水利渠道施工中的滲透因素及防滲對策

李新根

(江西省袁惠渠工程管理局，江西 新余 338025)

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水利渠道施工中的滲透因素及防滲對策

李新根

(江西省袁惠渠工程管理局，江西 新余 338025)

水利渠道工程是節(jié)水灌溉的重要組成部分。為了提高水利渠道的引水利用率，應(yīng)該對導(dǎo)致水利渠道工程出現(xiàn)滲透問題的原因進行分析，然后采取多樣化的防滲對策進行處理，以便于更好的提高水利渠道的防滲性能，避免造成水資源的浪費。文章針對水利渠道施工中的滲透因素進行了分析，并提出了水利渠道施工的防滲對策，要求在水利渠道施工之前必須對現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境進行勘察，加強防凍材料改進研究和新型防凍結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，推廣和應(yīng)用暗管、暗渠，加強對施工材料的管理，同時采用各種先進的防滲施工技術(shù)，以便于更好的提高水利渠道的整體防滲性能，進一步的提高水利渠道工程進行效益與社會效益。

水利渠道；滲透因素；防滲對策；防滲技術(shù)

0 前 言

水利渠道工程是節(jié)水灌溉的重要組成部分。為了提高水利渠道的引水利用率，應(yīng)該對導(dǎo)致水利渠道工程出現(xiàn)滲透問題的原因進行分析，然后采取多樣化的防滲對策進行處理，以便于更好的提高水利渠道的防滲性能，避免造成水資源的浪費。因此，文章針對水利渠道施工中滲透因素及防滲對策的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 水利渠道施工中的滲透因素分析

1.1 地質(zhì)問題

我國幅員遼闊，灌區(qū)地質(zhì)環(huán)境非常復(fù)雜， 不同區(qū)域的水文地質(zhì)狀況不同，如果在進行水利渠道施工之前沒有對現(xiàn)場地質(zhì)狀況進行勘察，則難以保證水利渠道施工的順利開展，同時難以保證水利渠道的防滲性能，導(dǎo)致滲透問題的發(fā)生。

1.2 凍脹問題

水利渠道出現(xiàn)凍脹破壞的原因是凍脹應(yīng)力分布不均勻，對水利渠道混凝土表面造成破壞，進而導(dǎo)致渠道出現(xiàn)滲透。在一些寒冷地帶，冬天水利渠道停止輸水，混凝土板塊下的積水處于飽和狀態(tài)，到和冷空氣相遇時會結(jié)冰，抬高混凝土板塊，當(dāng)氣溫回升后融化成水，導(dǎo)致混凝土板塊下沉，反復(fù)多次的上升和下沉，會導(dǎo)致出現(xiàn)混凝土板塊脫硫板縫下滑的問題，對襯砌板造成損壞，導(dǎo)致滲透問題的發(fā)生。

同時，土壤凍結(jié)后承載力顯著提高，并不會被壓縮，但是當(dāng)土壤解凍之后，承載力明顯降低，導(dǎo)致水利渠道出現(xiàn)地基變形的問題，很容易破壞襯砌結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致渠道出現(xiàn)滲透問題。

1.3 地下水反滲

當(dāng)灌區(qū)在雨雪后或者灌溉后，渠道兩邊的土壤處于飽和狀態(tài)，導(dǎo)致地下水位上升，當(dāng)灌區(qū)停止輸水后，會導(dǎo)致地下水位下降，過大的地下水位差，會增大側(cè)壓力，向內(nèi)側(cè)擠壓土壤，渠道兩邊土壤中的水會流向渠道地下，導(dǎo)致混凝土板塊位移，對渠道造成破壞產(chǎn)生滲透。

1.4 材料問題

水利渠道最常采用的材料包括膨潤土、石材、土工布、止水材料、混凝土、鋼筋等，其中混凝土原材料的質(zhì)量直接影響水利渠道工程的整體質(zhì)量，由于水利渠道施工單位并不重視施工材料的采購和質(zhì)量檢測，導(dǎo)致許多質(zhì)量不合格的施工材料進入到施工現(xiàn)場，并且也沒有做好材料的儲存和管理工作，導(dǎo)致材料出現(xiàn)受潮、變質(zhì)等問題，影響水利渠道的施工質(zhì)量，導(dǎo)致渠道出現(xiàn)滲透問題[4-6]。

2 水利渠道的防滲對策分析

1)加強地質(zhì)、環(huán)境勘測。不同灌區(qū)水文地質(zhì)狀況不同，這就要求在進行水利渠道施工之前，必須對施工區(qū)域的土質(zhì)環(huán)境狀況進行詳細、全面的勘察，根據(jù)土質(zhì)狀況確定合適的防滲方案。

對于北方嚴寒凍土區(qū)域，更應(yīng)該在水利渠道施工之前進行全面、細致的勘察，觀察和分析區(qū)域土壤凍結(jié)、消融的常規(guī)時間，并在特定的時間對土壤的滲透狀況進行重新檢查，并制定針對性的防滲方案，這對于提高水利渠道的防滲性能和穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的作用。

2)加強防凍材料的改良研究和新型防凍結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。水利渠道采用的傳統(tǒng)防凍材料包括膠結(jié)材料、膨脹蛭石、巖棉以及珍珠巖等。

現(xiàn)階段，高分子聚合物以其獨特的優(yōu)勢被廣泛的應(yīng)用在保溫材料研究和制作中，在很大程度上提高了傳統(tǒng)防凍材料的保溫性能。研究人員通過對防凍材料的性能、造價以及結(jié)構(gòu)等方面進行改造和優(yōu)化，顯著的提高其保溫性能，被重新應(yīng)用在水利渠道防凍施工中。

我國自20世紀60年代開始研發(fā)和應(yīng)用新型的防凍結(jié)構(gòu)，現(xiàn)階段應(yīng)用廣泛的防凍結(jié)構(gòu)包括楔形板、中部加厚板、肋梁板、空心板等，并且在實踐應(yīng)用的過程中獲得了良好的防凍效果。

此外，雖然國外的各種防凍結(jié)構(gòu)具有良好的防凍效果，但是造價相對較高，并不適合在我國大面積的推廣和應(yīng)用，這就要求科研人員應(yīng)該借鑒國內(nèi)外的先進經(jīng)驗，以此設(shè)計出符合我國國情的水利渠道防凍新結(jié)構(gòu)[7-9]。

3)暗管、暗渠的研究和應(yīng)用。暗管和暗渠在解決水利渠道滲透問題方面具有巨大的優(yōu)勢，通過將管道埋在凍土層以下，就能夠解決凍土對水利渠道造成的不良影響，并且在暗管和暗渠中輸水，引水利用率能夠達到95%，具有非常強的適應(yīng)能力，無論是在耕地、草原，還是在高山，都可以在地下修建暗渠，既能夠節(jié)省水資源，又能夠節(jié)省土地資源，同時還未農(nóng)業(yè)灌溉提供很大便利。

暗管和暗渠的修建費用相對較高，在發(fā)達國家具有廣泛的應(yīng)用，但是在我國的應(yīng)用范圍有限。同時，因為暗管和暗渠的耐久性強，使用年限長達30a之久，具有非常高的研究價值，我國應(yīng)該進一步的加強對暗管和暗渠的研究，以便于更好的提高我國水利渠道的防滲水平[10-11]。

4)加強對施工材料的質(zhì)量管理。水利渠道施工單位應(yīng)該加強對施工材料的質(zhì)量管理，具體包括以下幾個方面：在運輸和儲存材料時，應(yīng)該嚴格的按照相關(guān)規(guī)定進行，例如，水泥和鋼筋材料禁止存放在潮濕環(huán)境中，防止水泥遇水變質(zhì)和鋼筋銹蝕，保持儲存環(huán)境的干燥性和通風(fēng)性，同時還應(yīng)該按照水泥的種類進行分開放置，水泥和墻邊、地面應(yīng)該保持30cm左右的距離；負責(zé)材料采購和供應(yīng)的部門，應(yīng)該對進場的所有原材料進行檢查和驗收，同時創(chuàng)建取樣送檢制度，檢驗合格之后才允許進入施工現(xiàn)場，不合格的材料應(yīng)該及時的進行處理[12]。

5)采用多樣化的防滲技術(shù)?，F(xiàn)階段，水利渠道防滲施工技術(shù)眾多，并且各具優(yōu)缺點，在實際應(yīng)用的過程中應(yīng)該根據(jù)區(qū)域的實際狀況采用合適的防滲技術(shù)，具體包括以下幾個方面：

2.1 瀝青混凝土防滲技術(shù)

瀝青混凝土防滲技術(shù)是將瀝青、碎石和砂加熱后攪拌，并壓實成混合材料，具有良好的防滲性能，并且造價和混凝土接近，主要應(yīng)用于北方水利渠道工程。瀝青混凝土防滲技術(shù)有點在于穩(wěn)定性好、耐久性好、防滲效果好、使用壽命長。缺點在于材料源少，價格較高，并且在高溫下會產(chǎn)生一定的有害氣體。

瀝青混凝土防滲技術(shù)常用的結(jié)構(gòu)包括兩種，無整平膠結(jié)層防滲結(jié)構(gòu)如圖1所示、有整平膠結(jié)層防滲結(jié)構(gòu)如圖2所示。對于有整平膠結(jié)層防滲結(jié)構(gòu)，熱穩(wěn)定系數(shù)必須超過4.5，滲漏系數(shù)超過0.001cm/s，該種防滲結(jié)構(gòu)更適合于巖石地基；對于無整平膠結(jié)層防滲結(jié)構(gòu)，水穩(wěn)定系數(shù)必須超過0.9，斜坡流淌值不能超過0.8mm，滲透系數(shù)小于1×10-7cm/s，孔隙率小于4%，該種滲透結(jié)構(gòu)更加適用于土質(zhì)地基。

2.2 膜料防滲技術(shù)

膜料防滲是近幾年新興的一種防滲技術(shù)，膜料防滲技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的兩種技術(shù)為塑料防滲技術(shù)和土工膜防滲技術(shù)[13]。對于塑料防滲技術(shù)，塑料薄膜防滲技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在國內(nèi)外渠道防滲施工工程，將塑料薄膜均勻的攤鋪在渠床上，以此達到防滲的效果，塑料薄膜防滲技術(shù)的優(yōu)點在于防滲效果好、耐腐蝕性能強、質(zhì)量輕、施工簡單、成本低、運輸方便等，是目前最經(jīng)濟、最實用的防滲技術(shù)，缺點在于使用壽命短，需要采用埋藏鋪設(shè)方式，占地面積相對較大；對于土工膜防滲技術(shù)，土工膜防滲技術(shù)是水利渠道工程應(yīng)用廣泛的另一種防滲技術(shù)，由高分子聚合物加工形成的土工膜，具有良好的防滲性能，滲透系數(shù)介于10～14，厚度通?？刂圃?.1～0.4mm，可以將土工膜當(dāng)做一種不透水的材料，土工膜防滲技術(shù)的優(yōu)點在于良好的穩(wěn)定適應(yīng)性、定性效果良好、抗裂和抗裂性能良好、表面光滑、質(zhì)量輕、耐腐蝕性能好、無毒、防滲性能良好、施工方便、成本較低、工期較短以及耐久性良好等，缺點在于使用年限相對較短。

圖1 無整平膠結(jié)層防滲結(jié)構(gòu)圖

圖2 有整平膠結(jié)層防滲結(jié)構(gòu)圖

2.3 砌石防滲技術(shù)

砌石防滲技術(shù)是把石料鋪設(shè)在渠道表面，形成石料防滲層，以此提高水利渠道的防滲性能。在進行砌石防滲施工之前應(yīng)該將水利渠道清理干凈，然后把砂漿墊層攤鋪在水利渠道表面，將石塊安放在砂漿墊層上，采用碎石將出現(xiàn)的空隙填補完全。在進行塊石砌筑施工時應(yīng)該嚴格的控制厚度，通常將厚度控制在20～40cm，同時還應(yīng)該將片石襯砌厚度控制在15cm左右，并采用水泥砂漿對勾縫進行處理。根據(jù)實踐經(jīng)驗表明，砌石防滲技術(shù)的材料源廣，成本相對較低，能夠顯著的提高水利渠道的防滲性能，同時還能夠提高水利渠道的防凍能力。

3 結(jié) 語

總之，我國對水利渠道施工技術(shù)的要求不斷的提高，要求水利渠道在施工的過程中必須重視渠道防滲施工，采用各種先進、有效的防滲對策，不斷的提高水利渠道的防滲性能和運水效率。但是，導(dǎo)致水利渠道施工出現(xiàn)滲透問題的因素相對較多，如地質(zhì)問題、凍脹問題、地下水反滲以及材料問題等，增加了水利渠道防滲施工難度，這就要求在水利渠道施工之前必須對現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境進行勘察，加強防凍材料改進研究和新型防凍結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，推廣和應(yīng)用暗管、暗渠，加強對施工材料的管理，同時采用各種先進的防滲施工技術(shù)，以便于更好的提高水利渠道的整體防滲性能，進一步的提高水利渠道工程進行效益與社會效益。

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TV672；TV223.4

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1007-7596(2016)08-0048-03

2016-07-22

王新穎(1981-)，女，遼寧錦州人，工程師，研究方向為防汛抗旱、 水環(huán)境、水文水資源、水土保持等。