渠道防滲技術(shù)在某渠道設(shè)計中的應(yīng)用

王玉霞

(新疆水利電力建設(shè)總公司，烏魯木齊830000)

1 工程概況

1.1 地理位置及氣候條件

新疆北部某個主干渠道處在某灌區(qū)，該灌區(qū)處在天山北麓，準(zhǔn)噶爾盆地的西南邊的一個下游淤積、沖擊平原上，總的灌溉面積約為7.62萬hm2。據(jù)氣象資料顯示，此灌區(qū)年平均氣溫為7℃，1月的平均氣溫為-18.9℃，7月平均氣溫為26.6℃，年最低氣溫極端為-41.5℃，年最高氣溫達到43.2℃。降水量方面，年平均降水量為162.4 mm，蒸發(fā)量達到1 756 mm，可見蒸發(fā)量是年平均降水量的14倍還要多，冬季積雪最大厚度達到36 cm。常年平均無霜期據(jù)統(tǒng)計為164 d，多年統(tǒng)計最早凍結(jié)日期為11月5日，最晚解凍日期統(tǒng)計為4月10號，最大凍深達到1.3 m。全年西北風(fēng)、靜風(fēng)盛行，年最大風(fēng)速達到16 m/s，4月10日年平均風(fēng)速達到1.7 m/s，瞬時風(fēng)速為24 m/s。

1.2 地質(zhì)概況

本渠系的走向線位于某大型沖擊平原中部，地貌單位為沖洪積平原，走向線地層的土質(zhì)主要是粉砂和粉土，局部有粉砂透鏡體，地層的分布較為單一，以沖洪積平原為主要地貌。

渠系下沿途具有含水量較大，含鹽量偏高等特點，由于受到了地下水毛細水上升以及水位季節(jié)性波動等因素的影響，巖石的物理性質(zhì)隨著深度變化以及其季節(jié)性差異較為顯著，這就使得巖土易受到凍脹破壞，在施工時，要根據(jù)實際的地質(zhì)條件采取有效地措施來應(yīng)對，避免由于地質(zhì)的問題造成的渠體損壞。

1.3 工程現(xiàn)狀

新疆北部某主干渠道工程于1966年開工，1974年續(xù)建，渠體長度為21.886 km，渠體結(jié)構(gòu)主要為土渠，走向為從南向北，設(shè)計要求流量為2 m3/s，要求過水能力為12.6 m3/s。

由于原本渠體結(jié)構(gòu)為土渠，沒有考慮到防滲要求，渠道存在著嚴重的滲漏，幾十年的使用使得整體渠道已經(jīng)嚴重破損，各類建筑物也損壞嚴重，整體的淤積和坍塌使得其過水能力明顯下降，遠遠不能滿足使用要求。且由于渠道兩邊滲漏嚴重，周圍耕地的地下水位逐漸地上升，造成了周邊土壤的次生鹽漬化，兩側(cè)的良好耕地慢慢減產(chǎn)直至棄耕。

2 渠道防滲技術(shù)

2.1 渠道防滲施工方法

2.1.1 土料防滲

土料防滲可就地取材，造價低、投資少，很為工程單位親睞。土料防滲的技術(shù)要點在于對施工中土料的原材料作充分處理，首先應(yīng)粉碎、過篩，清除土料中的草皮、樹根等雜物和含有機質(zhì)多的表層土;其次應(yīng)嚴格控制土料的配合比和含水率。當(dāng)厚度＞15 cm時，要分層鋪筑，邊鋪筑邊夯實至設(shè)計容重。鋪筑完成后，還要加強養(yǎng)護。

2.1.2 砌石防滲

砌石防滲同樣具有就地取材、施工簡單的優(yōu)點，并且抗沖刷能力、耐磨性和耐腐蝕性也強，具有穩(wěn)定性強的特點，適合流速大的輸水渠道。國內(nèi)的漿砌石防滲渠道大多沒有設(shè)墊層，直接砌筑在渠道基礎(chǔ)上。由于石板較薄，為提高防滲效果，需使石板與渠床緊密結(jié)合，一般鋪一層2～3 cm厚的沙料或砂漿做墊層，也有在砌石下面加鋪黏土或塑料薄膜做墊層的。

2.1.3 膜料防滲

膜料防滲材質(zhì)輕、運輸方便、耐腐蝕性強、造價低，并且防滲性能好，變形能力強，易于施工。但膜料容易被刺穿，易老化，與土黏結(jié)性差，不利邊坡穩(wěn)定。鑒于膜料防滲技術(shù)的上述特點，其施工的核心在于保持膜層的完整和維持邊坡的穩(wěn)定。土渠層的鋪膜基槽常采用梯形、臺階形、五邊形或鋸齒形等斷面形式，鋪膜時膜料應(yīng)留有小褶，平貼渠基。

2.1.4 瀝青材料防滲

瀝青材料在我國北方的渠道應(yīng)用較為普遍。由于瀝青材料防滲效果好，澆筑式的瀝青混凝土幾乎完全不透水;具有很好的柔性，極易適應(yīng)地基變形;并且耐久性好、價格低，瀝青材料防滲技術(shù)被廣泛采用，其中應(yīng)用最多的是瀝青混凝土襯砌。瀝青混凝土在高溫下會散發(fā)許多有害氣體而對環(huán)境產(chǎn)生污染，所以現(xiàn)今已杜絕傳統(tǒng)的污染嚴重的煤瀝青的使用，多采用石油瀝青。在正式施工前，要針對實際的施工環(huán)境，通過工藝性試驗確定瀝青混合料的配合比、施工溫度、攤鋪厚度、碾壓遍數(shù)等參數(shù)。

2.1.5 水泥土防滲

水泥土就地取材，和剛性結(jié)構(gòu)相比造價低，多用于河底的防滲處理，具有較好的防滲效果，施工簡便。缺點是水泥土的抗拉強度很低，很容易產(chǎn)生脆性破壞，對基礎(chǔ)的要求也高，允許流速小，抗凍性差。水泥土防滲分為干硬性水泥土防滲和塑性水泥土防滲2種方式。其施工要點為鋪筑前要先灑水潤濕渠基、配料要準(zhǔn)確、均勻拌合、攤鋪平整、澆搗密實。拌好的水泥按渠坡、渠底的順序均勻鋪筑;抹平后在表面撒一層厚2 mm的水泥抹光，鋪筑應(yīng)連續(xù)進行;塑性水泥土設(shè)置保護層時，其保護層應(yīng)先于塑性水泥土初凝鋪設(shè)完畢。需要提到的是，水泥土防滲對于環(huán)境有不利影響，在選取時應(yīng)該考慮這點。

3 渠線防滲處理設(shè)計

3.1 渠道工程設(shè)計

1)渠道橫斷面設(shè)計:結(jié)合新疆地區(qū)近些年來對渠道防滲方面積累的經(jīng)驗，渠道斷面設(shè)計為弧形底梯形斷面，此斷面比單獨的梯形斷面的抗凍性能要好很多。

2)渠道設(shè)計:根據(jù)實際的測量資料整理，在滿足渠道不會淤積以及水位滿足這兩種條件下，且參照各個分水口的引水高程以及建筑物的底部高程等控制條件可以將整個渠系的縱坡東為0.38‰ ～0.91‰。根據(jù)以往灌區(qū)渠道建設(shè)的經(jīng)驗，此次聚到的內(nèi)邊坡系數(shù)可取1.74，外邊坡系數(shù)可以取為1.6，現(xiàn)澆混凝土的糙率可以定為0.015。渠堤的超高以及渠深可以按照下列公式計算:

式中:Fb是渠道的超高;hb是渠道加大流量之后的水深，單位為m。

3)復(fù)合土工膜的選擇:隨著這些年工程越來越多的工程實踐證明以及廣泛的認可，使用復(fù)合土工膜作為整個渠系的額防滲材料能夠取得非常好的防滲效果，同時具有較長的使用壽命。本次渠道經(jīng)設(shè)計采用的防滲材料為一布一模(2009/m2PE0.3mm)。

4)防凍脹設(shè)計:本次渠道防滲設(shè)計的主要任務(wù)還有防凍脹設(shè)計。有當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料統(tǒng)計顯示，此地區(qū)最大的凍脹深度為1.3 m，結(jié)合《水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范》的要求以及上述因素的限制，定換填土為防凍脹的主要方法，換填土換填厚度見表1。

表1 換填厚度結(jié)果 cm

3.2 本工程防滲處理結(jié)果

本次新疆北部某主干渠道改建工程確定具體橫斷面結(jié)構(gòu)形式如下:

1)弧形渠底:從上到下順序為13 cm混凝土板、一布一膜以及69 cm的砂礫石墊層?；炷涟鍙姸鹊燃壎镃 20，抗凍標(biāo)號為F 200，抗?jié)B標(biāo)號為W6。

2)邊坡:從外部向內(nèi)部順序為11～7 cm的混凝土板、一布一膜以及69～29 cm的砂礫石墊層。

3)渠堤的北外邊坡系數(shù)定為1.6，內(nèi)邊坡系數(shù)定為1.74。

本文對其防滲處理方法進行了分析，最終得出了具體的防滲設(shè)計方案，保證了渠系周邊耕地的灌溉以及土質(zhì)營養(yǎng)的保全。

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