丘陵灌區渠道防滲措施及效果

李學軍，段笑暉，王惠娟

(河南省陸渾水庫管理局,河南 洛陽 471003)

1 陸渾灌區概況

陸渾灌區位于河南省西部淺山丘陵區，現有總干渠、東一干渠、東二干渠、西干渠和灘渠5條干渠，總長277.80 km，設計灌溉面積1.20×105hm2，有效灌溉面積4.36×104hm2。跨黃河、淮河兩大流域。據資料統計，截止2020年底，陸渾灌區輸水60億m3,灌溉農田1.27×106hm2次，增產糧食65億kg，為灌區農業豐收和當地經濟社會發展做出了積極貢獻。

2 渠道節水防滲施工技術

節水配套工程實施前，灌區僅在險工段、填方壩和總干渠部分渠段進行了混凝土襯砌，經過40余年運行，大部分已沉降破碎，對工程的安全運行存在著極大的安全隱患。其余渠段均為土渠,梯形斷面，渠道節水防滲措施較為貧乏，通水灌溉期間水量損失較大。渠道節水防滲施工技術主要涉及渠道標準設計斷面、非渠道標準斷面和矩形斷面3部分。

2.1 渠道標準設計斷面

2.1.1 挖方渠段

節水改造工程渠道標準設計斷面(邊坡坡比為1∶1.75)均采用100 mm厚的C20F100W6混凝土進行全斷面襯砌防滲，坡腳設有350 mm×250 mm齒墻。沿水流方向每隔5 m(總干渠為4.50 m)設一道橫向伸縮縫,渠底兩側內坡腳處及兩側渠坡上分別設一道縱向伸縮縫，縫寬2 cm,縫內采用密度為120±5 kg/m、彈模為1.50±0.50 MPa的低發泡沫板填充。坡面伸縮縫底部鋪設50 cm寬的150 g+0.30 mm+150 g二布一膜復合土工膜防滲，渠底伸縮縫底部鋪設寬65 cm復合土工膜。

該措施很好克服渠道糙率過大和滲水，且穩定性和耐久性好。但施工過程中應注意：渠道沿線分布的巖土體部分具有弱膨脹性，應快挖快襯砌，盡量減少暴露時間，以防渠道邊坡膨縮變形；混凝土板振搗時，應自下而上，并嚴控澆筑溫度和及時養護，否則，容易造成混凝土襯砌板裂縫。

2.1.2 填方渠段

灌區共有308座填方壩，大多數系大兵團作戰、群眾性施工，工程隱患較多。結合通水期間的日常管理記錄，進行地質勘探，組織專家評審，決定是否對填方壩體進行充填灌漿和加高培厚。

渠道采取全斷面鋪設土工膜和混凝土襯砌復合防滲，混凝土襯砌型式同挖方渠道。渠道左堤頂規劃有管理道路，寬5 m，右堤頂寬2.50 m。灌漿孔布置：左堤頂設2排，梅花形布置；右堤頂設1排，沿堤頂中心布置，孔距1.50 m，孔深至壩底以下原狀土內1 m，造孔應保證鉛直，偏斜率不得大于孔深的2%。灌漿前先進行灌漿工藝試驗，按設計布孔、造孔、灌漿，觀測灌漿壓力、吃漿量及泥漿容量、壩體位移和裂縫等，實驗孔≥3個。

充填灌漿一般按照《土壩灌漿技術規范》的要求施工，但規范沒有明確灌漿質量的檢測方法。經過多年實踐，并觀察灌漿后渠道通水運行情況，利用“檢查孔”的方法，控制填方壩灌漿質量。具體步驟為：①檢查孔數量及位置：結合壩體長度、高度和灌漿布孔情況，每座壩布孔≥6個，左右壩布孔均≥3個。為真實、客觀反映灌漿效果，檢查孔的位置除施工方外的其他參建方現場協商隨機確定，但上下游壩肩處必布孔1個。左壩在兩排梅花形灌漿孔中心，右壩在單排2個灌漿孔中間布孔，孔深應小于相鄰原灌漿孔1 m。②檢查孔灌漿：采用與灌漿相同設備，均在設計壓力下灌注與設計同材料同比例漿液，記錄灌漿成果。③當檢查孔灌入量小于原灌漿孔末序灌入量，可認為達到充填灌漿設計目的。否則，應據實分析原因，由施工單位按照設計要求進行復灌后，按1∶3比例重新確定檢查孔的位置，加密進行灌漿檢查，直至滿足設計要求為止。

通過檢查的3座充填灌漿填方壩，在歷次通水期間無任何滲水跡象，排除壩體通水期間穩定隱患，減少管理人員巡查看護頻率。可以將此檢查方法作為檢驗與評定填方壩充填灌漿施工質量補充依據。

2.2 非渠道標準斷面

非渠道標準斷面，又稱為陡坡段，均為石渠段，灌區修建時，因當時施工條件所限，沒有開挖至標準斷面，最長的一段位于東一干渠上段，樁號：1+148.60～1+800，長度為651.40 m。經過實際測量統計，渠道邊坡坡比均在1∶0.75和1∶1之間，且90%以上在1∶0.85和1∶1之間，渠底寬度均大于渠道標準斷面底寬。

渠道清基：清理表層風化、松動碎石和樹木、淤泥等雜物，清基范圍根據渠道設計斷面并結合實際地形地貌進行調整。

測量放線：陡坡段渠首和渠尾各20 m，測量1個斷面；中間渠道，總干渠每隔45 m,其余干渠每隔50 m，在能反映現狀的地方(斷面偏大)測量1個斷面。若與設計不符，由設計單位確認并出具變更施工圖。實踐證明渠道邊坡坡比為1∶0.90和1∶1，不同坡比斷面之間采用平順連接，既經濟又便于工程施工，還能滿足渠道過水能力。

陡坡段節水改造：首先在渠道邊坡巖基較好的適宜位置錨固Φ12 mmHRB400的鋼筋，錨筋長400 mm，伸入巖基300 mm，間距2 m，梅花形布置。若坡面凹凸不平，錨桿間距可根據實際情況進行調整。在伸縮縫位置，預留70 cm間距鋪設復合土工膜，鋪設前先用砂漿找平，且鋼筋網在此斷開。鋼筋網為直徑10 mmHPB235鋼筋，間距200 mm，縱向分節長度與襯砌板一致，橫向伸入渠底襯砌板260 mm。渠底鋪設復合土工膜前用砂漿找平，襯砌C20混凝土厚100 mm，伸縮縫位于距坡腳300 mm處。渠坡襯砌C20混凝土厚150 mm，除伸縮縫位置外，均沒有鋪設土工膜。坡腳不設齒墻，施工順序先渠底、后渠坡，坡面較大坑洞用C15混凝土找平，待混凝土入倉后，先用小型插入式振搗棒振搗，人工平倉，再用平板振動器自下而上振搗2次，確保混凝土密實度和平整度。

渠段若按照標準斷面施工，渠底需要回填，渠坡需要再次開挖，不但增加工程投資，還需要永久性征用土地。而此措施不僅起到防滲效果，還節約工程投資，縮短工期，適用于邊坡較陡的石渠段節水防滲處理。

2.3 矩形渠道

由于受當時條件限制，矩形渠道多處于半山腰且右岸切入山體較深，為漿砌石矩形斷面渠道，所用塊石基本為開山下來的石材，只對底板進行低標號混凝土襯砌。節水防滲改造分為:一是過水斷面較大渠道，二是符合設計的矩形斷面渠道。

2.3.1 過水斷面較大的渠道

拆除原底板襯砌混凝土，對底板及側墻用C20F100W6混凝土進行襯砌。底板清理、修補找平并鋪設土工膜，襯砌厚度為100 mm。側墻設Φ12 mmHRB400錨筋，長400 mm，外露100 mm，間距2 m，梅花型布置，混凝土襯砌厚度為150 mm。渠道每隔5 m設1道橫向伸縮縫，底板兩側和中心各設1道縱向伸縮縫，縫寬20 mm，填縫材料為聚乙烯閉孔泡沫板，迎水面填厚20 mm聚氨酯密封膠。

此種措施可避免大量拆除工程量，合理縮短工期，減少投資，施工方法相對簡單，防滲效果明顯，對渠堤穩定起到加固作用，但在施工過程中應注意事項：邊模高度不超過2 m，分層澆筑混凝土；混凝土按一級骨料配置，充分拌合，入倉用長方形特制漏斗；規劃好振搗位置，嚴格按規劃位置逐個振搗。

2.3.2 符合設計的矩形斷面渠道

這種渠道較短，只占矩形渠道不足10%。首先清除側墻砌石縫隙內松動的勾縫砂漿，用高壓水槍沖洗干凈，用M10砂漿勾縫大致找平，待達到一定齡期后再次清洗。然后全斷面澆筑環氧砂漿，分節長度與漿砌石側墻一致，伸縮縫采用遇水膨脹橡膠止水帶及鋼板相結合的方法處理。橡膠止水帶寬度350 mm，厚度8 mm，外側設6 mm厚鋼板保護，用Φ12螺栓錨固，間距200 mm。環氧砂漿抗壓強度≥50 MPa、抗拉強度≥4.50 MPa、抗滲等級≥1.50 MPa、吸水率≤5.50%、收縮率≤0.20%，厚度≤3 cm，環氧砂漿表面要壓抹平整。最后在環氧砂漿表面涂刷水泥基滲透結晶型防滲涂料，涂刷厚度≥1 mm，涂刷涂料前將基面清理干凈。水泥基滲透結晶型防滲涂料技術指標：抗折強度(7 d)≥2.80 MPa、(28 d)≥3.50 MPa；潮濕基面粘結強度≥1 MPa；抗滲壓力(28 d)≥1.20 MPa；第二次抗滲壓力(56 d)≥0.80 MPa；抗滲壓力比(28 d)≥250%。底板拆除原襯砌混凝土，用C20F100W6混凝土進行襯砌。底板清理、修補找平并鋪設土工膜，襯砌厚度為100 mm。

為防止修補體和結合面粘結層在尚未獲得足夠抗壓強度之前受到損害或早期發育不良，應對修補體進行及時養護。矩形渠道的這種防滲措施，盡管起到防滲效果，但左岸渠堤位于半山腰，處于臨空狀態，對渠堤穩定作用不大。隨著渠道逐漸加大到設計流量，通水時還需投入人力看護，以防渠堤突然潰堤。

3 存在問題與建議

灌區干渠和部分建筑物工程的節水防滲措施已基本完成，效果較為顯著，通水期間管理工作重點已由看護險工段轉為防溺水和科學組織、落實調度計劃、合理分配水資源。但由于資金的限制，仍然存在以下需要解決的問題：一是建筑物存在的結構性變形、損壞未進行徹底解決，如渡槽基礎下沉、槽體側板內傾變形和涵洞局部冒頂、坍塌等；二是支渠和田間配套“最后一公里”，尚未進入實施，其原有節水防滲措施完好率較低；三是矩形渠道左堤穩定性沒有根除；四是大部分填方壩未充填灌漿，仍然存在安全隱患。這些問題必將進一步限制灌區效益的發揮。建議抓住國家加強水利改革發展和灌區現代化改造的良好機遇，進一步完善灌區工程設施體系，盡快補齊工程短板，以提升城市生活、工業和灌溉供水的保證率。

4 結語

節水防滲技術是保障水資源供應的堅實基礎。通過對陸渾灌區節水改造項目實施過程中渠道防滲技術的分析、總結，特別是陡渠段和矩形渠道防滲技術以及對填方壩充填灌漿質量的檢查方法，以期為水利工程建設改造提供節水防滲技術參考。