灌區(qū)節(jié)水改造渠道防滲襯砌形式的探討

李錦玉

(酒泉市泓坤水利水電工程有限公司,甘肅酒泉 735000)

灌區(qū)節(jié)水改造渠道防滲襯砌形式的探討

李錦玉

(酒泉市泓坤水利水電工程有限公司,甘肅酒泉 735000)

通過近幾年灌區(qū)節(jié)水改造工程中渠道襯砌的實施,探討了酒泉市幾種有代表性的渠道襯砌形式的運用現(xiàn)狀和存在主要問題,并提出了解決途徑和措施。

渠道襯砌;形式;探討

0 引言

目前,全社會大力推行節(jié)水灌溉,渠道作為節(jié)水灌溉的重要組成部分,節(jié)水潛力很大。近年來,國家加大節(jié)水灌溉投入力度,大力實施灌區(qū)節(jié)水改造項目,在灌區(qū)節(jié)水改造實施的過程中,灌區(qū)防滲襯砌形式直接影響工程的壽命和防滲效果。筆者結(jié)合自身工作實踐,以酒泉市渠道防滲工作為例,從渠道防滲的形成入手,分析渠道砼襯砌中存在的問題,針對問題提出自己的解決見解,以共同探討。

1 渠道襯砌形成及運行效果

1.1 土渠

土渠也就是沒有采取任何防滲襯砌措施的渠道。水利用系數(shù)較低,但是在酒泉市各灌區(qū)至今還有相當大比例的土渠存在,主要是斗農(nóng)渠較多,目前普遍存在淤積和雜草叢生現(xiàn)象,直接影響著渠道過水能力。

1.2 漿砌石襯砌渠道

這種襯砌渠道多采用梯形斷面形式,如洪臨灌區(qū)大多采用漿砌石襯砌方案,這也是一種極其普遍的渠道襯砌形式。漿砌石襯砌以其能就地取材、抗沖流速大、耐磨能力強、抗凍和防凍害能力強、使用壽命長、維修改造方便,并具有較好的防滲效果和較強的穩(wěn)定性,在酒泉地區(qū)應用相當普遍,目前大部分漿砌石襯砌渠道運行情況良好,只是一些襯砌年代較久遠的渠道,如洪臨灌區(qū)東洞干渠、西干二支渠,已經(jīng)歷了多年的運行,渠底及渠坡下部漿砌石已被沖刷破壞,塊石表明裸露,施工縫砂漿脫落,已起不到防滲的作用。從洪臨灌區(qū)東干渠、西干渠、營爾河干渠襯砌的漿砌石渠道運行情況看,凍脹對漿砌石渠道整體影響不明顯。

1.3 預制混凝土板襯砌渠道

從上世紀 60年代開始,酒泉各灌區(qū)就開始使用預制混凝土板襯砌渠道。一般預制板都用在渠道護坡上,采用的斷面形式有梯形、弧底梯形。防滲結(jié)構(gòu)形式有單一板和板膜復合防滲兩種。最初在施工的過程中,為了便于施工,一般采用小塊預制板護坡,而且對渠坡的凍脹性地基未進行針對性的置換,經(jīng)過多年的運行后,渠道預制塊大面積凍脹、開裂,伸縮縫數(shù)量太多,縫裂現(xiàn)象較嚴重。因此在灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目實施后,改用了較大的混凝土預制塊以減少縫的數(shù)量,同時加強渠基抗凍脹處理,采用置換渠基和加大渠基墊層的方法改善預制混凝土板襯砌的防滲和抗凍脹效果。同時受自然條件和春灌的影響,我市灌區(qū)的施工期受到很大的制約,往往在封凍前后一個月內(nèi)完成土方,翌年春解凍前完成面板的鋪設。在邊坡鋪設混凝土面板時,尚未完全解凍,當基土解凍后,則會造成坡面的不均勻沉陷。因此,在邊坡混凝土面板鋪砌時,要合理地調(diào)整施工進度,鋪設時間不宜太早。而且,鋪設面板時盡量先鋪陽坡,后鋪陰坡。

預制混凝土 U形槽襯砌渠道在酒泉灌區(qū)也極為普遍,特別是用于田間輸水的農(nóng)渠最為常見。U形斷面與梯形斷面相比,不僅具有濕周短,水力條件好,流速快,輸沙能力強,省工省料,省地等優(yōu)點外,還由于能改善渠道坡腳附近凍脹產(chǎn)生的應力集中情況,使凍脹應力在渠道橫斷面上分布較為均勻,可適應較大的凍脹力和融沉變位。

1.4 現(xiàn)澆混凝土板襯砌渠道

現(xiàn)澆板以其施工縫少,整體性強、現(xiàn)場澆筑振搗混凝土與基土結(jié)合較好,不易在混凝土與基土間形成空隙,有利于減少渠水滲漏和基土水分的增加、可有效的控制渠土凍脹等特點成為酒泉灌區(qū)采用較廣的一種襯砌方式,其主要斷面形式有梯形、弧底梯形以及 U形等。

梯形斷面的現(xiàn)澆混凝土板襯砌渠道是酒泉灌區(qū)最為常見的、也是使用比較廣泛的一種防滲結(jié)構(gòu)形式,像洪臨灌區(qū)西干渠、東干渠上段、營爾河干渠上段、引討濟洪渠等。這種襯砌形式雖然斷面形式簡單,便于施工,邊坡穩(wěn)定,在地形、地質(zhì)無特殊問題的地區(qū),可普遍使用,可是與弧底梯形相比存在相差最佳水力斷面較遠、工程量大,適應凍脹變形能力差等缺點。

弧底梯形現(xiàn)澆混凝土板襯砌形式,特別是現(xiàn)澆混凝土板下鋪設兩布一膜的土工織物的襯砌形式是近兩年我市灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目中應用比較獨特的襯砌方式。這種斷面形式較梯形斷面更接近最佳水力斷面,有利于輸水輸沙,特別是其適應凍脹變形能力強,能在一定程度上減輕凍脹變形的不均勻性?；〉滋菪螖嗝嫘问侥壳霸邳h河灌區(qū)的干支渠道上運用比較廣泛,采用現(xiàn)澆和預制混凝土板相結(jié)合的襯砌方式。從目前的已建成的襯砌渠道運行情況看,大部分渠道襯砌基本完好。

2 渠道襯砌中存在的主要問題

2.1 凍脹問題

酒泉地區(qū)地處季節(jié)凍土區(qū),平均凍深在 1.4 m左右,屬凍脹區(qū)域,僅靠襯砌渠道自身結(jié)構(gòu)難以抵抗凍脹變形。按照SL23-91《渠系工程抗凍脹設計規(guī)范》:在季節(jié)凍土標準凍深大于 30 cm的地區(qū)襯砌渠道,必須進行抗凍脹的設計。因此,在灌區(qū)實施渠道襯砌工程建設時,必須要有防凍脹的措施。

2.2 裂縫問題

根據(jù)實際運用情況看,在溫度較低的灌區(qū),主要存在邊坡水平裂縫和伸縮縫漏水。據(jù)調(diào)查,裂縫主要產(chǎn)生在陰坡,陽坡裂縫較少,渠道混凝土襯砌裂縫的原因很多,涉及到當?shù)氐淖匀粴夂?、地形地質(zhì)、設計的合理性、施工的季節(jié)、方法、質(zhì)量、以及渠道運行條件。

2.3 沖刷問題

對于一條好的渠道要求,應當是不沖不淤,即在設計條件下,流速達到最大允許程度,使過水斷面盡量減小,這樣即可節(jié)省工程投資又可減少蒸發(fā)滲漏損失,提高水資源利用率。但是在實際運作過程中,又經(jīng)常見到很多渠道修成后,受到不同程度沖刷,對工程造成破壞,造成渠道沖刷的原因,一是施工時基礎處理不好或施工質(zhì)量差等原因,達不到原設計流速;二是渠道設計不合理,縱坡過陡,渠道輸水流速大于不沖流速,從而發(fā)生沖刷。

3 解決措施

3.1 選取防凍脹措施,減少凍脹破壞

在襯砌渠道的設計中應首選防凍脹的結(jié)構(gòu)形式,尤其是在對襯砌面板的支撐方式上,應選取能夠避免產(chǎn)生凍拔的形式,比如齒墻形式等,同時在渠道襯砌時采取保溫措施、置換渠基和加大墊層厚度等措施,減少渠道的凍脹破壞,并制定合理的施工組織計劃和進度控制計劃,消除施工期凍融造成的影響。

3.2 采取技術(shù)措施,預防裂縫產(chǎn)生

混凝土裂縫的產(chǎn)生貫穿于施工和使用全過程,跟材料的選用和配合比的設計緊密相關(guān),為了防止和減少混凝土裂縫,可采取適當?shù)募夹g(shù)措施加以預防。把好原材料的選擇關(guān),選擇級配良好、性能好指標高的原材料,確定合理的配合比,保證基礎結(jié)構(gòu)密實平整,防止不均勻沉降引起混凝土的裂縫。

3.3 提高設計標準,減少渠道沖刷

在工程施工前,盡可能的做好項目前期工作,提高渠道設計標準,合理確定襯砌斷面,科學選擇水力要素,把好施工質(zhì)量關(guān),制定切合實際的運行管理制度,嚴格控制超過不沖流速及低于不淤流速的運行時間,有目的、有計劃使沖淤變化在一個灌水周期內(nèi)達到年際的平衡,切實從設計、施工、管理等環(huán)節(jié)上降低渠道的沖刷破壞。

[1]韓蘇建等.關(guān)中灌區(qū)渠道襯砌結(jié)構(gòu)形式現(xiàn)狀綜述[J].防滲技術(shù),2002,2.

[2]塔依爾·賽麥提等.渠道遭沖刷被破壞的原因與防治方法[J].內(nèi)蒙古水利,2008,1.

[3]張明帥.渠道混凝土裂縫預防及處理[J].農(nóng)業(yè)科級與信息,2009,22.

[4]王雪晶.渠道工程沖刷、淤積、滲漏的防護措施[J].水利科技與經(jīng)濟,2005,6.

Discussion on the form of Channel Seepage Prevention Lining in W ater Saving Rehabilitation Engineering

LI Jin-yu

(Hongkun Hyd raulic and Hydropower Engineering Lim ited Company of Jiuquan City,Jiuquan,Gansu Province 735000)

After recent years imp lementation for channels lining in Water Saving Rehabilitation Engineering,Application status and existent issues for several representative channels lining of Jiuquan were discussed,solution and measures were put forward.

channels lining;form;discussion

TV 52

B

1004-1184(2011)01-0093-02

2010-10-18

李錦玉(1955-),男,甘肅酒泉人,工程師,主要從事水利工程施工及管理工作。