農田水利工程中防滲渠道施工技術研究

摘 要：圍繞農田水利工程中防滲渠道施工技術展開研究，分析了渠道滲漏的原因，探討了土料防滲、渠道斷面防滲、混凝土防滲、混漿砌石防滲等常見渠道防滲工藝，深入闡述了這些技術的特點。通過對防滲渠道施工技術的綜合分析，提出了在農田水利工程建設中選擇合適的防滲渠道施工技術的建議，以期為我國農業發展提供技術支持。

關鍵詞：防滲渠道；土料防滲；渠道斷面設計

中圖分類號：S277 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2024）3-146-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.03.035

0 引言

隨著我國農田水利工程的不斷發展，渠道滲漏問題成為影響農業灌溉效果和水資源利用效率的主要因素。農業灌溉對水資源的需求極為顯著。渠道滲漏既影響農業灌溉，也是對水資源的浪費。因此，研究農田水利工程中防滲渠道施工技術對我國農業發展具有重要意義。

1 農田水利工程發生渠道滲漏的原因

1.1 施工不當

農田水利工程中的渠道滲漏是一種常見問題，施工不當是導致渠道滲漏的重要原因。如果選用的土料、混凝土、混漿砌石等防滲材料質量不達標，或未能按工程要求合理搭配，就容易在施工完成后出現滲漏問題。土料含水量、混凝土澆筑均勻度、混漿砌石攪拌時間等都是關鍵因素，若對此忽視，可能會引發渠道滲漏。施工工藝的不當操作也是造成渠道滲漏的重要原因。例如，在混凝土澆筑時未能一次性完成，留下拼接縫，就容易形成滲漏通道。在混漿砌石過程中，如果未按規范處理砂漿滲水或離析情況，或在砌石過程中未能及時處理縫隙，都會增加渠道滲漏風險。施工人員的不規范操作可能導致防滲結構的疏漏，使其無法有效抵御地下水侵蝕。施工現場環境管理不善也會對渠道的防滲漏性能產生直接影響。例如，施工現場未能及時清理雜物，導致土料中存在草根、樹皮等雜質，會在后期造成防滲結構破損或失效。同時，施工現場的濕度、溫度控制不當也可能影響混凝土凝固時間，使其無法達到預期的抗滲性能。施工管理與監督環節的不到位也是施工不當的表現。缺乏有效的施工計劃、工藝流程控制和施工人員培訓，可能導致施工現場混亂、操作失誤，從而增加渠道滲漏的風險。如果施工過程中未能及時發現和糾正問題，渠道的防滲性能將難以得到有效保障。突發的天氣變化、自然災害等外界環境因素，也可能導致施工不當。惡劣的天氣條件可能使混凝土的澆筑過程受到干擾，影響其凝固質量。同時，地震、泥石流等自然災害也可能對渠道結構造成破壞，進而引發滲漏問題。

1.2 土壤影響

土壤的特性和質地對農田水利工程中渠道的防滲性能有重要影響，土壤的化學成分、顆粒分布、含水量等因素，都可能影響渠道結構的穩定性和抗滲能力。土壤酸堿性是農田水利工程建設中影響渠道防滲性能的重要因素。土壤中的酸性物質或堿性物質對渠道有一定的腐蝕作用，特別是酸性土壤，會導致混凝土表面破損和滲漏通道形成，從而降低渠道的抗滲性能。土壤顆粒的大小和分布狀況也會影響渠道表面的穩定性。土壤顆粒分布不均勻、含較大顆粒或存在過多的細顆粒，會導致渠道表面不平整，增加渠道滲漏風險。此外，顆粒分布不均勻會使土壤容易受到外界環境溫度變化的影響，進而引發土壤凍脹等問題，增加渠道滲漏的可能性。土壤含水量是農田水利工程中影響渠道防滲性能的關鍵因素。在一些地區，由于氣候或地形的影響，土壤中水分較多［1］。若土壤中水分過多，在溫度發生劇烈變化時，土壤可能會發生凍脹現象，對混凝土結構產生沖擊，可能會造成渠道滲漏。土壤的排水性能直接關系到農田水利工程中渠道的抗滲性。在一些排水性能較差的土地上，雨水或灌溉水可能在渠道附近滯留，導致土壤過濕。這種情況不僅會增加渠道滲漏的風險，還會引發土壤的流失和侵蝕，影響整個水利工程的穩定性。土壤中的有機質和雜質也是影響渠道防滲性能的因素，過多的有機質和雜質可能導致土壤松散性增加，使得渠道結構易發生變形和滲漏。

1.3 不重視維護

在農田水利工程中，渠道的穩定性直接關系到農業灌溉的效果和水資源的有效利用。然而，渠道維護工作卻往往被忽視，導致渠道滲漏問題逐漸加劇。施工單位在完成渠道建設后，往往對工程的后續維護工作缺乏足夠重視。渠道經過一段時間的使用，可能會出現裂縫、滲漏等問題，但施工單位沒有建立健全的維護機制，忽視及時發現和解決問題的重要性，使渠道表面的縫隙逐漸擴大，最終導致滲漏問題加劇。由于施工單位對維護工作的投入不足，導致渠道在使用過程中可能存在的質量問題未能及時得到有效處理，渠道可能因地勢變化、材料老化等原因出現問題，但如果沒有專業的維護人員進行檢查和修復，這些問題將逐漸積累，進而加快渠道的滲漏速度。由于對渠道疏于管理，一些可能影響渠道穩定性的因素，如植被生長、渠底泥沙淤積等，未能得到及時處理，可能使渠道的截面形狀發生變化，增加水流對渠道結構的沖擊，加劇渠道滲漏問題。

2 防滲渠道施工常見技術

2.1 土料防滲技術

土料防滲技術是一種廣泛應用于農田水利工程的防滲手段，其主要特點在于使用當地土壤材料，通過就地取材的方式降低了運輸成本，提高了工程的經濟性。然而，在土料防滲技術的應用中，仍須充分考慮土壤特性、施工工藝和后期維護，以確保防滲效果和工程的可持續性。土料防滲技術的核心在于選擇適宜的土壤材料，確保渠道的抗滲性和穩定性。以葉爾羌河平原為例，其土壤類型復雜，以中壤和砂壤為主（土壤調查分析顯示，該地區土壤具有熟化程度高、土層深厚、保水保肥能力強等特點），適宜用于土料防滲，其pH值、水溶性總鹽、有機質含量等土壤理化指標也符合土料防滲的要求。施工前進行表面清潔，有助于提高土料渠道的附著性和穩定性。進行表面清潔時，先使用機械設備清理表面，去除大塊障礙物和殘留物；再進行人工清理，清除表層的草根、樹皮等有機雜質；最后對土壤表層進行平整，確保施工的基礎面平坦牢固。同時，土料的處理對渠道的抗滲性和穩定性也非常重要。在處理土料時，需要將表層土料進行機械粉碎，然后通過篩網進行過篩，去除較大顆粒，清理土料中的樹皮、根系等有機雜質，防止對后期工程產生不利影響。土料的含水量對渠道的施工過程和后期性能也有直接的影響。根據具體工程需求，土料的含水率通常在10%～20%。在濕拌時，攪拌時間一般不宜少于15 min，以確保土料充分吸水。在土料防滲技術中，分層鋪設是一個至關重要的環節。首先，需將精心調配的土料均勻地鋪設在已經清理干凈的渠道基底之上。接著，利用輥壓或振動裝置對鋪設的土料進行壓實處理，以確保各層土料之間緊密結合，形成穩固的整體結構。在采用分層鋪設的方式時，每一層土料的鋪設都需等待上一層土料完全固化后進行，以此保證每層土料都能發揮最大的防滲效果，從而確保整個渠道的穩定性和安全性。施工完成后，需要進行適當的防護與保養，以確保其長期穩定運行。濕法養護，即進行人工灑水或利用水泵配水車抽水養護，是常見的保養手段。濕法養護有助于防止土料渠道表面裂縫、破損等問題的發生，以確保工程質量。土料防滲技術的優勢在于經濟性較高、易操作，適用于氣候溫和、水流速度較低的地區。然而，由于土料防滲層對水流速度的限制，以及在寒冷地區需要增設保護層的限制，其應用范圍受到一定的局限。

2.2 斷面設計防滲技術

合理的渠道斷面設計是提高農田水利工程防滲性能的關鍵。在進行斷面設計時，需要考慮地形地勢、土質特性、水流速度等因素，以達到最佳的防滲效果。在渠道斷面設計初期，應進行地形地勢和土質調查，通過精確的測量和調查，獲取地表高程、地形起伏等信息，詳細了解土壤類型、質地、含水率等特性，為后續設計提供基礎數據。例如，通過采集土壤樣本并進行實驗室測試，獲取土壤的透水性、抗滲性等參數。合理的水深與河寬比例對渠道的防滲效果非常重要。設計人員應根據施工地土質和地形，通過公式計算得出水深與河寬的最佳比例。在斷面設計中，設計人員應根據當地機電排灌標準等規范，對設計參數進行校對，確保其符合實際應用需求。標準化的斷面設計有助于提高施工效率和工程的整體質量。渠道的坡度和水流速度是斷面設計中的關鍵因素。合理選擇坡度，使其與水流速度相匹配，可減小水流對渠道的沖刷。一般情況下，坡度的控制范圍一般在1‰～5‰，流速控制在0.5～1.0 m/s。為防止溫度變化引起的渠道開裂，應合理設置伸縮縫的位置和間距。

2.3 混凝土防滲技術

混凝土防滲技術是農田水利工程中常用的高效防滲手段。混凝土以其優越的物理性能和耐久性成為農田水利工程防滲的重要選擇。混凝土在農田水利工程中的應用廣泛，其主要優勢在于具備良好的防沖擊性、高經濟性和較長的使用年限，特別是梯形混凝土防滲渠道，為工程提供了標準化和可靠的方案。在實際施工中，支架、模板、素混凝土等材料的質量直接關系到工程的穩定性和使用壽命。通常采用組合式普通鋼模板和木模板。這些模板需要具備足夠的強度、剛度和穩定性，以確保混凝土澆筑后表面光滑平整，且模板的拼接處緊密無縫。模板的安裝必須按照設計圖紙測量放樣；非承重側面模板在達到50%強度后方可拆卸，承重模板一側則須強度在70%以上方可拆卸，對于梁、板、柱等工程結構，拆模前的強度要達到100%。混漿振搗是確保混凝土密實性的重要步驟。一般采用平板振搗器，振動時間通常在20～30 s。在混凝土澆筑的不同階段，須分層進行混漿振搗。混凝土攪拌可以使用0.4 m3自落式拌和機，拌和時間應根據坍落度確定，一般不宜少于1.5 min。為確保混凝土質量，澆筑時間不宜超過45 min。混凝土溫度的控制是保障混凝土強度和性能的關鍵。一般要求混凝土溫度控制在15 ℃左右，在外界氣溫超過30 ℃時，須采取措施控制出倉溫度。混凝土運輸若采用機動小翻斗車，則要確保車廂嚴密，將砂漿損失控制在1%以內。混凝土澆筑完成后，宜采用濕法養護方式，即人工灑水或水泵配水車抽水養護。為確保混凝土的耐久性，養護時間通常不少于兩周。

2.4 混漿砌石防滲技術

混漿砌石防滲技術是一種在農田水利工程中廣泛應用的防滲技術，利用機械設備攪拌砂漿，用其建設具有優異防滲性能的砌石結構。該技術的獨特之處在于其高效的施工速度和相對較短的使用時間窗口。然而，混漿砌石防滲技術在應用中也面臨一系列挑戰，如對攪拌時間的把握、砂漿凝固導致無法使用等問題。在選擇砂石材料時，必須根據實際地質情況進行合理選材。具有良好防滲性能的混漿砌石結構需要高質量的原材料。以阿爾斯蘭巴格鄉烽火臺砂石料場為例，該料場的砂礫石儲量豐富，粒徑分布適中，可為農田水利工程提供可靠的砂石資源。混漿砌石技術的操作時長一般在3～5 h，攪拌混漿的時間通常在3～5 min［2］。這就要求施工人員必須在砂漿攪拌完成后迅速投入施工，以確保混漿砌石結構的穩固性。砂漿一旦凝固，就無法繼續使用，因此對攪拌設備和操作的高效性要求極高。在實際砌筑過程中，對基底混漿的處理至關重要。每一層石塊砌筑前，都需要進行二次攪拌處理，以保證基底混漿的均勻性。選擇平面石料作為角石，有助于確保基底平整；在底層填充中使用具有較大面積的石料，可以保證其均勻地接觸地基［3］。為防止渠道表面出現縫隙，施工人員須手工使用小石子填滿縫隙；在石塊砌筑到3層以上時，應避免石塊之間的直接接觸。為確保石塊砌筑的良好效果，需要在達到設計要求的砌筑厚度后，確保總體灰縫鋪設完整。施工過程中的分層施工和一次性找平，以及灰縫厚度和錯峰距離的控制，都直接關系到混漿砌石防滲結構的質量和性能。在長期使用中，為了應對地質環境的變化，還需要定期對混漿砌石結構進行維護，包括對渠道表面的檢查與修復，以及對可能出現的裂縫、破損等問題的處理。科學合理的維護可以延長混漿砌石結構的使用壽命，保障農田水利工程的長期穩定運行。混漿砌石防滲技術的廣泛應用，為農田水利工程提供了一種經濟高效的防滲選擇。

3 農田水利工程中防滲渠道施工流程

農田水利工程中常見的渠道類型包括矩形斷面渠道和梯形斷面渠道，防滲渠道工藝的主要優勢在于不增加開挖量，同時提高了砌體和防滲穩定性。防滲渠道施工流程的設計須根據當地環境情況，對工程量、施工周期、環境保護措施等進行詳細設計。

3.1 斷面設計

在農田水利工程中，防滲渠道施工的第一步是進行斷面設計。斷面設計的關鍵在于確定渠道的水深、底寬、上寬等參數，確保渠道能夠有效傳輸水流，同時滿足防滲要求。設計過程中，工作人員通過相關公式計算得出渠道的水深，并應考慮土壤的滲透性和工程的具體需求。水深的合理設計是防滲渠道工程成功的基礎，需要考慮渠水流量、土質情況和周邊環境等因素，根據計算得到的水深，再結合實地測量等手段，確定渠道的底寬和上寬，從而保證渠道的穩定性和通水性。在斷面設計中，寬深比是一個關鍵參數，直接影響渠道的穩定性和渠底流速。合理的寬深比設計，可減小水流對渠道底部的沖刷，降低水流速度，從而達到防滲效果。同時，斷面設計還需要符合土壤力學和水流力學的基本原理。

3.2 渠道放樣

在進行渠道放樣時，須緊密結合勘測數據和設計要求，以確保渠道幾何形狀和尺寸與設計方案一致。根據設計圖紙和相關測量數據，在實地勘測的基礎上確定渠道的起點和終點，標明關鍵控制點。控制點的準確測量是確保渠道形狀規整的關鍵，可利用全站儀提高放樣精度。確定了關鍵控制點后，進行逐點的放樣操作，包括標桿設置和高程測量，以確保施工過程中的高程控制準確無誤。放樣還須根據設計要求進行坡度和曲線的標定，確保渠道在水流作用下既能保持穩定，又能達到防滲效果。在現代工程中，渠道放樣通常使用計算機輔助設計技術，通過數字化手段精準地完成放樣工作。

3.3 基底夯實

工作人員應對渠床中存在的樹根、淤泥等雜質進行清理，以確保基底表面整潔。一般采用蛙式打夯機進行基底的夯實處理。蛙式打夯機通過振動錘頭使土壤顆粒緊密結合，可增加土壤密實度，提高土壤承載能力，減小土壤孔隙，從而減少水分滲透［4］。夯實過程須遵守相關規范，以確保整個基底都得到均勻的夯實，不能出現夯實不到位或遺漏的情況。

3.4 土方施工

土方施工是農田水利工程中防滲渠道施工的關鍵環節，直接影響渠道防滲效果。對于需要填方的區段，施工人員需要進行基底的清理工作，包括清除基底中可能殘留的樹根、淤泥等雜質，以確保基底表面平整。接著，采用分層夯打的方法進行土方填筑。分層夯實有助于提高土壤密實度，增加其承載能力，降低水分滲透的風險。對于需要挖方的區段，需要根據設計要求預留一定厚度的土方，然后實施夯實操作，以確保土方的密實度和平整度。挖方施工同樣需要分層進行。在土方施工中，施工人員要根據實際情況靈活運用挖掘機、裝載機等機械設備，以提高施工效率。合理的土方施工不僅能滿足設計要求，還可減少渠道開挖和填筑的不必要工作，從而提高工程的經濟性。

3.5 混凝土施工

在混凝土施工前，工作人員應根據設計要求合理配置水泥、骨料、粉煤灰等混凝土的原材料。混凝土的配比需要經過仔細計算和試驗，以確保混凝土強度。在進行混凝土澆筑之前，施工人員要對模板進行清理，確保模板表面光滑平整。混凝土的攪拌過程也是影響施工質量的重要環節，攪拌時間、攪拌速度、攪拌機型等因素都需要精確控制，以確保混凝土的坍塌度和強度達到設計要求。在進行混凝土澆筑時，要按“先底后幫”的原則進行，即先澆筑渠道底部混凝土，再進行渠幫混凝土的澆筑［5］。在澆筑過程中，要注意及時進行振搗，確保混凝土的密實性。混凝土澆筑結束后，需要進行適當的養護。通常采用灑水或覆蓋塑料膜等方式保持混凝土表面濕潤，可防止渠面龜裂和提高混凝土的強度。

4 結束語

在農田水利工程中，防滲渠道的施工技術研究具有深遠意義。通過深入分析，了解到施工不當、土壤影響和不重視維護是渠道滲漏的主要原因。為此，此研究深入探討了防滲渠道施工中常見的技術，包括土料防滲技術、斷面設計防滲技術、混凝土防滲技術、混漿砌石防滲技術等。在農田水利工程中，防滲渠道的每個施工步驟都對工程質量具有顯著影響。在實際施工中，要充分考慮當地的地理環境、氣候條件，科學合理地選擇防滲技術，并加強維護工作，以確保渠道的長期穩定運行。

參考文獻：

［1］陳伯成，陳峰.農田水利工程防滲渠道施工影響因素及措施分析［J］.農業開發與裝備，2023（3）：237-238.

［2］柳江珠.農田水利工程中防滲渠道施工技術淺談［J］.黑龍江糧食，2022（11）：46-48.

［3］馮雪晶，張衛東.水利工程中農田灌溉防滲渠道襯砌施工技術思考研究［J］.農村科學實驗，2022（15）：225-227.

［4］彭新梅.水利工程施工中渠道防滲技術［J］.建材發展導向，2023（12）：130-132.

［5］鄧日榮.灌區渠道防滲改建工程施工技術與管理要點［J］.新疆有色金屬，2023（3）：65-66.