論渠道防滲襯砌與節(jié)水灌溉

徐俊杰

(張家口涿鹿縣七一灌區(qū)，河北張家口075600)

論渠道防滲襯砌與節(jié)水灌溉

徐俊杰

(張家口涿鹿縣七一灌區(qū)，河北張家口075600)

隨著水資源環(huán)境的變化，水的供需矛盾日趨突出，節(jié)水灌溉成了一個(gè)重要的話題，受到普遍關(guān)注。對于灌區(qū)用水，必須科學(xué)管理、合理調(diào)度并努力提高渠系水利用系數(shù)。對目前深受灌區(qū)青睞的現(xiàn)澆混凝土襯砌護(hù)面的方法進(jìn)行探討和總結(jié)，其中一些方法已在實(shí)踐中取得良好的效果。

渠道;防滲;襯砌;節(jié)水

我國農(nóng)業(yè)灌溉雖然有著悠久的歷史，但基本上是大水漫灌。這極大地浪費(fèi)了水資源。近幾年來，在農(nóng)作物灌溉中人們都不同程度地對節(jié)水給予了重視，從而促進(jìn)了節(jié)水技術(shù)的發(fā)展。

現(xiàn)澆混凝土襯砌護(hù)面的方法是節(jié)水防滲的主要措施之一。這種防滲形式輸水能力強(qiáng)，防滲抗沖效果好，經(jīng)久耐用，方便管理，最主要是節(jié)水效果好，適用于各種地形、氣候和運(yùn)行條件完備的灌區(qū)。

在長期的基層工作中，對混凝土襯砌護(hù)面防滲我們總結(jié)了以下幾點(diǎn)：

1 混凝土板防滲在技術(shù)上的可行性

混凝土板防滲在技術(shù)上是可行的，但在推廣過程中遇到不少問題，最主要的是容易受到地基的移動(dòng)破壞和推移質(zhì)磨損破壞。在地下水埋藏較淺的地段，在混凝土板下面鋪設(shè)一層厚10～15厘米的卵石、拳石墊層或砂管引排后就基本可以控制地下水對渠道的影響;在地基不穩(wěn)定的地段可以用漿砌石護(hù)砌加蓋板;地基軟弱地帶采用換土和打樁進(jìn)行處理。

2 渠道斷面和原材料的選擇

2.1 渠道斷面的選擇

現(xiàn)澆襯砌渠道的結(jié)構(gòu)型式有很多種，應(yīng)根據(jù)渠道的土質(zhì)、水深和過水能力等進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析?？紤]到各種施工因素如地下水位、渠道流量、氣溫等的影響，我們選擇等厚度梯形單式斷面的結(jié)構(gòu)型式。為使現(xiàn)澆后的渠坡穩(wěn)固，也為了施工方便，斗渠道內(nèi)坡取1∶0.50、農(nóng)渠道內(nèi)坡取1∶0.75。

2.2 原材料的選擇及控制

原材料主要包括水泥、砂、碎石及外加劑。

(1)水泥的選擇及使用：

目前市場上出售的水泥品種較多，按用途和性能可分為通用水泥、專用水泥及特種水泥三大類，實(shí)際施工中我們應(yīng)根據(jù)工程的具體情況合理選擇。根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》(SDJ207-82)的有關(guān)規(guī)定，考慮到混凝土渠道所用的水泥具有抗凍要求，宜采用標(biāo)號(hào)325或425的普通硅酸鹽水泥。要優(yōu)先使用散裝水泥，保證先出廠的水泥先用，避免水泥的散失浪費(fèi)。

(2)砂和碎石骨料：

砂和碎石骨料是混凝土最基本的組成成分，水利水電工程對混凝土用量很大，因此砂和碎石的需求量也很大，其質(zhì)量好壞直接影響混凝土強(qiáng)度，從而影響建筑物的質(zhì)量。水工建筑工程中，現(xiàn)澆混凝土選擇的砂一般為中砂，且粒徑小于0.15mm的用量小于5%，最好選擇級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈的天然河砂，細(xì)度模數(shù)宜在2.4～2.8范圍內(nèi)，如果用人工砂，就需選用硬質(zhì)巖石壓碎，其中不能包含團(tuán)塊、壤土、鹽堿、有機(jī)物和其它有害雜質(zhì)，而且要質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久性好;細(xì)度模數(shù)應(yīng)控制在2.2～3.0以內(nèi)，含泥量和含水量分別小于3%和4%;碎石骨料表面應(yīng)潔凈，如表面有裹粉、裹泥及污染物等均應(yīng)清除，粒徑一般為1～4cm或1～3cm，超徑含量小于15%，遜徑含量不大于10%，針片狀顆粒含量小于15%，經(jīng)實(shí)驗(yàn)論證，可以放寬至25%。

(3)外加劑的選擇：

為改善混凝土的性能，降低水泥用量，水工建筑物混凝土中常摻用適量的外加劑。目前國內(nèi)常用的外加劑有緩凝劑、減水劑、引氣劑、早強(qiáng)劑等。施工使用外加劑時(shí)，對外加劑的質(zhì)量和用量應(yīng)嚴(yán)格控制，根據(jù)混凝土現(xiàn)澆渠道的抗凍性及抗?jié)B性要求，要進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)和優(yōu)選，使加入的引氣劑充分發(fā)揮作用，提高混凝土的抗凍性及抗?jié)B性。

單獨(dú)使用引氣劑容易降低混凝土的強(qiáng)度，在實(shí)際工程中，大多使用復(fù)合型引氣劑，即除了加入主要的引氣劑外，還加入一些其它功能的外加劑。例如北方的一些寒冷地區(qū)，一般使用DH9引氣劑和DH4A高效減水劑，就能達(dá)到常態(tài)混凝土抗凍抗?jié)B的預(yù)期效果。在一般的混凝土灌注樁及閘涵橋梁中，使用ZL硫化劑就能取得良好的效果，既改善混凝土強(qiáng)度，又能延長建筑物的使用時(shí)間。

目前國內(nèi)水工建筑物混凝土中使用的引氣劑成份大都是松香熱聚物、松香酸鈉，含氣量一般控制在3% ～5%的范圍以內(nèi);配置時(shí)，引氣劑的摻量一般為水泥重量的0.6～1/萬、減水劑加入量為水泥重量的0.2% ～0.7%。

(4)混凝土的拌制和養(yǎng)護(hù)用水：

拌和及養(yǎng)護(hù)混凝土，應(yīng)采用飲用水，不得使用未經(jīng)處理的工業(yè)污水和沼澤水，必須符合《水工混凝土施工規(guī)范》，方可使用。在水源改變時(shí)，應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)。

拌合量：混凝土的拌合量應(yīng)按工程當(dāng)時(shí)的實(shí)際需要數(shù)量拌合，拌和物應(yīng)分布均勻、顏色一致，在監(jiān)理工程師沒有批準(zhǔn)的情況下不得使用人工拌合，且攪拌時(shí)間不能過長。時(shí)間長會(huì)加大骨料的吸水量，造成混凝土熟料中的自由水分減少，出現(xiàn)混凝土坍落度的損失。其檢測方法應(yīng)按GB/T9142和SD105-1982的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

(5)混凝土的運(yùn)輸及存貯：

運(yùn)輸工具：混凝土的運(yùn)輸分為水平運(yùn)輸和垂直運(yùn)輸，水平運(yùn)輸主要是從混凝土出機(jī)到澆筑倉前的運(yùn)輸，而垂直運(yùn)輸是從澆筑倉前至倉里的運(yùn)輸。水平運(yùn)輸?shù)墓ぞ咧饕谢炷翑嚢柽\(yùn)輸車、混凝土泵、皮帶機(jī)、自卸車等;垂直運(yùn)輸工具有塔吊、汽車吊、門機(jī)吊、混凝土泵車等。

運(yùn)輸容器及時(shí)間限制：運(yùn)輸及存放混凝土的容器要求不滲漏、不吸水，一般應(yīng)在4小時(shí)之內(nèi)到達(dá)工地;時(shí)間長了，會(huì)造成混凝土坍落度損失大，從而影響質(zhì)量。也可能出現(xiàn)筑罐現(xiàn)象，使混凝土放不出來。

存貯：拌制混凝土所用的各種材料要分別存放，不能混合儲(chǔ)存。所用水泥應(yīng)存貯在干燥且通風(fēng)良好的棚或庫里，貯存場地應(yīng)經(jīng)過硬化，先運(yùn)來的水泥先用。

2.3 配合比

混凝土的配合比是指混凝土中各組成材料之間的比例關(guān)系，通常用每立方米混凝土中各種材料的質(zhì)量來表示。

水工建筑物現(xiàn)澆混凝土的配合比應(yīng)滿足混凝土設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級(jí)、施工要求的混凝土和易性、耐久性及抗凍、抗?jié)B等條件，并在以上條件下做到節(jié)約水泥以降低混凝土的成本;表面上看，混凝土配合比只是計(jì)算其組成材料的用量，實(shí)質(zhì)上是水灰比、單位用水量及砂率三大參數(shù)的計(jì)算。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及配置要求，水工建筑物現(xiàn)澆混凝土中，水灰比允許最大值為0.60、坍落度宜控制在1cm～3cm的范圍以內(nèi)，并隨著溫度變化適當(dāng)?shù)卦鰷p。溫度低或渠床面濕潤時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減小坍落度;反之則應(yīng)適當(dāng)增大。據(jù)多年累積的施工經(jīng)驗(yàn)，我們確定當(dāng)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為C15、抗凍指標(biāo)為F50、抗?jié)B指標(biāo)為W4時(shí)，每立方米混凝土水泥用量為291kg、砂用量為 677kg、碎石用量為 323kg、水用量為160kg。

3 分縫問題

渠道防滲體的裂縫是受地基不均勻沉降和防滲體本身溫度變化雙重影響的結(jié)果，不容易也沒有必要準(zhǔn)確地分析和計(jì)算其間隔距離，在工程實(shí)踐中可以采取事后分縫的辦法進(jìn)行處理。即施工時(shí)不留預(yù)縫，當(dāng)施工完成一定時(shí)間(一般在一年左右)其變形基本穩(wěn)定后，根據(jù)已出現(xiàn)的裂縫情況進(jìn)行切割分縫處理。這樣既可以加快施工速度，又可以避免事先分縫的不合理性。但在切割和處理縫的施工中必須嚴(yán)格按照施工工序精心施工，確保分縫和填充材料的質(zhì)量。

4 現(xiàn)澆混凝土護(hù)面的施工

4.1 施工前準(zhǔn)備

在混凝土澆筑前，施工人員必須做好準(zhǔn)備工作。首先要把渠道中的淤泥和雜物清除，對于部分因水流沖刷造成的坑洼、崩陷地段，要分層進(jìn)行填土，而后夯實(shí)、整平，防止裂縫的出現(xiàn)。各種機(jī)具(包括混凝土泵、發(fā)電機(jī)、拌和機(jī)、振動(dòng)棒、電箱等)就位;車輛(包括小推車、翻斗車等)備齊;水、電、機(jī)械(需要調(diào)試的必須預(yù)先調(diào)試好)等系統(tǒng)試運(yùn)行正常;澆筑混凝土人員(包括試驗(yàn)、水電工、振搗工等)到位后才能進(jìn)行混凝土現(xiàn)澆施工。

4.2 模板工程

在水利工程施工中，我們一般使用鋼模板和木模板。模板在工程施工中起著重要的輔助作用。模板的安裝必須按照設(shè)計(jì)圖紙測量放樣，采用定型槽鋼制成框格，重要結(jié)構(gòu)部位要多設(shè)控制點(diǎn)，便于檢查校核。拼裝時(shí)要做到嚴(yán)密準(zhǔn)確，支立要牢固、板縫要緊密、不漏漿、表面平整、且易支易折等特點(diǎn)。在實(shí)際水利施工中，現(xiàn)澆混凝土模板安裝尺寸應(yīng)符合《水工混凝土施工規(guī)范》的規(guī)定。

4.3 混凝土的澆筑方法

(1)基本原則：混凝土澆筑應(yīng)按施工設(shè)計(jì)要求和施工方便操作來澆筑，應(yīng)遵守先渠坡后渠底，最后澆筑壓沿的原則。渠坡澆筑要采用分塊跳倉澆筑，在渠底和壓沿澆筑時(shí)則按一定的方向連續(xù)進(jìn)行。

(2)具體澆筑工序：

①檢查渠床干濕度。如果渠床干燥，澆筑好的混凝土板會(huì)因水分流失導(dǎo)致表面出現(xiàn)裂紋，故應(yīng)先在渠床上灑水濕潤，然后再安放鋼模板。

②拌合。混凝土拌合時(shí)應(yīng)采用機(jī)械拌和，而且標(biāo)號(hào)不低于C15，攪拌好的混凝土要及時(shí)運(yùn)往澆筑現(xiàn)場，不能超過混凝土的初凝時(shí)間。現(xiàn)場施工人員應(yīng)及時(shí)檢測混凝土水灰比和坍落度，保證水泥用量。

③混凝土運(yùn)到澆筑現(xiàn)場后應(yīng)及時(shí)流槽入倉，人工平倉時(shí)刮杠要刮平，不能堆積并及時(shí)振搗。倉內(nèi)如果有粗骨料堆疊，應(yīng)將其均勻的分布到砂漿較多處，用平板振動(dòng)器振搗時(shí)，按照模板的高度，將混凝土鋪滿倉面，整平，開始振搗。振動(dòng)順序由下而上，單方向振動(dòng)，嚴(yán)禁振動(dòng)過度或漏振。

④振動(dòng)次數(shù)：一般振搗兩遍即可，第一遍移動(dòng)速度較慢但必須均勻，是為了振實(shí)，振搗至表面泛出水泥漿為止。第二遍速度可稍快，是為了振平。遇到邊沿或坡角處，可采用人工振搗或插搗的方法?；炷翝仓r(shí)不要無故在中途停頓，在不影響質(zhì)量的前提下，澆筑時(shí)速度越快越好，如需停頓，不應(yīng)超過60～90分鐘，否則會(huì)影響混凝土整平和收面的效果。

⑤磨平、壓光：混凝土振搗好后，用磨光機(jī)磨平表面，使表面泛出水泥漿，人工第一次壓光，待混凝土初凝前再壓光一次，使混凝土表面無麻面、蜂窩及砂眼、龜裂等現(xiàn)象出現(xiàn)，做到內(nèi)實(shí)外光且棱角分明。

⑥拆模：混凝土初凝后即可拆模，時(shí)間以不損壞成品混凝土結(jié)構(gòu)為宜，拆模必須小心，既不能破壞模板，又得保證混凝土板平整。正常氣溫下，混凝土澆筑后6～18小時(shí)即可對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)要勤灑水，并用塑料薄膜覆蓋或土埂密封，使混凝土表面始終保持濕潤狀態(tài)。

5 運(yùn)行管理與維護(hù)

為充分發(fā)揮防滲渠道的工程效益，延長渠道使用壽命，在實(shí)際工程運(yùn)行中，我們應(yīng)加強(qiáng)管理，主要包括用水、日常維護(hù)、防凍脹破壞以及建立技術(shù)檔案等。除此之外，還要對管理人員實(shí)行管理責(zé)任制，分段管理、落實(shí)到人，并做到獎(jiǎng)罰分明，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。

工程實(shí)踐表明：在縱比降、渠底寬及水深相同時(shí)，防滲渠道的流量大于不防滲渠道的流量。如為同一流量時(shí)，因?yàn)榉罎B渠道的流速較大，故渠道底寬小的多，從而防滲渠道較土渠濕周小的多，渠口小，建筑物的尺寸因而也小，故降低了工程投資，節(jié)約了資金。不僅如此，而且由于防滲渠道斷面縮小，可以節(jié)省大量的占地面積。如渠道不采用防滲措施，不僅因滲漏損失大量的水，而且提高了地下水位，導(dǎo)致灌區(qū)耕地鹽堿化、沼澤化。

結(jié)語

綜上所述，混凝土防滲襯砌是提高輸水能力和農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的有效途徑，建好渠道防滲工程，是實(shí)現(xiàn)節(jié)水型農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)容，需要我們不斷探索和研究，使混凝土渠道防滲襯砌這項(xiàng)技術(shù)得到進(jìn)一步的提高和發(fā)展。

［1］張輝.淺談渠道防滲工程中的技術(shù)措施［R］.http：//www.zclw.net/article/sort08/sort014/info-98090.html.

［2］張玉宏，宿寶江，郝經(jīng)國.混凝土板襯砌在香磨山灌區(qū)渠系中的應(yīng)用［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2010，(5).

［3］李安國.渠道防滲工程技術(shù)［M］.北京：中國水利水電出版社，1998.

On the Channel Concrete Lining for Seepage Control and Water Saving Irrigation

XU Jun-jie
(Qiyi Irrigation Area，Zhuolu County，Hebei 075600)

Water saving irrigation becomes a very prominent problem owing to the lack of water resources.This paper suggests a scientific management and reasonable operation for the irrigation area.It has discovered that concrete lining is a good way to save water.

channel;seepage control;concrete lining;water saving

S274

A

1008-8156(2011)02-0057-03

2011-01-12

2011-04-18

徐俊杰(1977-)，男，河北涿鹿人，河北張家口市涿鹿縣七一灌區(qū)水利工程專業(yè)助理工程師。研究方向：土木工程。