混凝土防滲渠道的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行管理研究

艾 強(qiáng)

(新疆巴州水利水電勘測設(shè)計(jì)院，新疆庫爾勒 841000)

混凝土防滲渠道的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行管理研究

艾 強(qiáng)

(新疆巴州水利水電勘測設(shè)計(jì)院，新疆庫爾勒 841000)

混凝土防滲渠道在灌區(qū)應(yīng)用較為普遍，進(jìn)一步加強(qiáng)混凝土防滲渠道的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行管理能夠有效提高混凝土防滲渠道的質(zhì)量，延長其運(yùn)行使用壽命，提高灌區(qū)的綜合效益。本文結(jié)合隆德縣揚(yáng)水灌區(qū)混凝土防滲渠道建設(shè)情況，總結(jié)了混凝土防滲渠道的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，希望能夠?yàn)榧訌?qiáng)混凝土防滲渠道管理工作提供借鑒。

混凝土防滲渠道;設(shè)計(jì);施工;運(yùn)行;管理

混凝土防滲渠道是灌區(qū)節(jié)水灌溉、提高水資源利用率的重要手段，目前在各灌區(qū)應(yīng)用十分廣泛，是灌區(qū)輸水和配水的重要渠道。但混凝土防滲渠道整體施工費(fèi)用較高，因此需要重視渠道的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行管理，提高施工質(zhì)量和運(yùn)行效率，進(jìn)一步完善新老渠道的建設(shè)。

1 工程簡介

隆德縣揚(yáng)水灌區(qū)屬于小型灌區(qū)，整體灌溉面積約9hm2。計(jì)劃重建1座渠首和長度約3km的干渠，并對長度約36km的舊有支渠進(jìn)行改建，并建設(shè)渠系配套建筑35座。工程設(shè)計(jì)前對灌區(qū)的整體運(yùn)行狀況以及地質(zhì)、地形條件進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查分析，揚(yáng)水灌區(qū)斗渠以及農(nóng)渠均為土渠，地面灌渠系的水利用系數(shù)僅為0.51，田間水利用系數(shù)為0.86，灌溉水利用系數(shù)僅為0.53。干渠渠線相對較陡，部分混凝土襯砌渠道已經(jīng)遭到?jīng)_毀，毀壞程度較高。渠道內(nèi)勾縫破壞面積較大，基本達(dá)到50%，渠道淤積情況也不樂觀。施工過程中采取相應(yīng)的改建及防滲修補(bǔ)措施，目前已完成干渠、支渠以及斗渠防滲渠道的80%建設(shè)及改造。

2 混凝土防滲渠道的設(shè)計(jì)管理

雖然隆德縣揚(yáng)水灌區(qū)面積不大，但地形不佳，灌區(qū)渠道整體情況較差，需要重點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。

2.1 渠道設(shè)計(jì)

混凝土防滲渠道設(shè)計(jì)需要結(jié)合多方面的因素進(jìn)行。首先需要確定設(shè)計(jì)參數(shù)，也就是渠道縱比降，這對渠道施工完成后實(shí)際灌溉面積以及工程造價(jià)會產(chǎn)生較大影響;其次要明確渠道的水流速度，這需要結(jié)合隆德縣揚(yáng)水灌區(qū)以往灌溉過程中水流量以及設(shè)計(jì)的渠道斷面來計(jì)算，水流速以不沖、不淤為宜，這樣對渠道的運(yùn)行壽命影響較?。?］;第三，繪制準(zhǔn)確的渠道縱橫斷面圖，準(zhǔn)確標(biāo)注渠首頂(底)高程、渠道縱比降、渠道建筑物位置與高程。設(shè)計(jì)圖數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確;第四，伸縮縫的設(shè)計(jì)要合理。為避免混凝土渠道遇冷遇熱發(fā)生變形以及由于基土層不均勻沉降引發(fā)襯砌破壞，一般設(shè)置橫向伸縮縫。伸縮縫間距可以渠道實(shí)際情況確定，縫型宜選用矩型縫，填縫時(shí)下部采用焦油塑料膠泥，上部采用水泥瀝青砂漿［2］;第五，封頂板與混凝土相連接，一般為水平位置。

2.2 斷面設(shè)計(jì)

目前混凝土防滲渠道斷面形式有多種，矩形斷面、梯形斷面和U形斷面均可作為揚(yáng)水灌區(qū)防滲渠道的選擇對象，但從實(shí)際情況考慮，由于揚(yáng)水灌區(qū)灌溉面積較小，因此水流向一般在1.0m3/s以下，不同斷面形式的渠道過水能力基本相同，而從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上看，U形斷面施工過程中用料明顯少于矩形斷面，與梯形斷面基本相當(dāng)。雖然梯形斷面施工難度明顯小于U形斷面，但考慮到抗凍脹能力，揚(yáng)水灌區(qū)混凝土防滲渠道斷面以U形斷面為首選設(shè)計(jì)［3］。

2.3 防凍脹設(shè)計(jì)

混凝土防滲渠道的防凍害措施對延長渠道使用壽命，確保防滲能力具有重要作用。為防止凍脹現(xiàn)象發(fā)生，防滲渠道基土層宜換填土體或砂礫料，保證基土層凍脹程度均勻、凍脹幅度較小。當(dāng)然，也可在混凝土襯砌與基層之間設(shè)置保溫層或者在混凝土中添加防凍劑來增強(qiáng)抗凍性。冬季施工需要確定灌區(qū)停水和放水的時(shí)間，避免渠道在冰凍時(shí)期過水，發(fā)生凍脹現(xiàn)象。另外，排水設(shè)施的建設(shè)也是防滲渠道防止凍脹的有效措施。

3 混凝土防滲渠道的施工管理

施工質(zhì)量控制是決定防滲渠道質(zhì)量的核心內(nèi)容，可以從以下幾個(gè)方面入手進(jìn)行管理。

3.1 地基處理

混凝土防滲渠道地基處理是施工的首要環(huán)節(jié)，對防止渠道開裂或渠道基床沉陷具有重要作用。當(dāng)然在渠道線路選擇時(shí)盡量選擇地質(zhì)良好的地段有助于地基處理工作的開展。對于揚(yáng)水灌區(qū)新建渠道，需要先進(jìn)行渠基整體夯實(shí)，并通過一周的自然風(fēng)干再進(jìn)行工程澆筑，能夠有效增加地基強(qiáng)度減少凍害影響［4］。而揚(yáng)水灌區(qū)的舊有渠道改建則需盡早停水進(jìn)行風(fēng)干、清淤后再回填新土夯實(shí)后澆筑。

3.2 防凍脹處理

揚(yáng)水灌區(qū)混凝土防滲渠道防凍脹處理以減弱基土層凍脹為主，加強(qiáng)渠道抗凍脹能力為輔。減弱基土層的凍脹程度以渠基換填和鋪設(shè)保溫層為主。其中渠基換填主要以砂石、碎石沙子、料渣等為主要材料，但需要保證換填料的凍脹均勻性。對于防滲渠道不同斷面部位換填厚度是有差異的。一般渠道邊坡頂部換填料總厚度應(yīng)在10cm以上。換填后需要進(jìn)行分層壓實(shí)，其中砂料干容重以1.89/cm3以上為宜，砂礫石干容重以2.09/cm3以上為宜［5］。而采用細(xì)沙作為回填料時(shí)，考慮到水流的沖刷需要用纖維布袋裝填施工。而鋪設(shè)保溫層以陽坡稍薄、陰破加厚為主要原則，選取低溫塑性和熱穩(wěn)定好的材料進(jìn)行鋪設(shè);加強(qiáng)渠道抗凍脹能力一般選用穩(wěn)定性較強(qiáng)、抗凍能力較好的U形斷面結(jié)構(gòu)，也可在混凝土中添加抗凍材料增強(qiáng)抗凍脹能力。

3.3 施工方式選擇

混凝土防滲渠道一般包括預(yù)制片襯砌和現(xiàn)場澆筑兩種施工方式。制片襯砌施工方便，但整體性較差，運(yùn)行過程中容易受到破壞;現(xiàn)場澆筑施工操作復(fù)雜，但整體防滲和抗凍脹效果好，容易管理。揚(yáng)水灌區(qū)干渠采用現(xiàn)場澆筑的施工方式，支渠以及斗渠采用現(xiàn)場澆筑和預(yù)制片襯砌結(jié)合的施工方式，重點(diǎn)控制關(guān)鍵渠道的防滲和抗凍脹質(zhì)量。

4 運(yùn)行管理

4.1 用水管理

灌溉季節(jié)用水需根據(jù)揚(yáng)水灌區(qū)水源、供水量、渠道運(yùn)行狀態(tài)、灌區(qū)面積以及農(nóng)作物種植情況擬定配水計(jì)劃，做到計(jì)劃輸水和用水，提高水資源利用率。

4.2 渠道運(yùn)行維護(hù)管理

混凝土防滲渠道建成后日常運(yùn)行過程中需要及時(shí)監(jiān)控運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)排除。通水期間對各渠道水流狀況進(jìn)行觀測，檢查渠道內(nèi)有無阻水物和裂縫，及時(shí)匯報(bào)和處理。對漏水、混凝土凍脹破壞嚴(yán)重以及伸縮縫內(nèi)填充物大量流失的渠道需要及時(shí)修補(bǔ)。

4.3 不同季節(jié)管理

夏季和雨季為灌溉季節(jié)，渠道一般不會出現(xiàn)停水情況，如果停水需要采取定期放水濕潤的措施，避免渠道過干龜裂。當(dāng)然也需要做好排水工作，避免外界水源進(jìn)入渠基，影響渠道壽命。而冬季混凝土防滲渠道易發(fā)生凍脹破壞，因此冬季灌溉時(shí)溫度要在高于0℃時(shí)渠道通水，降溫前提前10天停水，使渠道充分晾干，避免發(fā)生凍脹破壞。當(dāng)然，在渠堤外側(cè)種植一些喜水性樹木用以吸收渠基水分也是有效防止凍害的重要手段。

4.4 技術(shù)檔案管理

揚(yáng)水灌區(qū)的防滲渠道建設(shè)完畢后須建立技術(shù)檔案，為日后渠道的運(yùn)行和維護(hù)提供資料。檔案內(nèi)容須包括揚(yáng)水灌區(qū)的防滲渠道基本情況、全套設(shè)計(jì)資料、施工資料、日常維修資料以及用水記錄等。安排專職防滲渠道管理人員進(jìn)行管理，明確管理責(zé)任，完善用水制度，實(shí)現(xiàn)防滲渠道的科學(xué)管理，延長渠道使用壽命。

5 結(jié)語

總之，混凝土防滲渠道的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行管理工作對提高混凝土防滲渠道的質(zhì)量，延長其運(yùn)行使用壽命，提高灌區(qū)的綜合效益具有長遠(yuǎn)意義。在進(jìn)行灌區(qū)防滲渠道設(shè)計(jì)過程中需要綜合考慮灌區(qū)地形、地質(zhì)、氣溫變化以及實(shí)際灌溉情況，選擇最佳設(shè)計(jì)方案。在舊有渠道基礎(chǔ)上適時(shí)改建的防滲渠道需要注意渠基的夯實(shí)和風(fēng)干，對渠型和斷面也要合理選擇，在保證防滲渠道防滲質(zhì)量防凍脹能力的基礎(chǔ)上，節(jié)省資金投入和降低工程難度。另外，防滲渠道運(yùn)行過程中的日常維護(hù)和管理也是保證防滲渠道充分發(fā)揮灌溉效果及延長使用壽命的重要措施。

1 林秀鳳．灌區(qū)混凝土防滲渠道設(shè)計(jì)及完善措施［J］．內(nèi)蒙古水利，2012(05)：101－102．

2 杜秀．玉東果勒灌區(qū)混凝土防滲渠道的優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］．水利科技與經(jīng)濟(jì)，2012，18(07)：62－63．

3 劉淑珍，黃志剛．建平縣白山灌區(qū)混凝土防滲渠道凍害的產(chǎn)生原因及防護(hù)措施［C］．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010(15)．

4 牛春園．混凝土防滲渠道的設(shè)計(jì)施工運(yùn)行與管理技術(shù)［J］．硅谷，2008(12)：62．

5 劉麗．混凝土防滲渠道的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理［J］．經(jīng)營管理者，2010(15)：373．

Study on Design，Construction and Operation Management of Concrete Anti-seepage Channels

AI Qiang
(Xinjiang Bazhou Water Conservancy and Hydropower Survey and Design Institute，Korla841000，China)

Concrete anti-seepage irrigation channels are more commonly applied in irrigation area．The further strengthening construction of design and operation management for concrete watertight canal can improve the quality of concrete antiseepage channels，prolong its service live and increase comprehensive benefits for irrigated areas．The paper combines the concrete anti-seepage channel construction condition in Longde County Yangshui Irrigation Area to summarize design and construction as well as operation management experiences of concrete anti-seepage channel．It is expected that the paper can provide reference for concrete anti-seepage channel management work．

concrete anti-seepage channel;design;construction;operation;management

TV91

A

1005-4774(2013)08-0069-03