復(fù)合土工膜在陸渾灌區(qū)防滲搶險應(yīng)用中的效果分析

□ 劉社教 □ 張玲玲 □ 王英杰（河南省陸渾水庫管理局）

1 概述

陸渾灌區(qū)是河南省一個大型灌區(qū)，由總干渠、東一干渠、東二干渠、西干渠及灘渠等5條干渠組成。陸渾灌區(qū)從1970年2月25日總干渠開工建設(shè)至今，除東一干渠下段塢羅水庫至滎陽汜水河工程待建外，已基本完成了全部工程的建設(shè)。陸渾灌區(qū)是分批分段按不同施工模式建設(shè)的。時至今日，陸渾灌區(qū)的續(xù)建配套工程仍在有條不紊地進(jìn)行著。

陸渾灌區(qū)作為一個大型灌區(qū)，在渠道未做護(hù)砌時渠系水利用系數(shù)較低，據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅達(dá)0.40左右。這就是說從渠首引入的水量有一半以上沒有被利用，白白的浪費(fèi)掉了，渠道水量的損失，不僅降低了渠系水利用系數(shù)，縮小灌溉面積，并且抬高地下水位，在有鹽堿化威脅的地區(qū)還會導(dǎo)致次生鹽堿化的發(fā)生，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。

陸渾灌區(qū)由于渠長，填方壩數(shù)量多，土渠工況多樣化，在通水中常會遇到這樣或那樣的問題。土工膜防滲已在陸渾灌區(qū)得到應(yīng)用，特別是在防滲搶險中效果明顯。

2 渠道的防滲型式

引起渠道水量損失的因素很多，主要是管理不善和渠道滲漏損失。就陸渾灌區(qū)的灌溉分析情況來看，灌區(qū)水量損失中渠道滲漏損失約占80%以上。管理損失約占不到20%。因此有效減少灌區(qū)水量損失，一是重視管理工作，二是加強(qiáng)渠道的防滲措施。

渠道防滲措施很多，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況就地取材，方便施工。陸渾灌區(qū)建設(shè)至今已用到的防滲措施有:土料夯實(shí)防滲、灰土和三合土防滲、水泥土防滲、砌石防滲、混凝土和鋼筋混凝土防滲、塑料薄膜防滲、瀝青防滲、復(fù)合土工膜防滲及其他防滲措施。在陸渾灌區(qū)長期建設(shè)管理實(shí)踐中，干渠工程現(xiàn)基本選用混凝土防滲的型式，一些支斗渠先采用了矩形或“U”型混凝土防滲型式。干渠一般采取現(xiàn)場澆筑的型式，支、斗等小型渠道一般采用預(yù)制安裝的型式。

3 土工膜防滲在陸渾干渠上的應(yīng)用

雖然陸渾灌區(qū)已選擇在干渠上采用混凝土的防滲型式，但它的缺點(diǎn)是一次性投資大、建設(shè)速度慢、需用水泥多。至今陸渾灌區(qū)僅總干渠和東一干渠下段干溝河至塢羅水庫基本做到全渠道護(hù)砌。其它干渠上未護(hù)砌渠道的工程量仍很大。如:2012年西干渠通水，在伊河渡槽倒虹吸下游有一個填方壩左右堤，因施工質(zhì)量欠佳，填方質(zhì)量較差，為了確保輸水安全，西干渠采取了臨時土工膜防滲措施。晝夜派人查看，使西干渠的通水得以順利實(shí)施。近年來汝州東二干渠通水多到東二干渠的荊河渡槽，荊河以下的下游渠道較少過水或基本不過水，2013年麥播季節(jié)，由于地旱播種困難，群眾反映迫切，開始向東二干下游輸水。東二干渠下游渠道填方較多，填方質(zhì)量較差，加上長期未通水，填方堤壩風(fēng)吹雨淋，堤壩干裂導(dǎo)致縱橫縫的不均勻分布。鑒于此，東二干渠在問題嚴(yán)重的“十八支渠”也采取了臨時土工膜防滲技術(shù)，取得了較好的效果。2014年6月夏玉米生長期間通水，東一干渠司馬北溝壩下涵洞出現(xiàn)漏渾水現(xiàn)象，后緊急采取停水退水措施，對司馬北溝進(jìn)行土工膜防滲臨時搶護(hù)施工，保證了渠道及時輸水，使下游十余萬畝土地得到了及時灌溉，解決了一部分人畜飲水困難問題。實(shí)踐證明這次防滲搶險實(shí)踐是非常成功的。

4 東一干渠司馬北溝填方壩工程情況及滲漏水分析

4.1 司馬北溝填方壩工程情況

司馬北溝位于東一干渠樁號27+930處，壩高27m，在陸渾干渠填方壩內(nèi)部劃分標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)屬于高壩，壩長113m。東一干渠工程是從1974-1982年修建的，因急于趕進(jìn)度忽視質(zhì)量，工程質(zhì)量沒有很好控制，特別是填方壩質(zhì)量很差，普遍出現(xiàn)沉陷、縱橫裂縫。1982年測量該壩沉陷量最大達(dá)1.50～1.80m。關(guān)于干幺重也進(jìn)行了質(zhì)量取樣檢測，質(zhì)量普遍不符合1.60的設(shè)計(jì)要求。在1981年及1988年的加固施工中，針對司馬北溝沉陷縱橫裂縫問題曾采取以下處理措施:①加高培厚，填土達(dá)9806m3，干幺重達(dá)1.65T/m3；②灌漿長度130m，灌漿土方125.50m3；③建排水溝560m；④混凝土襯砌400m。

4.2 司馬北溝填方壩滲漏水分析

2014年5月底，司馬北溝因混凝土護(hù)砌質(zhì)量較差，對原有護(hù)砌進(jìn)行拆除、清理。6月份抗旱輸水時在通過流量不足20m3/s的情況下，沒幾天就發(fā)現(xiàn)司馬北溝壩下涵洞漏水，而且是渾水。壩下涵洞長95m,涵洞共設(shè)有兩條環(huán)向伸縮縫。經(jīng)洞內(nèi)檢查，在洞左縫靠下游墻根附近漏水嚴(yán)重，而且水有響聲，水基本上是從上直下而來。在有混凝土防滲的情況下，壩下涵洞滲水輕微，是清水，雖然混凝土質(zhì)量較差，但也起到了一定的防滲效果?；炷翉慕ㄔO(shè)到運(yùn)用已和原土渠緊密接觸，雖混凝土在長期運(yùn)用中存在破碎裂縫，但司馬溝壩位于司馬隧洞以下，一些微小土粒的沉積淤塞，在一定程度上起到了阻滲作用。當(dāng)混凝土板拆除后，水體和土壤直接接觸，直接導(dǎo)致滲徑縮短，滲壓增大導(dǎo)致滲水增加，逐步形成漏水通道，直到演變?yōu)楹磧?nèi)渾水出現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)這一情況后立即采取有效措施，立即停水。因壩下不遠(yuǎn)處的司馬溝村是一個有1500余人的村落。司馬溝壩一旦出事，后果不堪設(shè)想。

查閱司馬溝壩的資料，發(fā)現(xiàn)司馬溝壩普遍存在質(zhì)量不好的問題，其原因一是沒有質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的質(zhì)量控制；二是填土厚度大；三是碾壓遍數(shù)少；四是填土土塊大；五是沒有很好地削坡清基，結(jié)合不好。特別是填方壩與涵洞兩邊形成未壓實(shí)的虛土帶?？偟膩碚f，司馬溝的土體結(jié)構(gòu)和土壤性質(zhì)不好，后來在司馬溝為了驗(yàn)證壩坡的穩(wěn)定性，對壩的左堤土料進(jìn)行了抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)。結(jié)果是c=0.15～0.20㎏/㎝2，φ=19.500～26.500，在穩(wěn)定計(jì)算中為安全計(jì)，取用最小值。穩(wěn)定分析結(jié)果顯示，司馬溝壩穩(wěn)定安全系數(shù)>1.25。但這不能說明壩體不滲水。

后來在停水檢查時，滲漏水減少并不明顯，當(dāng)渠水深僅有30cm左右時，滲渾水的現(xiàn)象減少并不多，也說明了涵洞以上的土體質(zhì)量較差，滲漏通道已經(jīng)形成，立即停水搶修是非常必要的。

5 司馬溝壩工程搶護(hù)措施

司馬溝壩出現(xiàn)險情停水后，司馬溝壩下游的偃師市和鞏義市境內(nèi)的十余萬畝夏玉米正受干旱急需灌溉。渠道重新用混凝土護(hù)砌存在備料難、工期長、場地狹窄等困難。涵洞上方的土體約一二百米長采取灌漿的辦法，也存在工期長難以根治的弊端。為了及時通水，最后采用土工膜防滲臨時搶護(hù)措施。

5.1 加大排水力度

工地上著手調(diào)集了五臺兩寸泵晝夜不停排水，在填方壩的兩端立即修筑了臨時圍堰，約20多個小時，排除積水發(fā)現(xiàn)填方壩渠內(nèi)側(cè)基本完好。

5.2 土工膜防滲臨時搶險措施的實(shí)施

近年來在陸渾灌區(qū)節(jié)水改造和臨時搶險中土工膜應(yīng)用較多，本次施工中土工膜采取現(xiàn)場裁縫的辦法。為了保證土工膜的防水效果，現(xiàn)場把瀝青用鍋加熱至熔融狀態(tài)，然后對土工膜進(jìn)行焊接，焊接長度以15m左右為宜，瀝青液需涂抹連續(xù)均勻。

本次搶險施工，把15m長、寬5.50m的土工膜橫向焊接，一共搭接焊接一百余米長。在渠道內(nèi)側(cè)基本整平后，采用40余人一次鋪設(shè)，焊縫順?biāo)鞣较?。在進(jìn)水端頭部壓入土中15cm，用低標(biāo)號混凝土壓好壓實(shí)，在進(jìn)口端部約2.50m的地方挖一寬40cm、高30cm槽，當(dāng)土工膜鋪設(shè)好后，用沙袋輔以少許砂卵石填好。出口及頂部采取相同處理措施。

本次搶險從排水到完工近兩天多時間，經(jīng)歷了近設(shè)計(jì)水位的考驗(yàn)，在長達(dá)十幾天的通水中工程安好。經(jīng)停水檢查，發(fā)現(xiàn)土工膜十分完整，證明這次搶險是十分成功的，達(dá)到了預(yù)期目的，贏得了寶貴時間，保證了司馬溝壩下十幾萬畝土地的及時灌溉。其灌溉效益也是可觀的。

6 對司馬溝壩工程加固的幾點(diǎn)建議

司馬溝壩特別是涵洞以上存在工程隱患，在條件允許的時候，應(yīng)對涵洞以上渠堤進(jìn)行灌漿，灌漿以粘土漿為主，吃漿量大的地方可采用水泥粘土漿，少灌多復(fù)。司馬溝壩采取混凝土重新護(hù)砌是正確的，鑒于搶險時做的土工膜鋪設(shè)，在滿足工程施工的條件下，不需拆除，可在土工膜上再做混凝土護(hù)砌，這樣防滲效果會更好。

土工膜防滲已在陸渾灌區(qū)得到了很好的應(yīng)用，特別是在臨時搶險工程中。由于陸渾灌區(qū)上、中段、東二干渠、西干渠尚未全部護(hù)砌，在通水中難免還會遇到一些問題，特別是填方壩工程和新建工程。土工膜作為一種臨時搶險工程措施和臨時通水工程措施在陸渾灌區(qū)是完全可行的。