渠道滲漏原因分析及修復措施

游玉飛

(華電南靖水電廠，福建 漳州 363600)

1 渠道概況

福建漳州地區(qū)水利開發(fā)早，20世紀60—80年代建設(shè)一批以渠道為主要建筑物(土料、預(yù)制混凝土板或漿砌石防滲型式為主)的水力發(fā)電及農(nóng)田灌溉項目，設(shè)計流量在2～30m3/s之間。經(jīng)幾十年運行，老化滲漏問題普通存在，水量流失不僅造成水資源浪費，更是嚴重威脅渠道安全運行，必須采取有效除險加固措施進行控制，使險情防范于未然。文章通過地質(zhì)勘察、施工調(diào)查及渠道日常滲漏檢查觀測綜合分析渠道滲漏成因，并針對性對多個渠道實施滲漏修復改造工程，取得較好效果。

2 渠道滲漏分析

渠道滲漏原因錯綜復雜，既跟施工材料和防滲型式密切相關(guān)，也與地質(zhì)地形、施工控制不嚴、維護管理不善及生物洞穴危害等有關(guān)，需綜合分析。

2.1 地質(zhì)地形原因

大部分渠道位于河岸高邊坡，膠結(jié)不好、強透水破碎帶、斷裂節(jié)理密集帶或風化嚴重巖石體等地質(zhì)不良渠段，不僅使邊坡穩(wěn)定復雜化，也容易造成渠堤滲漏。渠堤填方碎石土料混合防滲性能差，夯實難度大，早期防滲施工技術(shù)比較落后，渠堤質(zhì)量難以保證，常因沉陷變形產(chǎn)生裂縫。特別是沖溝等低洼地形引起的滲透水流的坡降超過渠堤允許坡降，滲流逐步帶走細小顆粒產(chǎn)生具有危害性的滲透變形，易造成脫坡險情。

2.2 生物洞穴破壞

堤身填筑料混雜，施工時處理不徹底，植物樹木根莖腐爛后形成孔洞。其他方面如白蟻、老鼠等動物在渠堤打洞筑巢，也是造成渠道集中滲漏的重要原因。

2.3 施工質(zhì)量或建筑材料問題

渠道施工質(zhì)量好壞，直接影響渠體填料物理力學性質(zhì)，也是渠道安全重要因素。

施工質(zhì)量問題主要有：地基清理不徹底；施工中新舊土體接觸部位處理不當；渠堤填筑土料未按設(shè)計要求或質(zhì)量控制不嚴，隨意取土，隨意填筑，防滲效果差，易引起散浸；早期因施工條件受限填方未夯壓密實，渠體沉陷過大；局部地段渠堤風化礫石集中，架空現(xiàn)象嚴重，形成集中滲漏；渠道砌筑時砌縫砂漿過稀，干縮后形成裂縫等。

建筑材料問題如：渠道混凝土板襯砌受當時條件限制(部分渠道采用竹筋混凝土板)，混凝土板強度低、密實性和抗裂性差，又經(jīng)長期運行產(chǎn)生沖磨、剝蝕、龜裂等缺陷，為滲流提供了入口通道。原漿砌石襯砌所用膠結(jié)材料，主要為石灰砂漿和少量水泥，強度低、抗?jié)B性差。

2.4 后期維護管理不善原因

渠道老化失修，檢查維護不到位，直接影響工程效益和使用壽命。如因長期疏于管理，渠堤常有大片低矮樹木未及時清理，根系直達渠堤內(nèi)部或穿透渠堤影響其滲透特性，引起混凝土面板及漿砌石防滲體錯動、開裂等形式破壞。日常停水檢修中勾縫脫落處理不到位，縫溝清理、勾填壓實等工序未能嚴格把關(guān)。

3 修復措施對策

對已運行的渠道采取滲漏修復技術(shù)因土質(zhì)和防滲形式等因素不同而變化，需科學分析論證采取綜合處理措施。

3.1 日常維護修補

正常的維修養(yǎng)護可提高渠道建筑物耐久性，延長其使用壽命。主要通過日常巡查，定期全面檢查及不定期重點檢查，及時了解水工建筑狀況，如有異常險情應(yīng)及時制訂防范措施。每年應(yīng)結(jié)合停水檢修做好常規(guī)缺陷處理，避免隱患擴大。

土料防滲層出現(xiàn)裂縫、孔洞等，應(yīng)將病患部位鑿除，清理干凈，用三合土回填夯平。

混凝土板或砌石勾縫開裂、脫落，可沿縫鑿開，將縫壁、縫口沖洗干凈后用水泥砂漿填充搗實，勾縫最好壓成平縫。局部混凝土防滲板表層剝蝕、破碎、裂縫等缺陷，應(yīng)及時采用水泥砂漿表面抹平或噴漿處理，處理時表面應(yīng)清洗干凈。當破碎面深度較大時，可在水泥砂漿中摻適量礫料，以減少砂漿干縮和增強砂漿強度。局部砌石防滲層出現(xiàn)錯動、沉陷、掉塊等，應(yīng)將病害部位拆除并沖洗干凈后選用大小適合的石料，座漿砌筑。

3.2 技術(shù)改造修復

3.2.1 灌漿防滲加固

處理方式有填充式灌漿和劈裂灌漿。填充式灌漿利用泥漿自重灌入渠堤裂縫。劈裂灌漿是漿液在較大壓力下劈開堤體，通過漿堤互壓、渠體濕陷、泥漿固結(jié)壓實等機理，擠壓密實裂縫、洞穴等病害，促進變形穩(wěn)定，起到防滲和加固雙重作用。土堤灌漿材料采用黏土漿或水泥黏土漿，就地取材，工藝簡單、效果好。

灌漿工藝流程：①分序鉆孔。由疏到密布孔，孔序數(shù)一般為Ⅱ序，最多不宜超過Ⅲ序。②制漿。灌漿土料要求黏粒含量不能太少，漿液流動性好且有一定的穩(wěn)定性。漿液的稠度一般為1∶1～1∶2.5(水:固體)，黏土漿密度一般為1.0～1.75g/cm3。水泥黏土漿中水泥與黏土的重量比一般為1∶1～1∶4。③灌漿。一般采用“單排布孔、分序鉆灌、稀漿開路濃漿灌注、少灌多復、全孔灌注、綜合控制”的原則，以保證質(zhì)量。在劈裂灌漿中，要控制好壓力，以防止渠堤產(chǎn)生較大變形。灌漿過程中如發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿，應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、濃漿、低壓、限流、間歇灌漿等方法處理。灌漿工作應(yīng)連續(xù)，若因故中斷，應(yīng)及早恢復，否則應(yīng)立即沖洗鉆孔，而后恢復灌漿。④封孔。在終灌后，將孔內(nèi)清水抽完，然后倒入泥球或稠漿，最后表面用土夯實。⑤質(zhì)量檢查以檢查孔壓水試驗成果為主，結(jié)合漏水量測定、采樣試驗等綜合評定。

3.2.2 預(yù)制混凝土板及砌石防滲層修復

(1)高壓噴漿修復

針對大面積預(yù)制混凝土板表面磨損較嚴重、漿砌石勾縫不好處理或原風化嚴重巖石體作渠身等易形成滲漏通道不良情況，可將水泥、砂和水混合料高壓噴射到原防滲層表面。該方法結(jié)合枯水期低水位及渠道停水檢修時實施，速度快、質(zhì)量好、節(jié)省模板，對渠道正常運行影響小。

(2)舊混凝土板不拆，加鋪混凝土板

主要針對舊混凝土板磨損較嚴重但整體平整，加厚后安全超高仍滿足要求情況。主要施工步驟：對舊混凝土板局部隆起部分壓平；立模鋪筋并沖洗干凈；混凝土入倉振搗；收面；拆模；養(yǎng)護?，F(xiàn)澆混凝土應(yīng)按設(shè)計配合比進行配料。澆筑前，應(yīng)對底面灑濕潤。施工順序：先澆渠底，后澆渠坡，多按伸縮縫分塊澆筑。施工以機械為主，備料及投勞集中。該方法優(yōu)點是比較適合渠道現(xiàn)狀，使用年限長，缺點是工期長。

(3)舊混凝土板拆除，鋪設(shè)花崗石板

創(chuàng)造性實施花崗石板防滲修復基于以下原因：福建地區(qū)花崗石材分布廣泛、取材方便，開荒率高；硬度大(摩氏硬度達6左右)、強度高、吸水性低；耐腐蝕、耐磨損、化學穩(wěn)定性好。根據(jù)花崗石耐火性差可加工成火燒面增加摩擦系數(shù)，以起防沖抗滑作用。

施工工藝流程：①天然花崗石材按設(shè)計尺寸在工廠切割成半成品，一面用燒毛機噴燒成粗面后運至施工現(xiàn)場。②拆除原混凝土預(yù)制板后清理雜物，渠面修理平整。③漿砌石板采用鋪漿法砌筑。砌面先均勻攤鋪M10水泥砂漿后鋪襯保持濕潤花崗石板。砂漿應(yīng)保證飽滿，石板應(yīng)在水泥砂漿初凝前鋪設(shè)完畢。砌筑順序應(yīng)先渠底后渠坡，渠坡應(yīng)自下而上鋪設(shè)。砌筑預(yù)制石板應(yīng)上下錯縫，勾縫應(yīng)反復抹壓保證密實平整且無裂紋。

花崗石材加工容易，鋪設(shè)簡單，工期短。石板迎水面光滑糙率小、流速加大、不易滋生雜草，效果極佳。

3.2.3 土工膜材料防滲

適用于防滲要求高，邊坡較緩土渠。膜料防滲有全鋪、半鋪和底鋪式，半鋪式和底鋪式可用于寬淺渠道。全鋪式中當渠堤內(nèi)地下水位高且有內(nèi)水壓力時，在膜下設(shè)置排水設(shè)施，以防水壓頂托膜料。為防止土工膜被硬物刺破及提高與土體接觸面的摩擦系數(shù)，一般需用重量大于200g/m2的土工布作保護。

施工方法：先將原混凝土面板拆除，清理碎石、混凝土塊、樹枝等雜物和淤積物，渠面整平順直，檢查驗基后鋪襯土工膜，然后過渡25mm的M10水泥砂漿，最后砌筑剛性混凝土預(yù)制板作膜料防滲保護層。渠道土工膜層頂應(yīng)滿足設(shè)計超高要求并澆筑C20混凝土埋固。伸縮縫底部為焦油塑料膠泥充填，用棒子攪動抹壓使膠泥與縫壁充分粘結(jié)，后用瀝青砂漿勾縫壓平。

土工膜防滲性能好，質(zhì)量輕，運輸量小，施工速度快，投資省。

3.2.4 混凝土U型渠應(yīng)用

隨著工廠機械化預(yù)制質(zhì)量水平提高及工業(yè)廢渣利用成本降低，U型渠在本地區(qū)農(nóng)田修復土渠上得到大力推廣應(yīng)用。混凝土U型防滲渠道具有防滲效果好，比梯形、矩形渠道具有濕周短，流速快，裂縫小，整體性好，施工速度快，使用壽命長等優(yōu)點。

4 結(jié)語

防滲質(zhì)量好壞直接關(guān)系到渠道工程發(fā)電灌溉效益。保證渠道防滲質(zhì)量就是在保證水資源合理利用率。如何通過老化滲漏渠道修復改造，恢復和提高渠道工程綜合效能，對管理者來說任重而道遠。通過多個渠道除險加固工程取得較好成效和實踐經(jīng)驗，修復改造工程應(yīng)在充分調(diào)查分析滲漏成因基礎(chǔ)上，通過科學論證，多種技術(shù)綜合處理渠道滲漏問題。特別是要因地制宜、積極探索和大力推廣應(yīng)用防滲新技術(shù)、新材料、新工藝，力求技術(shù)先進、運用安全，有效降低施工成本和勞動強度，減少日后管理維護費用，提高水的利用率，充分發(fā)揮工程效益。