屬于高壩，壩長113m。東一干渠工程是從1974-1982年修建的，因急于趕進度忽視質量，工程質量沒有很好控制，特別是填方壩質量很差，普遍出現沉陷、縱橫裂縫。1982年測量該壩沉陷量最大達1.50～1.80m。關于干幺重也進行了質量取樣檢測，質量普遍不符合1.60的設計要求。在1981年及1988年的加固施工中，針對司馬北溝沉陷縱橫裂縫問題曾采取以下處理措施:①加高培厚，填土達9806m3，干幺重達1.65T/m3；②灌漿長度130m，灌漿土方125.50m3；③建排水溝560m；④混凝土襯砌400m。

4.2 司馬北溝填方壩滲漏水分析

2014年5月底，司馬北溝因混凝土護砌質量較差，對原有護砌進行拆除、清理。6月份抗旱輸水時在通過流量不足20m3/s的情況下，沒幾天就發現司馬北溝壩下涵洞漏水，而且是渾水。壩下涵洞長95m,涵洞共設有兩條環向伸縮縫。經洞內檢查，在洞左縫靠下游墻根附近漏水嚴重，而且水有響聲，水基本上是從上直下而來。在有混凝土防滲的情況下，壩下涵洞滲水輕微，是清水，雖然混凝土質量較差，但也起到了一定的防滲效果。混凝土從建設到運用已和原土渠緊密接觸，雖混凝土在長期運用中存在破碎裂縫，但司馬溝壩位于司馬隧洞以下，一些微小土粒的沉積淤塞，在一定程度上起到了阻滲作用。當混凝土板拆除后，水體和土壤直接接觸，直接導致滲徑縮短，滲壓增大導致滲水增加，逐步形成漏水通道，直到演變為涵洞內渾水出現。發現這一情況后立即采取有效措施，立即停水。因壩下不遠處的司馬溝村是一個有1500余人的村落。司馬溝壩一旦出事，后果不堪設想。

查閱司馬溝壩的資料，發現司馬溝壩普遍存在質量不好的問題，其原因一是沒有質檢機構的質量控制；二是填土厚度大；三是碾壓遍數少；四是填土土塊大；五是沒有很好地削坡清基，結合不好。特別是填方壩與涵洞兩邊形成未壓實的虛土帶。總的來說，司馬溝的土體結構和土壤性質不好，后來在司馬溝為了驗證壩坡的穩定性，對壩的左堤土料進行了抗剪強度試驗。結果是c=0.15～0.20㎏/㎝2，φ=19.500～26.500，在穩定計算中為安全計，取用最小值。穩定分析結果顯示，司馬溝壩穩定安全系數>1.25。但這不能說明壩體不滲水。

后來在停水檢查時，滲漏水減少并不明顯，當渠水深僅有30cm左右時，滲渾水的現象減少并不多，也說明了涵洞以上的土體質量較差，滲漏通道已經形成，立即停水搶修是非常必要的。

5 司馬溝壩工程搶護措施

司馬溝壩出現險情停水后，司馬溝壩下游的偃師市和鞏義市境內的十余萬畝夏玉米正受干旱急需灌溉。渠道重新用混凝土護砌存在備料難、工期長、場地狹窄等困難。涵洞上方的土體約一二百米長采取灌漿的辦法，也存在工期長難以根治的弊端。為了及時通水，最后采用土工膜防滲臨時搶護措施。

5.1 加大排水力度

工地上著手調集了五臺兩寸泵晝夜不停排水，在填方壩的兩端立即修筑了臨時圍堰，約20多個小時，排除積水發現填方壩渠內側基本完好。

5.2 土工膜防滲臨時搶險措施的實施

近年來在陸渾灌區節水改造和臨時搶險中土工膜應用較多，本次施工中土工膜采取現場裁縫的辦法。為了保證土工膜的防水效果，現場把瀝青用鍋加熱至熔融狀態，然后對土工膜進行焊接，焊接長度以15m左右為宜，瀝青液需涂抹連續均勻。

本次搶險施工，把15m長、寬5.50m的土工膜橫向焊接，一共搭接焊接一百余米長。在渠道內側基本整平后，采用40余人一次鋪設，焊縫順水流方向。在進水端頭部壓入土中15cm，用低標號混凝土壓好壓實，在進口端部約2.50m的地方挖一寬40cm、高30cm槽，當土工膜鋪設好后，用沙袋輔以少許砂卵石填好。出口及頂部采取相同處理措施。

本次搶險從排水到完工近兩天多時間，經歷了近設計水位的考驗，在長達十幾天的通水中工程安好。經停水檢查，發現土工膜十分完整，證明這次搶險是十分成功的，達到了預期目的，贏得了寶貴時間，保證了司馬溝壩下十幾萬畝土地的及時灌溉。其灌溉效益也是可觀的。

6 對司馬溝壩工程加固的幾點建議

司馬溝壩特別是涵洞以上存在工程隱患，在條件允許的時候，應對涵洞以上渠堤進行灌漿，灌漿以粘土漿為主，吃漿量大的地方可采用水泥粘土漿，少灌多復。司馬溝壩采取混凝土重新護砌是正確的，鑒于搶險時做的土工膜鋪設，在滿足工程施工的條件下，不需拆除，可在土工膜上再做混凝土護砌，這樣防滲效果會更好。

土工膜防滲已在陸渾灌區得到了很好的應用，特別是在臨時搶險工程中。由于陸渾灌區上、中段、東二干渠、西干渠尚未全部護砌，在通水中難免還會遇到一些問題，特別是填方壩工程和新建工程。土工膜作為一種臨時搶險工程措施和臨時通水工程措施在陸渾灌區是完全可行的。