渠道襯砌防滲技術在新疆灌區的應用

□ 馬 瑛（水利水電科學研究院）

0 引言

新疆地區屬于內陸干旱區域，平均降水量稀少，降水多分布在冬季非灌溉季節，雨水補給灌溉較少，但是年蒸發量卻很大，往往是降水量的十到幾十倍。因此新疆灌區是一個純灌溉農業區。多年來，在該灌區內存著一些問題，包括渠道防滲低、灌溉方式單一、管理水平低，從而造成該灌區在水資源稀少的情況下，進一步擴大水源緊張的局面。水資源的緊張使得田間農作物無法得到適時、適量的灌溉，從而使得新疆地區農產品的產量得到大大的限制。因此，為了能夠擺脫水資源緊張的問題，新疆地區必須堅持走節水型農業的道路。對于新疆地區的用水應嚴格執行科學合理的調度制度，努力提高渠系水的利用系數，這就要求在新疆灌區渠道斷面的施工上采取相應的防滲技術，其中襯砌的防滲技術是其中的一個有效的措施。

1 工程概況

本工程為新疆地區某一干渠防滲改造工程。渠首站設計提水能力為20.60m3/s，灌區面積達到8000km2。由于本工程渠系采用的是土質渠道，在輸水工程中出現了大量的水源損失現象，根據相關的檢測，本工程的水利用系數僅為0.40左右。因此為了提高本工程的節水效益，需要對該渠道采取現澆混凝土襯砌防滲節水改造，這樣才能確保灌溉率，為該灌區的農業經濟發展提高良好的基礎。

2 技術可行性

現澆混凝土襯砌具有施工操作簡答、工程造價低、防滲效果好、節水能力高等特點，通常情況下這種襯砌的使用壽命可以達到30年，這樣不僅提高了渠道的使用效果，同時還能減少日常的維修養護費用。經過相關的檢測可以知道，現澆混凝土襯砌減少滲水損失可達到85%～90%之間，同時具有很好的防滲效果。在采用現澆混凝土襯砌重點需要考慮的一個問題是該襯砌地基的移動破壞和推移質磨損破壞。本工程的灌溉渠道大部分為填方渠道，地下水埋藏深淺不一。地基土的水分補給主要是依靠地面滲水，當在渠道內現澆混凝土面層之后即可截斷這部分補給。在地下水埋藏深度較淺的地段，為了避免地下水對渠道的不利影響，在混凝土板下鋪設一層墊層。

3 施工技術

3.1 渠道斷面形式

本工程所處地區為南高北低，渠道總體沿著西北方向傾斜。地表土主要為新生代內陸沉積土。在該地區主要采用的灌溉渠道為梯形截面。在本工程原設計中，經過對土質、水深以及過水能力等方面的研究分析之后，選擇了最優水利斷面。根據干渠流量的不同，土灌渠邊坡采用不同的坡度，如表1所示。在現澆混凝土襯砌防滲節水改造工程中，采取的新的設計方案為:對干渠進行混凝土處理，在保持斷面不變的情況下，對渠底和邊坡進行適當的修整，將渠底的寬度加大0.50m，將邊坡的坡度調整為1:0.75～1:0.50之間，經過改造后的渠道其過流能力得到了明顯的提高。渠道垂直高度取為1.50m，混凝土護面坡長取為原來的6倍。

表1 渠道邊坡坡度表

3.2 混凝土的選擇

本工程所處灌區年平均氣溫為6.50℃，極端最低氣溫為-36.80℃，極端最高氣溫為41℃。平均年降水量僅為180mm，年蒸發量高達2383.30mm，多年無霜期為177d。因此在本工程中進行混凝土施工需要重點考慮的是其抗凍性能。為了確保混凝土的抗動性、抗滲性以及耐久性能夠滿足設計要求，本工程所采用的混凝土應滿足表2所示的指標要求。本工程附近存在一條河流，該河內的混合砂數量較大且集中，開采較為方便，同時混合砂的級配能夠滿足施工要求，因此可以混凝土可以采用混合砂作為原材料，這樣可以充分發揮資源優勢，有效地降低工程造價。灌區內的渠道防滲工程盡量使用河內的混合砂作為施工材料。而在其他類似工程則采用碎石和砂配比，工程成本較大，本工程中采用混合料代替碎石、砂，每方混凝土的工程成本可以降低15%左右。

表2 混凝土技術指標要求表

3.3 護面厚度的確定

對于工程中的襯砌混凝土，其主要受到的彎矩作用所涉及到的影響因素包括土壤的凍融、滲透壓力、浮托力以及不均勻沉陷作用等，經過相關的內力和穩定計算之后，最終確定的本工程混凝土襯砌厚度為:在黃土、黏土的挖方渠段，混凝土的襯砌厚度取為8～10cm，在密實的砂土挖方渠段，襯砌厚度則取為10～15cm。

3.4 伸縮縫和排水系統

在渠道防滲襯砌中需要重點解決的一個問題是伸縮縫的設計和施工。在以往的防滲襯砌施工過程中，為了能夠降低工程費用，采取的伸縮縫往往為橫向形式，縫之間的間距控制在10m，分縫止水采用的是瀝青木板嵌縫，但是這種形式的伸縮縫容易引起防滲的破壞，這是因為瀝青容易受到溫度的影響，混凝土會產生收縮變形，同時容易出現不均勻沉陷問題。總結本地區類似工程的施工經驗，在本工程的渠道防滲襯砌改造中，采取的伸縮縫為現澆墊層支座，其具體的施工方案為:在土渠中開挖土槽，其尺寸為厚0.10m，寬0.20m，接著先澆一期混凝土支座墊層，其尺寸為厚0.10m，寬0.20m，然后在混凝土支座上按先后的順序刷涂一層瀝青、鋪設一層油毛氈、再刷涂一層瀝青?，F澆渠道混凝土在墊層中部設置施工縫搭接澆筑即可。

3.5 護面施工

在混凝土正式澆筑之前，應先對渠道進行清理，將其中的雜物和淤泥等清除干凈，同時對渠道內的崩陷以及坑洼等不平整問題進行修補，采取的措施為分層填土、夯實以及整平，這樣可以減少裂縫出現的可能。清理和修補工作完成之后，即可根據設計圖紙的要求進行斷面尺寸的測量放線，接著進行齒槽和排水溝的開挖施工，然后在排水溝里填筑砂石濾料，在邊坡上設置砂石墊層，在適當的位置處埋設濾水管，在伸縮分處安裝瀝青杉板和模板，最后即可正式進行混凝土的澆筑施工。在進行混凝土的澆筑施工，應按照先渠坡、后渠底、先渠坡上部、后渠坡上部的順序進行。

在混凝土的施工過程中，為了提高混凝土的抗滲性能，可以采取的措施為:在模板內鋪設一層鐵皮或者塑料膜，這樣可以有效的提高混凝土表面的光滑度，同時提高過水能力。此外，當混凝土初凝完成2-3h之后方可進行模板的拆除，這樣可以方便進行模板接頭和轉彎段的修整。當混凝土澆筑完成之后，應及時進行灑水養護，養護的期間內在混凝土表面覆蓋一層砂、稻草等材料，這樣確保提高混凝土的養護質量，從而提高混凝土抗滲性能。

4 結語

針對新疆地區降水量稀少，解決渠道防滲是當前重點考慮的問題之一。尤其是提高渠系水的利用系數，要求在新疆灌區渠道斷面的施工上采取相應的防滲技術，其中襯砌的防滲技術是其中的一個有效的措施。文章通過從渠道斷面形式、混凝土的選擇、護面厚度的確定等方面進行闡述，希望能對類似工程起到借鑒作用。

[1]閆立齊.渠道襯砌防滲抗凍中的結構設計及防滲措施[J].山西建筑，2012（05）:28-34.

[2]程亞春.渠道襯砌防滲及抗凍技術在灌區的應用[J].技術與市場，2012（06）:28-34.