水利渠道施工中的滲透因素及防滲對策

李新根

(江西省袁惠渠工程管理局，江西 新余 338025)

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水利渠道施工中的滲透因素及防滲對策

李新根

(江西省袁惠渠工程管理局，江西 新余 338025)

水利渠道工程是節水灌溉的重要組成部分。為了提高水利渠道的引水利用率，應該對導致水利渠道工程出現滲透問題的原因進行分析，然后采取多樣化的防滲對策進行處理，以便于更好的提高水利渠道的防滲性能，避免造成水資源的浪費。文章針對水利渠道施工中的滲透因素進行了分析，并提出了水利渠道施工的防滲對策，要求在水利渠道施工之前必須對現場地質環境進行勘察，加強防凍材料改進研究和新型防凍結構的應用，推廣和應用暗管、暗渠，加強對施工材料的管理，同時采用各種先進的防滲施工技術，以便于更好的提高水利渠道的整體防滲性能，進一步的提高水利渠道工程進行效益與社會效益。

水利渠道；滲透因素；防滲對策；防滲技術

0 前 言

水利渠道工程是節水灌溉的重要組成部分。為了提高水利渠道的引水利用率，應該對導致水利渠道工程出現滲透問題的原因進行分析，然后采取多樣化的防滲對策進行處理，以便于更好的提高水利渠道的防滲性能，避免造成水資源的浪費。因此，文章針對水利渠道施工中滲透因素及防滲對策的研究具有非常重要的現實意義。

1 水利渠道施工中的滲透因素分析

1.1 地質問題

我國幅員遼闊，灌區地質環境非常復雜， 不同區域的水文地質狀況不同，如果在進行水利渠道施工之前沒有對現場地質狀況進行勘察，則難以保證水利渠道施工的順利開展，同時難以保證水利渠道的防滲性能，導致滲透問題的發生。

1.2 凍脹問題

水利渠道出現凍脹破壞的原因是凍脹應力分布不均勻，對水利渠道混凝土表面造成破壞，進而導致渠道出現滲透。在一些寒冷地帶，冬天水利渠道停止輸水，混凝土板塊下的積水處于飽和狀態，到和冷空氣相遇時會結冰，抬高混凝土板塊，當氣溫回升后融化成水，導致混凝土板塊下沉，反復多次的上升和下沉，會導致出現混凝土板塊脫硫板縫下滑的問題，對襯砌板造成損壞，導致滲透問題的發生。

同時，土壤凍結后承載力顯著提高，并不會被壓縮，但是當土壤解凍之后，承載力明顯降低，導致水利渠道出現地基變形的問題，很容易破壞襯砌結構，導致渠道出現滲透問題。

1.3 地下水反滲

當灌區在雨雪后或者灌溉后，渠道兩邊的土壤處于飽和狀態，導致地下水位上升，當灌區停止輸水后，會導致地下水位下降，過大的地下水位差，會增大側壓力，向內側擠壓土壤，渠道兩邊土壤中的水會流向渠道地下，導致混凝土板塊位移，對渠道造成破壞產生滲透。

1.4 材料問題

水利渠道最常采用的材料包括膨潤土、石材、土工布、止水材料、混凝土、鋼筋等，其中混凝土原材料的質量直接影響水利渠道工程的整體質量，由于水利渠道施工單位并不重視施工材料的采購和質量檢測，導致許多質量不合格的施工材料進入到施工現場，并且也沒有做好材料的儲存和管理工作，導致材料出現受潮、變質等問題，影響水利渠道的施工質量，導致渠道出現滲透問題[4-6]。

2 水利渠道的防滲對策分析

1)加強地質、環境勘測。不同灌區水文地質狀況不同，這就要求在進行水利渠道施工之前，必須對施工區域的土質環境狀況進行詳細、全面的勘察，根據土質狀況確定合適的防滲方案。

對于北方嚴寒凍土區域，更應該在水利渠道施工之前進行全面、細致的勘察，觀察和分析區域土壤凍結、消融的常規時間，并在特定的時間對土壤的滲透狀況進行重新檢查，并制定針對性的防滲方案，這對于提高水利渠道的防滲性能和穩定性具有至關重要的作用。

2)加強防凍材料的改良研究和新型防凍結構的應用。水利渠道采用的傳統防凍材料包括膠結材料、膨脹蛭石、巖棉以及珍珠巖等。

現階段，高分子聚合物以其獨特的優勢被廣泛的應用在保溫材料研究和制作中，在很大程度上提高了傳統防凍材料的保溫性能。研究人員通過對防凍材料的性能、造價以及結構等方面進行改造和優化，顯著的提高其保溫性能，被重新應用在水利渠道防凍施工中。

我國自20世紀60年代開始研發和應用新型的防凍結構，現階段應用廣泛的防凍結構包括楔形板、中部加厚板、肋梁板、空心板等，并且在實踐應用的過程中獲得了良好的防凍效果。

此外，雖然國外的各種防凍結構具有良好的防凍效果，但是造價相對較高，并不適合在我國大面積的推廣和應用，這就要求科研人員應該借鑒國內外的先進經驗，以此設計出符合我國國情的水利渠道防凍新結構[7-9]。

3)暗管、暗渠的研究和應用。暗管和暗渠在解決水利渠道滲透問題方面具有巨大的優勢，通過將管道埋在凍土層以下，就能夠解決凍土對水利渠道造成的不良影響，并且在暗管和暗渠中輸水，引水利用率能夠達到95%，具有非常強的適應能力，無論是在耕地、草原，還是在高山，都可以在地下修建暗渠，既能夠節省水資源，又能夠節省土地資源，同時還未農業灌溉提供很大便利。

暗管和暗渠的修建費用相對較高，在發達國家具有廣泛的應用，但是在我國的應用范圍有限。同時，因為暗管和暗渠的耐久性強，使用年限長達30a之久，具有非常高的研究價值，我國應該進一步的加強對暗管和暗渠的研究，以便于更好的提高我國水利渠道的防滲水平[10-11]。

4)加強對施工材料的質量管理。水利渠道施工單位應該加強對施工材料的質量管理，具體包括以下幾個方面：在運輸和儲存材料時，應該嚴格的按照相關規定進行，例如，水泥和鋼筋材料禁止存放在潮濕環境中，防止水泥遇水變質和鋼筋銹蝕，保持儲存環境的干燥性和通風性，同時還應該按照水泥的種類進行分開放置，水泥和墻邊、地面應該保持30cm左右的距離；負責材料采購和供應的部門，應該對進場的所有原材料進行檢查和驗收，同時創建取樣送檢制度，檢驗合格之后才允許進入施工現場，不合格的材料應該及時的進行處理[12]。

5)采用多樣化的防滲技術。現階段，水利渠道防滲施工技術眾多，并且各具優缺點，在實際應用的過程中應該根據區域的實際狀況采用合適的防滲技術，具體包括以下幾個方面：

2.1 瀝青混凝土防滲技術

瀝青混凝土防滲技術是將瀝青、碎石和砂加熱后攪拌，并壓實成混合材料，具有良好的防滲性能，并且造價和混凝土接近，主要應用于北方水利渠道工程。瀝青混凝土防滲技術有點在于穩定性好、耐久性好、防滲效果好、使用壽命長。缺點在于材料源少，價格較高，并且在高溫下會產生一定的有害氣體。

瀝青混凝土防滲技術常用的結構包括兩種，無整平膠結層防滲結構如圖1所示、有整平膠結層防滲結構如圖2所示。對于有整平膠結層防滲結構，熱穩定系數必須超過4.5，滲漏系數超過0.001cm/s，該種防滲結構更適合于巖石地基；對于無整平膠結層防滲結構，水穩定系數必須超過0.9，斜坡流淌值不能超過0.8mm，滲透系數小于1×10-7cm/s，孔隙率小于4%，該種滲透結構更加適用于土質地基。

2.2 膜料防滲技術

膜料防滲是近幾年新興的一種防滲技術，膜料防滲技術中應用最廣泛的兩種技術為塑料防滲技術和土工膜防滲技術[13]。對于塑料防滲技術，塑料薄膜防滲技術被廣泛的應用在國內外渠道防滲施工工程，將塑料薄膜均勻的攤鋪在渠床上，以此達到防滲的效果，塑料薄膜防滲技術的優點在于防滲效果好、耐腐蝕性能強、質量輕、施工簡單、成本低、運輸方便等，是目前最經濟、最實用的防滲技術，缺點在于使用壽命短，需要采用埋藏鋪設方式，占地面積相對較大；對于土工膜防滲技術，土工膜防滲技術是水利渠道工程應用廣泛的另一種防滲技術，由高分子聚合物加工形成的土工膜，具有良好的防滲性能，滲透系數介于10～14，厚度通常控制在0.1～0.4mm，可以將土工膜當做一種不透水的材料，土工膜防滲技術的優點在于良好的穩定適應性、定性效果良好、抗裂和抗裂性能良好、表面光滑、質量輕、耐腐蝕性能好、無毒、防滲性能良好、施工方便、成本較低、工期較短以及耐久性良好等，缺點在于使用年限相對較短。

圖1 無整平膠結層防滲結構圖

圖2 有整平膠結層防滲結構圖

2.3 砌石防滲技術

砌石防滲技術是把石料鋪設在渠道表面，形成石料防滲層，以此提高水利渠道的防滲性能。在進行砌石防滲施工之前應該將水利渠道清理干凈，然后把砂漿墊層攤鋪在水利渠道表面，將石塊安放在砂漿墊層上，采用碎石將出現的空隙填補完全。在進行塊石砌筑施工時應該嚴格的控制厚度，通常將厚度控制在20～40cm，同時還應該將片石襯砌厚度控制在15cm左右，并采用水泥砂漿對勾縫進行處理。根據實踐經驗表明，砌石防滲技術的材料源廣，成本相對較低，能夠顯著的提高水利渠道的防滲性能，同時還能夠提高水利渠道的防凍能力。

3 結 語

總之，我國對水利渠道施工技術的要求不斷的提高，要求水利渠道在施工的過程中必須重視渠道防滲施工，采用各種先進、有效的防滲對策，不斷的提高水利渠道的防滲性能和運水效率。但是，導致水利渠道施工出現滲透問題的因素相對較多，如地質問題、凍脹問題、地下水反滲以及材料問題等，增加了水利渠道防滲施工難度，這就要求在水利渠道施工之前必須對現場地質環境進行勘察，加強防凍材料改進研究和新型防凍結構的應用，推廣和應用暗管、暗渠，加強對施工材料的管理，同時采用各種先進的防滲施工技術，以便于更好的提高水利渠道的整體防滲性能，進一步的提高水利渠道工程進行效益與社會效益。

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TV672；TV223.4

B

1007-7596(2016)08-0048-03

2016-07-22

王新穎(1981-)，女，遼寧錦州人，工程師，研究方向為防汛抗旱、 水環境、水文水資源、水土保持等。