渠道防滲施工技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水改造工程中的應(yīng)用

劉 婷

(江西省贛撫平原水利工程管理局，江西 贛撫 330096)

0 引 言

文章所研究的工程為15.2萬hm2灌溉面積的灌區(qū)。該灌區(qū)目前共涉及有2866條為固定渠道，四級，分別為斗渠、干路渠、農(nóng)渠、支路渠，渠道的總長度為3506km。已經(jīng)建成有渠道建筑物10636 座。這些建筑物為1983年建成，使用多年沒有進(jìn)行很好地維護(hù)，建筑物破損很嚴(yán)重。該灌區(qū)地處北方地區(qū)，冬季在-15℃-25℃的室外環(huán)境中，受到凍脹的影響，灌區(qū)的很多建筑物都已經(jīng)出現(xiàn)了不同程度的滲漏現(xiàn)象。渠坡已經(jīng)不再穩(wěn)定，更無法發(fā)揮節(jié)約水資源的功能，導(dǎo)致大量的水資源浪費(fèi)。基于此，灌區(qū)進(jìn)行了渠道防滲施工，通過技術(shù)升級改造以達(dá)到節(jié)約水資源的目標(biāo)。

1 灌區(qū)渠道進(jìn)行防滲漏施工技術(shù)改建的方案

在該灌區(qū)渠道進(jìn)行防滲漏施工技術(shù)改建中，節(jié)水改造是重要的內(nèi)容。為了對該灌區(qū)渠道的滲漏有效解決，在施工中采用了渠道防滲漏技術(shù)措施的同時，還進(jìn)行了抗凍處理，對灌區(qū)渠道的所有線路改建。從現(xiàn)行的灌區(qū)渠道渠道情況來看，干路渠道呈現(xiàn)出梯形，逐漸弧形化；支路渠道逐漸“U” 形化；斗渠和農(nóng)渠也呈現(xiàn)出“U” 形化。各種渠道之間并不是孤立處在的，而是相互之間貫通，相輔相成。要保證渠道切實地發(fā)揮其功能，就要在渠道防滲漏施工的過程中，強(qiáng)化防滲的同時，還要采取抵抗凍脹的處理，通過降低凍脹指數(shù)，使得防滲結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，不會遭到破壞。

從目前的渠道設(shè)計情況來看，渠道建筑物的基墊材料以濕陷性的黃土為主，多年的使用后，基墊材料建筑物已經(jīng)非常穩(wěn)定，但是，由于使用的時間已經(jīng)超過30a，已經(jīng)超過了沉陷變形期差，可以在手工中將基墊作為穩(wěn)定的基礎(chǔ)進(jìn)行合理利用。與新建的渠道相比較，這種設(shè)計的渠道不僅經(jīng)濟(jì)成本不高，而且還不會會農(nóng)田進(jìn)行占用，也不需要支付由于征遷而消耗的費(fèi)用。在渠道設(shè)計中采用梯弧形渠道，在渠道中水流的速度比較均勻，而且流動的速度加快了，具有很強(qiáng)的抗凍能力[1]。當(dāng)進(jìn)入到冬季，技術(shù)不會出現(xiàn)凍脹變形的現(xiàn)象，即便是進(jìn)入到凍脹變形期，也不會出現(xiàn)凍脹不均勻的問題。渠道防滲漏施工的工程量也會相應(yīng)地減少。U 形渠具有良好的水利條件，基礎(chǔ)的地基采用的是濕陷性良好的黃土，可以避免產(chǎn)生不均勻變形的問題。在寒冷環(huán)境下的抗凍能力也會有所增強(qiáng)。這種渠道設(shè)計，平均每km渠道中的水流滲漏損失可以<2.8%，滲漏損失降低了96%，防滲漏的效果良好。

2 灌區(qū)渠道進(jìn)行防滲漏的技術(shù)改造措施

2.1 灌區(qū)渠道的梯弧形渠的技術(shù)改造

灌區(qū)渠道的技術(shù)改造中，對于渠道邊坡的設(shè)計使用了六邊形預(yù)制板襯砌。將渠道原有的基土夯實之后，將防滲漏膜進(jìn)行全面敷設(shè)。敷設(shè)完畢之后，將水泥砂墊層設(shè)置在上面。之后進(jìn)行預(yù)制板護(hù)面堆砌，可以起到隔斷水渠滲水的問題，隨著渠道的含水量降低，就可以使得凍脹發(fā)生率降低，避免大量的水資源流失。

灌區(qū)渠道的梯弧形渠施工中，墊層使用了水泥砂，以對塑料薄膜起到一定的保護(hù)作用，還可以作為防滲體系存在。變換預(yù)制板的設(shè)計是六邊形，這種形狀可以摁釘凍脹期渠道的不均勻變形，使得渠道的整體結(jié)構(gòu)問題難過[2]。

在渠道的底部設(shè)計上所使用的是預(yù)制板，為反拱形，可以避免寒冷的環(huán)境下渠道產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象、凍脹的現(xiàn)象和裂臺的現(xiàn)象。

在對渠道進(jìn)行改建的過程中，應(yīng)用了水力學(xué)理論對4個支路渠道進(jìn)行設(shè)計，還對一水渠的橫截面、二水渠的橫截面和三水渠的橫截面進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)測量結(jié)果顯示，邊坡的系數(shù)為1.25，弧底的 半徑為0.82m。通常而言，在防滲薄膜的使用中，都會選擇厚度為0.22mm的，材質(zhì)為聚乙烯膜。墊層可以鋪設(shè)水泥砂漿2cm。襯砌的邊緣所使用的預(yù)制板為混凝土材料6cm厚，弧底所使用的反拱預(yù)制板為混凝土材料8cm厚。干路渠斷面形式見圖1。

圖1 干路渠斷面形式

2.2 預(yù)制“U”形渠的技術(shù)改造

斗渠和農(nóng)渠的多數(shù)線段普遍沒有進(jìn)行防滲漏設(shè)計，斗渠和農(nóng)渠中的排水環(huán)境非常不好，在渠槽中不僅有很多的污物，而且還雜草叢生，過水能力嚴(yán)重受到影響，由于滲漏而造成的損失是非常嚴(yán)重的。所以需要對斗渠和農(nóng)渠進(jìn)行防滲漏施工。斗渠和農(nóng)渠的防滲漏設(shè)計可以使得渠床的粗糙率降低，提高輸送水的能力[3]。從當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境和水溫環(huán)境角度出發(fā)，斗渠和農(nóng)渠采用了預(yù)制混凝土“U”形槽襯砌斷面。

“U”形槽襯砌斷面的設(shè)計結(jié)構(gòu)比較簡單，消耗的施工時間比較短，具有良好的整體性能，可以獲得非常好的防滲漏效果。“U”形槽襯砌斷面的受力條件也是非常好的。由于施工區(qū)域為北方，冬季非常寒冷，就需要采取防凍脹的處理技術(shù)。當(dāng)“U”形槽在寒冷的環(huán)境下會整體上抬，當(dāng)解凍之后就會整體恢復(fù)原來的位置[4-6]。

對于斗渠和農(nóng)渠的技術(shù)改造中，施工的總長度為32公路，U 型渠槽的開口為12°，23cm的圓弧半徑，U 型渠槽的深度為兩種，即0.5m的深度和0.55m的深度。在進(jìn)行砌筑的過程中所采用的是混凝土C15預(yù)制件，厚度6m，長度0.5m。

3 渠道防滲改建施工中需要遵循的技術(shù)要求

3.1 渠基改建施工的技術(shù)要求

渠道防滲改建工程是對渠道的薄層結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工方，結(jié)構(gòu)整體上沒有很高的強(qiáng)度，所以，需要結(jié)構(gòu)穩(wěn)定之后才可以正常施工。為了穩(wěn)定渠道基礎(chǔ)，就需要對干路渠的渠床采用膜料進(jìn)行防滲處理。在具體的施工中，將渠基范圍的各種雜物清理干凈，包括淤泥、雜草以及腐殖土層都要進(jìn)行清理。將原有渠道的土層夯實后平整處理。斗渠和農(nóng)渠的施工過程中，原渠砌段渠基的土層夯實為原土夯實，對于新建渠道的渠基，對于原土要做好翻夯。干密度要低于1.5g/m3，豎直的深度要>0.5m。

3.2 對于砌體質(zhì)量所提出的技術(shù)要求

由于渠道為北方地區(qū)，冬季寒冷，就需要詳細(xì)分析渠道的破壞程度，如果砌體的混凝土標(biāo)號比較低，就必然會在解凍之后引發(fā)滲漏問題，造成砌體破損。在對渠道進(jìn)行改建的過程中，要求選擇等級 C15的混凝土，抗?jié)B漏的標(biāo)號為S4，抗凍的標(biāo)號為D150。

4 砌縫以及伸縮縫的技術(shù)改造

灌區(qū)的水流中有很多的泥沙，會由此導(dǎo)致襯砌的接縫開裂，導(dǎo)致嚴(yán)重的滲漏。主要表現(xiàn)為兩種滲漏方式，其中的一種為泥水滲漏，另一種是導(dǎo)致襯砌板塌陷而引起滑坡。當(dāng)大量的泥沙在渠道中隨著水流動的時候，就會對凍脹的襯砌板造成破壞。因此，砌縫的處理是否保證質(zhì)量關(guān)乎到渠道的防滲效果。所以，對于襯砌板的接縫處理要予以高度重視[7]。

隨著環(huán)境溫度變化，地基的防滲保護(hù)層會產(chǎn)生變形，在接縫處理中，要求渠道每間隔6m就要設(shè)計一道橫向的伸縮縫，從變形度的角度出發(fā)向縫隙中添加材料。在砌縫以及伸縮縫施工中，填縫的時候要以聚氯乙烯膠泥為主要材料。這種材料在環(huán)境溫度變化的情況下具有良好的變形性能。但環(huán)境溫度降到-12℃--17℃的時候，變形率就會超過150%。如果環(huán)境溫度為20℃以下，就可以最長延伸99mm，而且聚氯乙烯與混凝土搭配，可以增強(qiáng)黏結(jié)力。當(dāng)環(huán)境溫度為0℃的時候，這種黏結(jié)力就會超過1MPa。在砌縫以及伸縮縫的整體施工中，要將接縫處清理干凈，重視制取膠泥的工作，保證膠泥的質(zhì)量，灌縫施工要嚴(yán)格按照程序進(jìn)行[8]。

5 復(fù)合土工膜的技術(shù)改造

復(fù)合土工膜的技術(shù)改造中，鋪膜前要做好平整工作，對土工膜進(jìn)行質(zhì)量檢查之后才可以施工。黏合的過程中，可以采用拼接的方法，也可以使用熱元件焊接。使用膠接法進(jìn)行搭接，為5cm的寬度為7cm的寬度。對熱元件進(jìn)行焊接中，要求疊合的寬度介于1-1.5cm之間。土工膜鋪設(shè)的程序是從上到下。鋪膜的速度要配合填筑保護(hù)層的速度，選用適當(dāng)?shù)墓ぞ哌M(jìn)行鋪設(shè)。

6 混凝土澆筑的技術(shù)改造

混凝土澆筑中要選擇抗酸性的水泥。比如，硅酸鹽水泥的標(biāo)號要超過32.5號，要求水泥的顆粒要堅硬、潔凈，細(xì)度模數(shù)介于2.3-3.0之間。混凝土中的含泥量要<3%。選用粗骨料的時候，要求碎石要質(zhì)地堅硬，顆粒徑為不超過60mm，含泥量不可以超過1%，骨料的直徑超出范圍不可以超出5%。

混凝土澆注中，使用攪拌機(jī)攪拌，用膠輪車將混凝土傳輸?shù)絺}庫。澆筑混凝土的過程中，對于隔塊澆筑的標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格要求，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為2.5MPa，符合這個強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)就可以拆模，還要做好養(yǎng)護(hù)工作。

7 結(jié) 論

綜上所述，在灌區(qū)渠道的防滲漏施工中，采用了防滲漏技術(shù)與抗凍技術(shù)相結(jié)合的措施，將原有的渠道地基和建筑物充分利用起來，施行了梯弧形的斷面設(shè)計，將小型的小型支路渠和斗渠道都設(shè)計為“U”形。對于干路渠的設(shè)計采用了原渠套砌的方案，進(jìn)行弧底梯形斷面設(shè)計，并進(jìn)行防滲漏技術(shù)處理，使得渠道達(dá)到良好的防滲漏效果。渠道的防滲漏施工結(jié)束之后，投入使用中沒有產(chǎn)生寒冷環(huán)境下凍脹變形的問題，灌區(qū)獲得了良好的節(jié)約水資源的效果，獲得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

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