芻議渠道滲流破壞與防治

程 剛

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，烏魯木齊 830000)

芻議渠道滲流破壞與防治

程 剛

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，烏魯木齊 830000)

渠道防滲是提高渠道使用壽命，保證輸水安全級輸水效能的重要途徑。而渠道排(滲)水技術作為防滲的輔助措施更是渠道運行安全的有力保證。因此重視和發展防滲及排(滲)水技術對渠道工程顯得尤為重要。文章對渠道滲流及堤基排水不暢對渠道造成破壞的成因進行分析，并列舉防滲排(滲)水的幾種施工方法及滲流造成破壞的處理方法。

渠道滲流；防滲技術；凍脹破壞；水脹破壞；膜料防滲

0 引 言

渠道防滲技術是通過有效的技術手段，將滲水及部分地下水排出堤基范圍，預防因滲流引起的各種渠道破壞的產生。其技術手段包括降低滲透率、延長滲徑、減小滲流上下游水位差，但以上措施都不能做到完全止水，因此就需要設置排(滲)水系統。作為重要輸水建筑物的渠道工程，在不斷加強、改進防滲技術的同時也應重視和發展排(滲)水措施的應用，既有利于輸水安全，也能延長渠道的使用壽命，提高了工程效益并減少相應的維修費用。

1 滲流導致渠道破壞的形式

1.1 凍脹破壞

凍脹破壞在嚴寒地區產生破壞，是渠道工程建設中的一大難點。凍脹產生的原因是滲流及地下水滲流至堤基土壤使堤基土壤含水量較高。土壤受凍體積膨脹變大，頂托襯砌面板，從而造成破壞。凍脹破壞應具備3個條件：①持續嚴寒低溫；②土壤含水量較高并有通暢持續的水分補給；③土壤親水成分較高。

1.2 水脹破壞

水脹是指渠道發生滲漏，滲水至渠道防滲襯砌結構之下，滲漏水及地下水不能順暢排泄，而產生滲透壓力當襯砌結構抵抗力小于滲透壓力時，造成渠道襯砌結構變形、隆起的現象。水脹破壞的形成也應具備3個條件：①渠道基礎為弱透水層；②渠道防滲土工膜破壞(老化)及地下水滲至防滲膜后；③渠道未設排(滲)水系統，或排(滲)水系統排水不暢。

1.3 管涌現象

管涌是指在汛期高水位情況下，水流沿岸堤土壤孔隙流向下游(既滲流)流入堤內后沖破黏性土覆蓋層，將堤身或堤基的土壤顆粒帶出來，發生冒水涌砂現象。發生管涌時，隨著水位升高、持續時間延長，會導致堤(閘)基土被掏空建筑物塌陷。管涌產生的原因：①渠堤、水閘基地土壤級配缺少某些中間粒徑的非黏性土；②基礎土層含有強透水層，覆蓋土層壓重不夠；③工程防滲或排(滲)水設施效能低或損壞失效[1]。

2 滲流導致渠道破壞的處理

2.1 凍脹破壞處理

對凍脹引起的渠道破壞主要以防滲為主。其次可以采用保溫措施防止凍脹發生，即堤基面上先鋪設8 cm苯板，苯板上鋪設隔水土工膜，土工膜上攤鋪3 cm砂漿保護層，最后澆筑10 cm混凝土面板。這樣既隔斷了渠道滲水對渠底基土大地降水的補給，使渠道在一定深度內的含水量低于起始的凍脹含水量。同時土工膜隔斷了冬季地下水毛細管的遷移作用，從而減輕了凍脹。苯板又起到了很好的保溫效果，可以有效抑制凍害的發生。再加上水泥砂漿過度層不僅可以防止隔水土工膜在施工中被破壞，而且能與混凝土面板及土工膜形成一個良好的防滲整體。能有效延長渠道的運行壽命。

2.2 水脹破壞處理

對水脹引起的渠道破壞處理措施主要應以預防為主對已發生的襯砌結構破壞的部位采取拆除襯砌，排除膜后積水待基礎干燥后重新襯砌，恢復原結構。水脹預防采取措施的原則是“上防下排”即渠道結構加強防滲措施，盡量阻滯水流滲入渠床，在防滲層下設置排水措施，將已滲入渠道的水迅速排走。同時在通水運行過程中應控制渠道水深的降幅，保證通水安全。

2.3 管涌的搶護處理

管涌搶護的原則：臨截背導、導壓兼施、降低滲壓、防止滲流帶出泥沙。

1)反濾圍井：即在冒水孔周圍壘土袋，筑成反濾井，井壁底與地面緊密接觸。井內按三層反濾要求鋪墊砂石或柴草濾料，井口安設排水管，將滲出清水引走，以防溢流沖塌井壁。如果水勢猛、水量大，粗砂壓不住，可先填碎石消殺水勢，再按反濾要求填料。注意觀察防守，若填料下沉則繼續加填，到穩定為止[2]。

2)養水盆：在管涌周圍用土袋壘成圍井，井中不填反濾料，井壁需防漏水，形成一個蓄水池(即養水盆)不使水流走，蓄水抬高井內水位，以減小肩背水位差，制止險情發展(此法適用于肩背水位差小，高水位持續時間短的情況)

3)濾水壓浸臺：在大片管涌面上分層鋪填粗砂，石屑、碎石，下細上粗，每層厚20 cm左右。最后壓塊石或土袋。此法適用于管涌數目多，出現范圍較大的情況。如是水下發生管涌，切不可將水抽干。

3 渠道防滲措施

3.1 土料及改良土料防滲

土料造價低、取料方便，但存在耐久性差的問題。施工中土料的原材料應粉碎、過篩，必須清除有機質多的表層土和草皮樹根等雜物；改良土施工中應嚴格控制配合比和含水率，混合土料宜先干拌后濕拌，鋪筑是灰土、三合土、四合土先渠坡后渠底，素土、黏砂混合土按先渠底后渠坡的順序施工。防滲層鋪筑時應邊鋪筑變夯實，夯實后土料的干密度應達到設計值，防滲層填筑完成后要加強養護，注意防風、防曬、防凍。素土料的技術要求圖見表1。

表1 素土料的技術要求

3.2 混凝土防滲

混凝土防身的優點是防滲抗沖效果好，輸水能力大、耐久、強度高，能減少渠道斷面尺寸、適應性廣，便于管理。缺點是混凝土面板適應變形能力差，在確砂、石料地區造價較高。混凝土適用于各種地形、氣候和運行條件，現階段被廣泛使用。

施工中并根據當地氣候特點使用特殊性能的混凝土，應嚴格按設計配合比拌制混凝土，應采用活動模板，分塊跳倉法進行澆筑，滑模振搗器振搗。收面與養護應及時進行。

3.3 膜料防滲

膜料防滲具有防滲性能好，適應變形能力強、材料輕、運輸方便、耐腐蝕性能強、施工簡單、工期短，造價低等優點。缺點是抗穿刺能力差，已老化、與土摩擦系數小，不利于渠道邊坡穩定。

膜料防滲施工質量的核心是在施工過程中保持膜層的完整和邊坡保護層的穩定。土渠的鋪膜基槽可采用梯形、臺階形和鋸齒形等斷面形式，當渠槽開挖或填筑完成并平整以后，根據渠道大小將土工膜加工成大幅自渠道下游一岸向另一岸鋪設，膜料應鋪設寬松并平貼渠基。

3.4 瀝青材料防滲

瀝青具有防滲效果好，投資少、耐久性好、對地基變形適應能力強、施工簡便等優點。其中以瀝青混凝土使用較為廣泛，瀝青屬于柔性結構。適應變形能力好，具有較好的穩定性。

瀝青混凝土施工前，必須首先進行是鋪筑，確定瀝青混合料的配合比、攤鋪厚度、施工溫度、碾壓遍數等參數。

3.5 水泥土防滲

水泥土具有良好的防滲效果，能就地取材、造價低、施工容易掌握，其水泥用量與低標號混凝土用量相當。缺點是允許流速小，抗凍性差。施工中將水泥土所用土料風干、粉碎。鋪筑前灑水潤濕渠基并做到配料準確，拌合均勻、攤鋪平整、澆搗密實。應連續鋪筑，每次拌合料從加水至鋪筑應在1.5 h內完成。砂料的含泥量要求見表2。

表2 砂料的含泥量要求

以上防滲措施各有優缺點，建設工程中應根據實際情況，選用合理措施，力爭建設效益最大化。

4 排滲水措施

4.1 暗管集水

滲流及地下水自流外排，排水系統由縱向集水暗管，渠道兩側縱向集水暗管及垂直渠道流水方向每10 m設一橫向排水管連接，將滲流及地下水通過排水管外排。

4.2 集水井集水

采用地下抽排，排水系統由集水井、水泵、集水暗管聯通組成。在渠道堤腳以外設置集水井通過自動抽排系統將水排出。

5 結 語

隨著我國經濟的飛速發展和人口的增多，水利事業在國民經濟發展中的地位尤其突出，渠道建設設計施工時，通過選定與當地條件相適應的施工方案，合理的施工組織，以提高工程質量、增加工程效益。學習和借鑒先進的防滲排(滲)水措施及新的材料的使用，積累更多的相關經驗。提高我國在防滲排(滲)水工程施工的水平。

[1]焦建華.水利水電工程設計中滲流計算的探討[J].水利技術監督,2007(05):50-52.

[2]王瑞蘭.銅鑼灣水庫主壩加固滲流穩定性分析[J].廣東水利水電,2011(06):68-70,83.

1007-7596(2014)12-0180-03

2014-10-20

程剛(1982-)，男，新疆烏魯木齊人，工程師，研究方向為水利工程施工建設管理。

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