馮家山灌區(qū)渠道防滲工程施工技術(shù)淺談

王勇斌 馬 賓

（寶雞市馮家山水庫(kù)管理局 陜西 寶雞 721300）

近年來(lái)，關(guān)中灌區(qū)隨世行貸款項(xiàng)目和續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目的實(shí)施，渠道防滲工程技術(shù)得到了推廣和應(yīng)用，但由于各地的地質(zhì)、水文條件不同，選用的防滲材料以及采用的施工方法也不盡相同，得到的效果也不一樣，在此就以作者在施工一線總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)做出介紹，以便同行指正交流。

1 襯砌渠道的結(jié)構(gòu)型式

現(xiàn)澆襯砌渠道的結(jié)構(gòu)型式有很多種，比如梯形渠道、弧底梯形渠道和“U”形渠道等，其中弧底梯形渠道是一種具有水力條件好，沖淤作用明顯，工程量較少，投資較小的渠道斷面形式，近幾年來(lái)，在馮家山灌區(qū)支渠改造工程中得到了大量應(yīng)用。

弧底梯形渠道的設(shè)計(jì)參數(shù)：考慮到現(xiàn)澆后的渠道邊坡穩(wěn)定、便于施工和渠道流量，渠道梯形段傾角15°～45°之間，弧底段半徑根據(jù)原狀斷面和設(shè)計(jì)流量確定；根據(jù)渠道設(shè)計(jì)流量及抗凍抗?jié)B要求，選定砼防滲層為等厚度10 c m，強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為C 15，抗凍標(biāo)準(zhǔn)為F 50，抗?jié)B等級(jí)為W4；砼襯砌板下全斷面鋪設(shè)0.25 m m厚P E膜料+100 g土工布的復(fù)合土工膜一層；為避免砼的熱脹冷縮而造成的破壞，每4 m設(shè)一道橫向伸縮，伸縮縫的型式為矩形，寬度2 m，用聚氯乙烯膠泥填充。

2 防滲材料

馮家山灌區(qū)始建于上世紀(jì)70年代初期，經(jīng)過(guò)30多年運(yùn)行，渠道輸水能力和安全性降低，支渠渠道斷面主要為梯形斷面，無(wú)膜料防滲和聚氯乙烯防滲，襯砌老化、脫落、錯(cuò)位、裂縫，滲透嚴(yán)重，渠道水利用系數(shù)僅0.4。灌區(qū)自1999年實(shí)施續(xù)建配套節(jié)水改造以來(lái)，主要對(duì)原梯形渠道進(jìn)行拆除，改造為弧底梯形斷面，新增防滲措施主要為土方回填基礎(chǔ)防滲、砼防滲、土工膜料防滲和聚氯乙烯膠泥防滲。

2.1 土方回填土料的選用

土方回填：一是對(duì)原砼襯砌板拆除后與新設(shè)計(jì)斷面之間的空間進(jìn)行回填補(bǔ)充；二是對(duì)高填方段和土壤含水率大于20%的渠段，清理基面后進(jìn)行換填處理。馮家山灌區(qū)位于黃土塬區(qū)，以典型褐色土為主，其次為粘性土，可滿足渠道工程的需要。

土料的選取以就近為原則，在項(xiàng)目附近區(qū)域選擇3到4處料場(chǎng)，每個(gè)料場(chǎng)隨機(jī)取樣三組送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)（防滲土料技術(shù)要求見表1），選取符合要求的作為采料場(chǎng)。馮家山灌區(qū)渠道主要選取粘性土防滲。

表1中未提出對(duì)土壤含水率的要求，因各地地質(zhì)、水文、氣象條件不同。含水率是回填的一個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)，直接影響渠道的運(yùn)行安全和防滲安全。在冬季氣溫降至O℃以下時(shí),由于渠床土中含水量不同和土壤凍脹量不同,造成斷面上各點(diǎn)的凍脹不均勻,易對(duì)已襯砌渠道形成凍脹破壞。結(jié)合馮家山灌區(qū)的地質(zhì)、水文、和氣象特征，四季土料最優(yōu)含水率在16%～19%之間，在施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)天氣情況按規(guī)范做好監(jiān)測(cè)和控制。

2.2 復(fù)合土工膜料

我國(guó)自60年代中期開始用塑膜防滲，經(jīng)20年～30年的運(yùn)用，實(shí)踐表明，其具有防滲效果好、質(zhì)輕、延伸性能強(qiáng)和抗老化的優(yōu)點(diǎn)。馮家山灌區(qū)采用土工織物與土工膜結(jié)合而成的新型復(fù)合材料為“一布一膜”（上層為100 g/m2的土工布，下層為0.25 m m的聚氯乙烯膜）。經(jīng)過(guò)運(yùn)行，結(jié)果顯示可減少滲漏，適應(yīng)凍土的不均勻凍脹變形，與混凝土板剛性材料結(jié)合，既保護(hù)了防護(hù)層，穩(wěn)定了邊坡又延長(zhǎng)了使用壽命。

膜料物理力學(xué)性能指標(biāo)要求：

密度（ρ）不低于900 k g/m3；破壞拉應(yīng)力（σ）不低于12 M P a；斷裂伸長(zhǎng)率（ε）不低于300%；撕裂強(qiáng)度應(yīng)大于或等于40 N/m m；滲透系數(shù)應(yīng)小于10-11 c m/s。

2.3 混凝土材料

砼是由砂、石、水、水泥和外加劑等材料組成的，這些材料具有一定的吸水性，又長(zhǎng)期處在水的環(huán)境中，是防滲的主體。

表1 渠道防滲土料技術(shù)要求

2.3.1 水泥

砼渠道所用水泥應(yīng)符合《水工混凝土施工規(guī)范》S D J 207－82的有關(guān)規(guī)定。馮家山灌區(qū)項(xiàng)目主要選用冀東海德堡（扶風(fēng)）水泥有限公司生產(chǎn)的盾石牌P c 32.5 R普通硅酸鹽水泥，運(yùn)到工地的水泥有制造廠的品種試驗(yàn)報(bào)告；使用前，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)復(fù)驗(yàn)。

2.3.2 砂

現(xiàn)澆砼所用的砂為渭河中砂，級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬、顆粒潔凈，且不得包含團(tuán)塊、鹽堿、壤土、有機(jī)物和其它有害雜質(zhì)。細(xì)度模數(shù)控制在2.2～3.0內(nèi)，含泥量小于3%，含水量小于4%。

2.3.3 石頭

現(xiàn)澆砼所用石頭為渭河河卵石，粒徑為1 c m～4 c m或1 c m～3 c m。超徑含量控制在15%以內(nèi)，遜徑應(yīng)小于10%，針片狀含量不大于10%。

2.3.4 外加劑

砼現(xiàn)澆渠道均有抗凍、抗?jié)B要求，采用P C-2型引氣劑，其主要成份為松香皂及其熱聚合物，具有引氣、減水、提高砼抗?jié)B和抗凍性能的功能，配制時(shí)按重量比，一般加入量為水泥重量的0.5/10000～1/10000。

2.4 聚氯乙烯膠泥

伸縮縫止水材料采用聚氯乙烯膠泥，以石油瀝青為基料，輔以改性材料和填料混合配制而成的一種冷用(氣溫在15℃能施工）防水接縫材科。其具有柔韌性、耐熱性、粘結(jié)性和防水性。采用人工填塞，噴燈加熱，施工方便，防滲效果好。

3 防滲工程的施工

3.1 素土回填

馮家山灌區(qū)屬溫帶大陸性半干旱氣候，極端最高氣溫41.4℃，極端最低氣溫-20.6℃，凍土深度為0.33 m，渠道改造工程施工一般在灌溉間隙進(jìn)行。剛行過(guò)水的渠道內(nèi)由于砼的破損、脫落水分滲漏使土基松軟，特別是東西走向的渠道，右坡面陽(yáng)光照射時(shí)間短、較左坡面含水率偏大，若土壤含水量超過(guò)22%時(shí)，可考慮換土。填方渠道渠底土壤換水量超過(guò)20%，進(jìn)行換填土。也可在土模削成后不急于砼現(xiàn)澆，利用日光照射待含水量達(dá)到18%后，再行砼澆筑?；靥钍┕け仨氉龅揭韵聨c(diǎn)：

（1）清除渠床內(nèi)的樹根、淤泥、腐質(zhì)土、垃圾及隱藏的暗管磚石等，對(duì)原基進(jìn)行夯實(shí)。

（2）回填夯實(shí)采用分層開蹬夯實(shí)的方法，每層鋪土厚度≤30 c m,鋪土要均勻平整。若土壤比較干燥應(yīng)采用灑水的方法調(diào)節(jié)土壤含水量，若土壤含水量較大，應(yīng)采用排水、晾曬、換土等方法以使含水量控制在適宜范圍之內(nèi)。

（3）夯實(shí)機(jī)械為蛙式打夯機(jī)或其它能達(dá)到相同質(zhì)量要求的機(jī)械，分層夯實(shí)遍數(shù)不得少于4遍，夯實(shí)后土樣干容重不小于1.55 t/m3。一次回填夯實(shí)工作面不小于100 m，渠道內(nèi)側(cè)應(yīng)預(yù)留20 c m～30 c m的削坡量。

3.2 土工膜料鋪設(shè)

防滲土工膜料的鋪設(shè)方式有埋壓式、明鋪式、多層防滲式，馮家山灌區(qū)渠道防滲膜料主要采取明鋪式。其施工為土方削模結(jié)束后，進(jìn)行全斷面鋪設(shè)，接縫采用疊壓和焊接兩種方式，疊壓的長(zhǎng)度不小于20 c m，采用上游膜料壓下游膜料，可以有效防滲。鋪設(shè)注意要求：

（1）鋪設(shè)防滲復(fù)合土工布前應(yīng)仔細(xì)檢查土模表面是否有堅(jiān)硬物質(zhì)，操作中應(yīng)謹(jǐn)慎細(xì)致，盡量避免損壞防滲膜料。

（2）防滲復(fù)合土工布應(yīng)按產(chǎn)品說(shuō)明書的要求采用專用焊接機(jī)進(jìn)行焊接，其壓茬順序不得錯(cuò)亂、搭接寬（長(zhǎng)）度不能小于設(shè)計(jì)值或規(guī)范要求。

（3）防滲膜料采用復(fù)合土工布，以100 m為一段，鋪設(shè)平整。

3.3 砼澆筑

3.3.1 砼拌制

拌制砼時(shí)，按照試驗(yàn)室簽發(fā)的砼配料單進(jìn)行配料，入機(jī)拌和量不超過(guò)攪拌機(jī)規(guī)定容量的10%，水泥、砂、石、混合材料以重量計(jì)，水和外加劑可按重量折算成體積，稱量的偏差不超過(guò)規(guī)范規(guī)定的要求。在砼拌和過(guò)程中，保持骨料含水率穩(wěn)定，遇降雨等特殊情況現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定后調(diào)整砼中的加水量。

3.3.2 砼運(yùn)輸

砼運(yùn)輸采用農(nóng)用三輪或機(jī)動(dòng)斗車。為保證砼連續(xù)澆筑，可增加斗車數(shù)量，當(dāng)有離析現(xiàn)象時(shí)，在澆筑前進(jìn)行二次攪拌。砼運(yùn)輸時(shí)間符合規(guī)范規(guī)定，因故停歇過(guò)久，砼產(chǎn)生初凝時(shí)，作廢料處理。在任何情況下，嚴(yán)禁中途加水后運(yùn)入倉(cāng)內(nèi)。

3.3.3 砼澆筑

人工入倉(cāng)、平倉(cāng)，插入式振搗器或者平板式振搗器進(jìn)行振搗，澆筑混凝土?xí)r應(yīng)分層分塊分段進(jìn)行，每層澆筑高度應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，一般分層高度為插入式振搗器作用部分長(zhǎng)度的1.25倍，最大不超過(guò)50 c m，平板振搗器的分層厚度為20 c m。使用插入式振搗器應(yīng)快插慢拔，插點(diǎn)要均勻排列，逐點(diǎn)移動(dòng)，按順序進(jìn)行，不得遺漏，做到均勻振實(shí)。移動(dòng)間距不大于振動(dòng)棒作用半徑的1.5倍（一般為300 m m～400 m m）。振搗上一層時(shí)應(yīng)插入下一層混凝土50 m m，以消除兩層間的接縫。

3.4 聚氯乙烯膠泥灌縫

聚氯乙烯膠泥灌縫是渠道防滲的最后一道工序，一般在砼澆筑滿14天后即可進(jìn)行，前提是縫內(nèi)必須清理干凈且干燥，便于膠泥與砼粘接良好。注意事項(xiàng)如下：

（1）施工縫內(nèi)須保持干凈，不得有塵土、水泥渣、銹等。

（2）施工縫內(nèi)須保持干燥，不得潮濕，雨天不得施工，確保工程質(zhì)量。

（3）將油膏用手搓成與縫寬適合的圓條（表面嚴(yán)禁粘著塵土等粉末)立即嵌入縫內(nèi)。

（4）再用本板或鎦子或用手指將嵌入縫內(nèi)的油膏用力壓緊，抹平，按實(shí)，必須與縫密粘牢。

（5）壓緊摸平的油膏與縫口鼓出，采用酒精噴燈進(jìn)行加熱，木板抹平。

4 結(jié)語(yǔ)

渠道防滲工程的施工是渠道施工質(zhì)量的控制關(guān)鍵。馮家山灌區(qū)地貌單元屬渭北黃土原區(qū)，干旱災(zāi)害多，危害程度大，節(jié)水防滲將成為灌區(qū)節(jié)水改造工程的主題。我們希望與水利同行共同研討，不斷研究新情況，解決新問(wèn)題，使渠道的防滲技術(shù)施工工藝更加成熟，為農(nóng)民增收，灌區(qū)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。陜西水利