水利工程渠道防滲技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用闡述

邵杰

愛輝區(qū)節(jié)水技術(shù)推廣中心，中國·黑龍江 黑河 164300

1 引言

水利工程具有防洪、灌溉、發(fā)電、航運、抗?jié)车茸饔?，是關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)工程。在國家大力支持下，中國修建了將近10 萬座水壩，庫容面積達到了9000 億m3。由于水利工程的工期長、投資規(guī)模大、施工技術(shù)復(fù)雜、對環(huán)境影響比較大，是一項綜合性的工程。

水利工程在運行過程中，受到自然環(huán)境、自身負荷、施工技術(shù)等因素的影響，導(dǎo)致水利工程建筑出現(xiàn)質(zhì)量問題，威脅水利工程運行的安全性和可靠性。渠道作為水利工程的一部分，渠道的防滲透技術(shù)直接關(guān)系到水利工程蓄水量和泄洪量。因此，必須結(jié)合到水利工程渠道的實際情況，選擇防滲技術(shù)，確保水利工程的質(zhì)量。

2 水利工程渠道防滲透技術(shù)

2.1 高性能混凝土技術(shù)

混凝土是由水泥、水、粗細集料以及添加劑等材料，經(jīng)過攪拌、澆筑、振搗和養(yǎng)護硬化形成的人工復(fù)合材料。由于混凝土本身一種多孔材料，混凝土在硬化過程中，由于水泥水熱化導(dǎo)致收縮裂縫、溫度裂縫、安定性裂縫，造成水利工程滲漏問題，威脅到水利工程的安全性。

高性能混凝土是一種新型的混凝土，與普通的混凝土結(jié)構(gòu)相比，高性能混凝土的自密實性好、水泥水熱化低、強度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以滿足水利工程渠道施工要求。高性能混凝對原材料質(zhì)量、設(shè)計強度、施工工藝要求比較高，需要優(yōu)化混凝土配比，添加外加劑，控制總堿量。混凝土選擇低熱水泥，在水泥中添加粉煤灰、磨細砂渣粉等礦物質(zhì)摻和物，提高混凝土的抗裂性，礦物質(zhì)的添加量不能超過水泥總量的20%，水灰比控制在0.6 左右[1]。還要控制砂石骨料的集配，將16～31.5mm、10～20mm、5～15mm 三種不同規(guī)格的砂石骨料進行搭配，降低砂石骨料的孔隙度，提高混凝土材料的抗?jié)B透性。

根據(jù)混凝土集配強度，控制砂石骨料的等級，強度為C30～C50 混凝土材料的含泥量小于3%，等級小于C30 的混凝土泥土量小于5%。混凝土攪拌的時候，按照砂石、水泥、沙子、添加劑和細骨料的順序進行投放，攪拌時間控制在90s?；炷翝仓r，采用振搗棒對混凝土材料進行振搗，直到澆筑的混凝土材料表面沒有出現(xiàn)浮漿、氣泡。

2.2 瀝青防滲技術(shù)

瀝青防滲技術(shù)是將瀝青材料用于水利工程的渠道護面，達到防滲效果。瀝青防滲技術(shù)可以分為瀝青膜防滲技術(shù)和瀝青混凝土防滲技術(shù)，瀝青膜防滲技術(shù)是將瀝青材料加熱到175～210℃，然后使用噴灑器將瀝青材料均勻地灑在渠道上，形成瀝青膜層，瀝青材料冷卻后在瀝青膜層表面形成一道類似塑料薄膜一樣的保護層，可以有效防止水中的雜質(zhì)、腐蝕物質(zhì)等對渠道的破壞，提高渠道的防滲透性能；瀝青混凝土防滲技術(shù)是將一定級配的礦物質(zhì)、碎石、石屑、砂石、礦物質(zhì)等材料與一定比例的瀝青材料混合在一起攪拌成為混合料[2]。

在攪拌過程中，瀝青和材料中的礦物質(zhì)結(jié)合在一起提高混合料的粘合力，礦物質(zhì)顆粒在瀝青材料表面形成薄膜，起到防滲效果。瀝青防滲漏技術(shù)具有良好的粘結(jié)力和柔性、適應(yīng)性比較好，可以適應(yīng)較大變形不裂縫。水利工程渠道瀝青混凝土防滲采用梯形、弧形底梯形斷面，瀝青混凝土中瀝青的含量在6%～9%，石料占比為35%～50%，砂石占比30%～50%，礦粉占比10%～15%。

2.3 砌石防滲技術(shù)

漿砌渠道是水利工程渠道施工常見的施工方式，將石塊砌筑在渠道兩側(cè)或者底部，達到防滲效果。石料是砌石工程的基礎(chǔ)，石料質(zhì)量直接影響砌石工程的施工質(zhì)量。因此，在施工過程中，必須選擇表面干凈、無風化、無裂縫和缺陷的石料，石料中部厚度大于15cm，單塊種類超過30kg 的材料。砌石用的砂漿具有良好的和易性、流動性、密實性，可以嵌入砌石縫隙中，砌筑過程中，必須按照先鋪砂漿后砌石，石塊分層砌筑，上下錯縫，錯縫距離不能小于10cm，內(nèi)外砌搭，砌塊縫寬控制在2～3cm。

砂漿的攪拌速度與石料的砌筑速度是否相配，達到隨拌隨用的效果。每天砌筑高度不能超過1.2m，砌筑完后需要及時勾縫，勾縫砂漿單獨配置，避免與砌體砂漿混用[3]。勾縫完成后，將砌筑體表面清洗干凈，并用濕潤物體覆蓋21h，并經(jīng)常灑水養(yǎng)護。

3 水利工程渠道防滲技術(shù)的應(yīng)用

宋集屯灌區(qū)位于中國黑河市愛輝區(qū)境內(nèi)，1957年建設(shè)，1959年發(fā)揮效益，是中國愛輝區(qū)最大的灌區(qū)。設(shè)計灌溉面積7.45 萬畝，有效灌溉面積1.8 萬畝（1 畝≈666.67m2），2013年實際水田灌溉面積1.31 畝，采用地表水灌溉，年用水量為789 萬立方米。灌區(qū)干渠長43.6km，經(jīng)過近三年重點縣和節(jié)水增糧項目建設(shè)，渠系水利用系數(shù)達到0.6，灌溉水利用系數(shù)0.5，渠首年引水量0.42 億m3，引水流量3.55m3/s，灌溉保證率為75%，除澇標準5年一遇。灌區(qū)干渠現(xiàn)比較完整段長22.45km；支渠5 條，總長21.15km；斗渠46 條，長34.5km；支溝9 條，長32.65km；斗溝46 條，長57.50km；現(xiàn)有建筑物168 座，工程配套率49%，完好率61%。渠道橫斷尺寸如表1所示。

表1 渠道橫斷面尺寸設(shè)計成果表

宋集屯灌區(qū)土壤均為中壤土，沿渠輸水滲漏量較大，渠道基礎(chǔ)土壤為弱凍脹土，而且防凍抗凍脹保溫板在輸水季節(jié)對混凝土防護板產(chǎn)生一定的浮力作用，影響防護混凝土板的穩(wěn)定性，因此渠道重點采用防滲技術(shù)設(shè)計，滿足高效輸配水要求。

為了減少沿渠水量的滲漏損失，提高渠系水利用率，干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠采取80m 厚混凝土預(yù)制板襯砌，防滲處理采用土工防滲膜[4]。為保證坡面的整體穩(wěn)定性，防止雨水沖刷及人為破壞，防滲體頂部設(shè)置砼封頂，封頂為渠頂平面橫向鋪設(shè)砼板一塊，斗渠、農(nóng)渠寬0.3m，支渠、干渠0.5m。

4 結(jié)語

渠道作為水利工程重要的一部分，渠道的防滲透效果直接影響到水利工程的運行效率和質(zhì)量。在施工過程中，必須結(jié)合到渠道的實際情況，加強渠道的防滲設(shè)計，選擇合適的防滲透技術(shù)，減少渠道的滲透現(xiàn)象，確保水利工程的安全性和可靠性。