混凝土渠道防滲設計方案初步淺析

【摘要】隨著國民經濟建設的快速發展，水利工程設計目前也越來越受到人們的廣泛關注。本文主要是探討了混凝土防滲渠道的設計方案，希望這些觀點能為廣大同行提供一些幫助。

【關鍵詞】水利工程；渠道；設計方案

1.、引言

混凝土防滲渠道擔負著為灌區輸配水的重要任務，是灌區工程的重要組成部分。加強混凝土防滲渠道的設計研究，對于提高灌區的綜合效益具有非常重要的價值。本文就此分析了混凝土防滲渠道的基本特點，探討了混凝土防滲渠道的結構形式，并闡述了渠道設計、斷面設計、防凍脹設計等混凝土防滲渠道的具體設計方法。

2、混凝土防滲渠道的基本特點

混凝土防滲主要有以下5大優點：

2.1 防滲的效果非常好，一般都能減少滲漏損失的90～95%，而且經混凝土襯砌之后，渠道水的利用系數能達到0.97以上。

2.2 耐久性比較好。在正常的情況下，運用防凍技術的混凝土襯砌渠道可使用20年以上。

2.3 糙率較小。n值在0.012 0.017之問，因而能夠減少沿程的水頭損失，同時，允許流速大，一般能達到3.5～6.Om/s。在坡降較陡的情況下，能夠節省連接建筑物，從而縮小渠道斷面，減少土方工程量與工程占地，實現節省投資的效果。

2.4 強度較高，耐久性強，便于進行管理。混凝土襯砌的強度很高，能有力地防止動物、植物的穿透或其它外力的破壞，能夠節省相當的管理費用。

2.5 適應性廣泛。混凝土有較好的模塑性，能根據設計要求制成多種形式與不同結構的尺寸，還能根據工程的差別，選擇合理的原材料，調整混凝土的配合比例，采取各種生產工藝，制成具備各種性能的混凝土部件。所以，不同環境條件與大小渠道都能采用。同時，現場澆筑的接縫少，能減少滲漏量，而且預制構件的質量容易保證，預制好的構件也能充分利用渠道停水及灌溉間隙運到現場進行裝配，從而加快施工進度。

然而，混凝土防滲也存在一些缺點，需要設計者結合當地實際考慮是否適合應用。（1）混凝土襯砌板適應凍脹變形的能力比較差；（2）混凝土防滲在缺乏砂石料的地區造價比較高；（3）在高寒地區，混凝土防滲必須采取相應的防凍害措施，因而技術十分復雜。

3、混凝土防滲渠道的結構形式

選擇好恰當的結構形式，是混凝土渠道防滲的基礎環節。防滲渠道的設計要根據灌溉面積、作物布局，并聯系地形、土壤、地下水位等各類自然條件來確定斷面的尺寸。目前，各灌區的防滲渠道一般有梯形、矩形與u型這三種形式，梯形與矩形防滲渠道的特點是施工方便。U型斷面以其良好的整體性能，較高的強度，各部位均勻的受力，及產生裂縫較少，便于管理。混凝土防滲渠道普遍采用單層護面襯砌，厚度為6～12cm，可在防滲體下的橫向或縱向采取增加肋梁、局部加厚或加筋等形式，與混凝土澆成一體，能夠有效地增大強度、防止出現凍脹，并減少裂縫。在混凝土防滲頂部收尾抹面時，可收成內傾為45℃的斜面，從而有效防止渠頂雨水等滲入到渠基，帶走泥沙，造成渠基的破壞，以防止凍脹。

4、混凝土防滲渠道的設計方法

4.1 渠道設計。

4.1.1 確定設計參數。渠道縱比降在渠道設計當中，是影響全局的重要因素，直接關系到控制面積的大小、工程造價的高低及渠道能否保持較好的工作狀況。在選取時，要根據渠道走線與地面坡降，在實地測量之后再綜合確定，要盡量接近地面的坡度。當個別地段坡度較陡時，可采用跌水、陡坡等聯結建筑物來進行調整，分水渠道可隨著流量而逐級減小，縱坡則應逐級加大，渠首高程要與水源相互銜接。渠道邊坡應結合規范和實踐，過大就會增加渠口占地，過小則會加大施工的難度。

4.1.2 確定渠道流速。要根據流量及計算出的設計斷面來計算出渠道流速。流速應當在不沖、不淤的流速之間，這樣才能滿足要求，否則就需要重新選擇設計參數，再重新進行斷面的設計。混凝土防滲渠道的不淤流速，按照經驗公式計算，不沖流速，因為流速過大將不利于引水，而且會對渠道產生沖刷作用。

4.1.3 繪制渠道縱橫斷面圖。在斷面設計完成之后，就要確定渠首頂（底）高程，隨后再根據設計選定的渠道縱比降，明確不同位置處的設計渠頂（底）高程、渠道建筑物位置與高程，并繪出渠道縱橫斷面圖。

4.1.4 伸縮縫。為避免混凝土的熱脹冷縮與地基的不均勻沉降現象對襯砌渠道所造成的破壞，沿渠道每隔數米就要設橫向伸縮縫，縱向則不設伸縮縫。縫型應采用矩型縫，填縫材料的下部采用焦油塑料膠泥，上部則采用水泥瀝青砂漿。

4.1.5 封頂板。在邊坡防滲層頂部，要設置混凝土水平封頂板，且與邊坡混凝土相連接。

4.2 斷面設計。近年來，在進行混凝土防滲渠道建設試點時，筆者曾對不同斷面型式進行比選，理論上通過1.0m3/s以下的較小流量時，不同斷面型式渠道的過水條件即使存在一定差異，但是對實際過水能力的影響卻幾乎可忽略不計。從經濟指標、施工難度等方面綜合比較時，梯形斷面雖然并不具備最優條件，但在綜合指標上卻具有較多的優點。與矩型斷面相比的優勢在于材料用量明顯節約，與U型斷面及其他復合式斷面相比的優勢在于經濟指標相當，但是施工難度卻顯著降低。

4.3 防凍脹設計。為防止凍脹現象的出現，在現澆或預制混凝土板下，可應用換填土體或砂礫料，在襯砌底板和基礎之間設置保溫層等。但是，大部分渠道防止凍脹主要是采取在混凝土中添加防凍劑等措施。此外，在梯形斷面的施工過程中，要嚴格控制回填土質量，以提高渠道土體的密實度。冬季混凝土襯砌渠道則要加強管理，管理部門要合理確定每年的停水與開春引水的時間，以避免渠道出現冰凍期過水現象，防止凍脹的出現。混凝土襯砌渠道一定要在平均氣溫穩定小于0℃前30小時左右停水，并在平均氣溫穩定超過0℃之后的15～30h左右通水。與挖方渠道相鄰的農田或林帶，應當在溫度降低至0℃前的15～30h左右結束灌水。為降低渠基土壤的含水率及地下水位，并防止凍脹造成的破壞，應認真細致地做好以下工作：（1）要修好封頂板；（2）要壓實渠堤頂面，并形成由內向外的斜坡；（3）要修好堤項排水溝與排洪設施；（4）要確保防滲層的施工質量，以提高防滲的效果；（5）要采用具有粘結性與低溫塑性、熱穩定性較好的填縫材料，并填筑好伸縮縫。

5、結語

混凝土渠道的防滲設計是一項多樣化的系統工作，它涉及到方方面面。所以我們必須加強對這一實用型渠道工程的研究，因地制宜地選用適合的設計形式，從而更好地發揮混凝土防滲渠道的作用。