水利工程渠道防滲技術

羅 輝

（歐陽海灌區水利水電工程管理局，湖南 耒陽 421800）

1.我國渠道防滲技術研究與進展

1.1 防凍脹措施

我國有多種多樣的氣候，西北部屬于溫帶大陸性氣候，冬季嚴寒，日溫差較大，若防滲措施不到位，渠道極易受到嚴重的凍脹問題困擾。針對此問題，20世紀70年代以來，相關科研人員立足于大量的渠道凍脹破壞試驗及渠道抗滲抗凍試驗，改變了傳統的“抗凍脹”設計觀點，提出了“適應消減凍脹”的思想。該思想依據大量試驗得出的計算凍脹量和凍結深度的公式，將不同凍脹量劃分為不同的等級，按照對應等級選擇與之匹配適應的消減凍脹措施，此項舉措取得了良好的效果。現階段，我國采取的渠道抗滲抗凍脹措施可歸納為兩個方面：一是根據當地地質水文條件選擇合理的襯砌材料與斷面形式。將梯形坡角改成弧形，使渠道受力更為均勻，減小集中應力，可以較好地與凍脹變形相適應。

1.2 襯砌結構形式及施工技術

在渠道防滲施工技術方面，我國目前仍以低效率、施工質量主要由施工人員水平高低來決定的人工施工為主，但我國渠道機械化施工程度正在逐步提高，技術也日趨成熟。

2.水利渠道的特點以及渠道滲漏的主要原因

2.1 水利渠道的特點

灌溉的水源獲取過程一般較為艱難，主要是因為遠離合適的灌溉區，而可利用的多為山澗水或河湖水，致使渠道修建依山進行，沿途山勢陡峭、阡陌縱橫，甚至要橫穿山間公路。綜合這些特點，最終導致水利施工進程開展困難。渠道開挖工程量大、挖掘障礙多，且一般挖掘無法采用機械，增加渠道開挖附屬物的同時，抬高了工程整體造價，導致渠道工程資金超額較多。因此，必須重視渠道附屬建筑物的建設，例如隧洞、導虹吸管以及水渡槽等。

2.2 水利渠道滲漏原因

2.2.1 生物破壞。水利渠道一般經過老鼠、螞蟻以及野雞等動物的洞穴，這些洞穴即使在初期被合理破壞，但在渠道的使用中依舊會“卷土重來”，因此容易出現滲漏通道。在雨水較多的汛期，河道水位漸高，動物活動后的沉積物被積水沖落，造成渠道滲漏。有些洞口的結構較為密閉和堅固，滲水現象輕微，但在長時間的滲水作用下，“滴水穿石”的現象終究會出現。小型的滲漏點擴大轉變為形態可觀的滲透口，形成渠道漏洞，致使水利渠道內部管涌、滲漏現象嚴重，甚至導致渠道整體變形坍塌。

2.2.2 地質原因。在水利渠道的修建過程中，因施工條件苛刻，需要依據具體地勢修建。筑渠用土一般就地取材，但水渠干線沿途分布的土質大部分為沙土或砂礫石土，此類型土黏結性較差，抗水性不能滿足筑渠要求，在使用時很難被碾壓密實。因此渠道的整體質量就會受到嚴重的影響，經過長時間的使用、修繕和浸泡，最終會導致渠道發生滲漏。

2.2.3 施工質量原因。水利渠道的施工周期短，迫于施工進度壓力，當地各級水利行政管理部門有意加快施工進程，忽視了水利渠道長度長、修筑時間長、渠道支路多的特點，最終導致施工水平和渠道質量較低。因此僅關注施工進度是不合理的，會為后期水渠使用帶來安全隱患。例如渠道整體結構會出現較多空隙，主要是因為渠道分段接頭位置細節處理不到位，存在連接不牢固和連接不充分的現象；渠道地基底部雜物清理不徹底（雜物一般指的是松土、雜草及腐爛的樹根），渠道修筑初期的材料收集混雜，經常會在材料中發現廢棄水泥編制袋、腐爛的樹干等雜物，這些雜物會在渠道長期使用中繼續腐爛，最終導致堤身孔洞的形成。

2.2.4 人為破壞。渠道修筑的實際過程一般會貫穿在地里行間，縱橫交錯的形態較為常見。渠道內農民活動較為頻繁，尤其是在田埂修筑時期。渠道修筑用土取材困難，人們修筑田埂時會在渠堤坡腳處直接取土，使渠道坡腳處出現較多條帶狀失土坑洞，導致渠道表面防滲層的有效性下降，在減弱渠道抗壓抗擠能力的同時，嚴重降低了渠道的安全性，雨季汛期可能會發生比較嚴重的事故。

3.渠道防滲技術在水利中的具體應用

渠道防滲技術的應用目的是減少渠道輸水時的水流損失，節約利用水資源，并通過減弱渠道滲漏提升渠道整體輸水利用率。在水利修筑中，明確各級渠道之間的連接關系，對其使用合理的防滲透技術，可以從整體上優化水利的建設質量。

3.1 防滲漏結構的具體結構形式

現階段水利工程中，渠道的結構多為矩形斷面，一些農村居民土法挖掘的渠道為梯形。另外，近些年新出現的渠道挖掘技術中，可將渠道斷面做成微梯形，渠道側墻坡度比值范圍是1∶0.2～1∶0.05的梯形。這種類型的渠道形式在的水利建設中同樣適用，其優勢是可在不增加開挖量的同時，維持砌體的穩定性，并且可以做到有效減少防漏現象。

3.2 防滲漏材料的合理選擇與使用

水利工程開展已久，總結其相關經驗可為其他相關水利建設提供重要參考。在各類渠道防滲工程中，應用的材料有混凝土、漿砌塊石、水泥砂漿以及漿砌毛條石。

3.2.1 混凝土防滲漏。在渠道修筑中，由于內部環境變化復雜、修筑地形條件惡劣且后續管理困難，因此一般使用混凝土防滲技術。該技術除了具有環境適應性好、氣候適應性強以及管理、清理便利的特點外，其渠道整體強度較高，渠道內部表面光滑，有利于水流通過，可減少糙面阻抗，整體防滲漏效果較好。該技術在地形條件較為復雜的應用廣泛，可有效減弱渠道的滲漏現象，但混凝土一旦成型就很難再做形式上的調整，因此該防滲漏技術的變形適應性差。特別是在一些缺少砂石修筑材料的，使用該技術會使修筑渠道的成本整體升高。

混凝土防滲漏技術可分為現澆和預制，其各自的優點不同，適應性各異。現澆混凝土防滲漏技術因其耐用度高、壽命長以及整體防滲漏效果好的優點，應用較為廣泛，該技術可減少85%以上的滲漏損失。現澆防滲漏形式主要有以下幾種類型。

第1種類型，在土渠挖掘完成后，在其中直接澆筑混凝土形成渠道內部保護板。混凝土澆筑過程往往一次性完成澆筑，各部分凝固時間不一致，容易造成混凝土應力不均勻，表面出現平板裂縫，后期滲漏處理效果差。

第2種類型，在漿砌塊石表面澆筑混凝土，這種防漏技術依托于原有的漿砌石渠道，在石道補修防漏時應用較多，防漏效果明顯，耐用度高。

第3種類型類似于第2種類型，只是澆筑的基礎是干砌塊石渠道。

第4種類型，在漿砌河卵石渠道中進行現澆防漏。需要注意的是，后3種澆筑形式均需要就地取材。

3.2.2 水泥砂漿防滲漏。水泥砂漿防漏是我國農村較為常見的防滲漏方法之一。主要形式是在漿砌塊石的渠道內側墻壁上使用混合比例為1∶2的水泥砂漿抹平渠道表面。由于當時人們的生活水平不高，沒有其他修筑材料，技術認知不足，再加上該防滲漏技術操作簡單、成本低的特點，因此應用廣泛。由于水泥砂漿涂抹的表面應力承受能力差，收縮率高，容易出現干縮裂縫，影響整體防滲效果，降低了渠道的耐用性，其壽命普遍偏低。另外，該形式的渠道以前經常使用在農村田間菜園的灌溉中，一般距村落較近，村民特別是孩童時常腳踏其上肆意玩耍，破壞了渠道結構的穩定性。目前，村落菜園逐漸消失，再加上其各項缺點，已經較少應用該技術。

3.2.3 漿砌毛條石防滲漏。漿砌毛條石防滲漏方法的應用條件較為特殊，一般應用于深山渠道修筑中。由于取材條件的限制，砂石、水泥等材料無法運輸，為了強化渠道防滲漏性能，往往依靠當地群眾手工打磨合適的石料，開鑿成條狀石修筑防漏。這種防滲方式的效果較好，但需用到較多的人力，并且取材過程緩慢，因此不便于大規模使用。

3.3 具體施工技術

渠道一般修筑在山間或其他不利于機械設備使用的地形環境中，人工施工較為方便。在渠道滲漏技術施工過程中，雖然少數地區已經可以使用半機械化施工，但人工施工依舊是主要形式。一些灌溉區的混凝土防滲渠道主要為矩形斷面，在澆筑側面墻體時必須使用立模開展作業。其中，使用的模板材質主要是木質和鋼質，大多數的小型灌溉區域渠道施工應用的是木質模型。

3.4 伸縮縫的處理

施工時，伸縮縫的填料一般為瀝青杉木條，將其與混凝土澆筑在一起。通過大量的澆筑實踐可以看出，瀝青杉木條制作的伸縮縫材料一般在腐爛之后會直接出現滲漏孔洞，逐漸擴大成為滲漏渠道，最終造成渠道結構失衡。因此伸縮縫的材料應盡量使用鋁質。