節(jié)水改造工程中渠道防滲技術(shù)的應(yīng)用

喬冠鋒

（喀什地區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院）

0 引言

中國(guó)部分灌溉排水設(shè)施與相應(yīng)輔助設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，受到設(shè)施自然老化因素與氣候等外界因素的共同影響，存在灌溉水滲漏問(wèn)題，渠坡穩(wěn)定性與灌溉水的實(shí)際利用率持續(xù)降低。這不但無(wú)法充分發(fā)揮出灌溉排水設(shè)施的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，還造成了水資源的大量浪費(fèi)。針對(duì)這一問(wèn)題，中國(guó)逐漸提高對(duì)灌區(qū)節(jié)水改造工程的建設(shè)力度，并將渠道防滲施工技術(shù)作為整體工程的核心關(guān)鍵，以實(shí)現(xiàn)減少水量損失、保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的改造目的。

1 灌區(qū)節(jié)水改造工程中渠道防滲技術(shù)的具體改造方案

1.1 渠道穩(wěn)定性的提升改造

在當(dāng)前中國(guó)多數(shù)灌溉排水工程中，渠道基墊材料普遍為具有高度陷濕性的黃土所構(gòu)成，因此在長(zhǎng)時(shí)間排水使用過(guò)程中，整體結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，并基本度過(guò)渠道的沉陷變形周期。因此可以將原有渠道作為穩(wěn)定基礎(chǔ)，并對(duì)不同區(qū)域階段渠道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、實(shí)際使用情況、具體類(lèi)別、整體均勻性等信息進(jìn)行采集、綜合分析，在此基礎(chǔ)上制定合理的渠道改造方案。這一改造方案與修建新渠道的改造方案相比，具有灌區(qū)節(jié)水改造工程造價(jià)成本低、施工效率快、對(duì)周邊環(huán)境影響系數(shù)低（不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境中的農(nóng)田進(jìn)行征遷）等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

1.2 渠道結(jié)構(gòu)改造方案

當(dāng)前中國(guó)部分灌溉排水工程中所選用渠道結(jié)構(gòu)的合理性有所不足，在秋冬季節(jié)室外低溫環(huán)境下，時(shí)常出現(xiàn)渠道內(nèi)所流通灌溉水凍結(jié)膨脹的問(wèn)題，不但無(wú)法做到對(duì)渠道周邊區(qū)域農(nóng)田的持續(xù)灌溉，還可能造成渠道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的降低、引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫等問(wèn)題的出現(xiàn)。因此，要在灌區(qū)節(jié)水改造工程中優(yōu)先選擇應(yīng)用梯弧形渠道結(jié)構(gòu)，保障渠道內(nèi)灌溉水的高速、穩(wěn)定流通。而在秋冬季節(jié)中的室外低溫環(huán)境下，渠道內(nèi)的灌溉水由于流速較高、流速分布均勻，很難出現(xiàn)灌溉水凍結(jié)、脹裂的問(wèn)題。此外在應(yīng)用U形渠時(shí)，借助于原有渠道以陷濕性黃土材料所構(gòu)成的地基，實(shí)現(xiàn)了對(duì)渠道不均勻變形施工問(wèn)題的有效規(guī)避，從而最大程度降低渠道灌溉水滲漏問(wèn)題的出現(xiàn)、降低水滲漏損失系數(shù)。

2 灌區(qū)節(jié)水改造工程中渠道防滲的具體措施

2.1 對(duì)梯弧形渠的改造措施

從渠道結(jié)構(gòu)改造角度來(lái)看，需要在原有渠道的周?chē)吰聟^(qū)域中襯砌適量的六邊形預(yù)制板，在渠道弧底區(qū)域中襯砌反拱預(yù)制板，對(duì)渠道原有地基開(kāi)展土體夯實(shí)作業(yè)，隨后在渠道中鋪設(shè)全斷面防滲漏膜，并在膜上鋪設(shè)水泥砂墊層、堆砌預(yù)制板護(hù)面，避免在后續(xù)渠道排水使用過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重的灌溉水滲漏問(wèn)題，以及對(duì)渠道含水量進(jìn)行控制、降低。具體來(lái)講，鋪設(shè)水泥砂墊層的主要目的在于為防滲漏膜提供保護(hù)、在渠道中構(gòu)建體系化的防滲漏機(jī)制，而襯砌適量六邊形預(yù)制板的改造目的在于對(duì)渠道整體結(jié)構(gòu)適應(yīng)能力的優(yōu)化提升。

而在渠道底部區(qū)域改造方向中，則需要優(yōu)先使用反拱形結(jié)構(gòu)的預(yù)制板，從而實(shí)現(xiàn)在秋冬季節(jié)中的室外低溫環(huán)境下，有效降低渠道結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、灌溉水凍脹等問(wèn)題的出現(xiàn)概率，以及從側(cè)面提高對(duì)水資源的實(shí)際利用率。

在渠道改造環(huán)節(jié)中，也需要注重根據(jù)不同灌區(qū)節(jié)水改造工程的實(shí)際施工情況選擇正確的渠道邊坡系數(shù)、半徑大小、防滲漏膜的材質(zhì)與厚度、水泥砂墊層的鋪設(shè)厚度、所襯砌不同預(yù)制板的材質(zhì)厚度。以某工程為例，所選擇防滲漏膜的厚度為0.02 cm、防滲漏膜材質(zhì)為PE 膜、所鋪設(shè)水泥砂墊層的厚度為2 cm、渠道底部區(qū)域中所襯砌的反拱預(yù)制板厚度為8 cm。

2.2 對(duì)預(yù)制U形渠的改造措施

在當(dāng)前多數(shù)老舊灌溉排水工程中，所修建斗農(nóng)渠中普遍沒(méi)有采取有效的防滲漏措施，導(dǎo)致灌溉水在流通排水過(guò)程中出現(xiàn)較高程度的滲漏損失。此外在斗農(nóng)渠長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，受外界因素的影響干擾，渠內(nèi)普遍分布大量的雜草、污染物等各類(lèi)雜物，這也對(duì)渠道的實(shí)際過(guò)水性能造成嚴(yán)重影響，進(jìn)一步加大了灌溉水的滲漏損失程度。針對(duì)這一問(wèn)題，需要采取有效的渠道防滲改造措施，即預(yù)制U 形渠，在原有斗農(nóng)渠基礎(chǔ)上襯砌U形槽混凝土斷面結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)渠道過(guò)水性能、防滲性能、受力性能的全面提升。相較而言，經(jīng)過(guò)預(yù)制U形渠改造后的斗農(nóng)渠，可以在秋冬季節(jié)中的室外低溫環(huán)境下做到對(duì)外部?jī)雒浟Φ挠行У挚?，并在室外氣溫回暖、解凍后使得U形渠恢復(fù)至原有施工位置。相比而言，這一渠道改造措施具有工程量低、工序流程簡(jiǎn)略、改造效果明顯等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。而在預(yù)制U形渠改造施工準(zhǔn)備階段中，要結(jié)合實(shí)際施工情況，選擇正確的渠道開(kāi)口角度、槽深度、預(yù)制件長(zhǎng)厚度以及圓弧半徑大小。

3 灌區(qū)節(jié)水改造工程渠道防滲技術(shù)的具體要求與應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 在渠基改建環(huán)節(jié)中的具體技術(shù)要求

本質(zhì)來(lái)講，在灌區(qū)節(jié)水改造工程中，渠道防滲漏改造結(jié)構(gòu)屬于薄層結(jié)構(gòu)，防滲結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度系數(shù)較低，需要基于渠道地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)上開(kāi)展渠道防滲漏施工作業(yè)。渠基改造的具體工序流程與技術(shù)要求為：對(duì)渠基四周區(qū)域中所分布雜草、廢棄物等各類(lèi)雜物進(jìn)行清理，保障渠基施工范圍內(nèi)的場(chǎng)地潔凈性。隨后組織開(kāi)展場(chǎng)地平整作業(yè)，借助相關(guān)施工機(jī)械設(shè)備對(duì)渠道原有地基進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)，并開(kāi)展渠道的原土翻夯作業(yè)。隨后開(kāi)展渠基干密度與豎直深度的測(cè)量作業(yè)、并分析渠道破壞程度，確保各項(xiàng)實(shí)際施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 渠道砌體質(zhì)量的具體技術(shù)要求

在中國(guó)部分灌區(qū)節(jié)水改造工程中，改建渠道所分布區(qū)域在秋冬季節(jié)中的室外氣候溫度較低，渠道的破壞程度相對(duì)較高。如若沒(méi)有對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行充分重視、并選擇適當(dāng)質(zhì)量、規(guī)格材質(zhì)的渠道砌體，那么在室外溫度回暖升高、渠道解凍后會(huì)有較高可能性出現(xiàn)渠道砌體嚴(yán)重破損、大量灌溉水滲漏等問(wèn)題。簡(jiǎn)而言之，則是部分渠道防滲漏改建過(guò)程中沒(méi)有使用適當(dāng)砌體，導(dǎo)致砌體的實(shí)際使用壽命大幅縮減、并無(wú)法起到預(yù)期的渠道防滲漏改建目的。因此需要結(jié)合實(shí)際施工情況，選擇配置適當(dāng)強(qiáng)度級(jí)別、抗凍與抗?jié)B標(biāo)號(hào)的混凝土砌體材料。

3.3 渠道改建中砌縫以及伸縮縫的具體技術(shù)要求

在部分灌區(qū)節(jié)水改造工程中，灌溉水內(nèi)含有大量的泥沙，有一定可能在渠道長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中出現(xiàn)襯砌接縫區(qū)域出現(xiàn)開(kāi)裂施工問(wèn)題，并以此為誘因，引發(fā)渠道襯砌板后到嚴(yán)重破壞、出現(xiàn)集中滲漏問(wèn)題，也有可能引發(fā)渠道襯砌板出現(xiàn)塌陷引起滑坡事故。此外在秋冬季節(jié)，隨著室外氣溫的不斷降低，渠基中所搭建的防滲層也會(huì)出現(xiàn)一定程度的變形。所以，要適當(dāng)提高對(duì)渠道襯砌板接縫處施工質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)及要求，設(shè)置適當(dāng)寬度的矩形接縫，避免在渠道長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中受到灌溉水中泥沙的影響而出現(xiàn)襯砌板損壞問(wèn)題。此外需要在渠道中按一定的間隔距離來(lái)布置伸縮縫，并優(yōu)先在渠道內(nèi)使用橫縫作業(yè)模式，結(jié)合實(shí)際情況配置變形能力較強(qiáng)的接縫材料。

3.4 復(fù)合土工模鋪設(shè)作業(yè)的具體技術(shù)要求

在施工準(zhǔn)備階段中，需要提前對(duì)膜下的渠道里面開(kāi)展平整處理作業(yè)，直至場(chǎng)地平整程度符合施工要求為止。隨后優(yōu)先使用拼接作業(yè)形式抑或是熱元件形式將其進(jìn)行拼裝焊接，并遵循自下而上的施工順序原則組織開(kāi)展復(fù)合土工膜的鋪設(shè)作業(yè)。此外，在土工膜鋪設(shè)作業(yè)環(huán)節(jié)中，需要將渠道保護(hù)層填筑作業(yè)速度以及土工膜鋪設(shè)作業(yè)速度二者控制在合理配合標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)；在保護(hù)層填筑作業(yè)開(kāi)展中，確保作業(yè)面上不會(huì)分布無(wú)關(guān)的施工材料與機(jī)械設(shè)備，避免各項(xiàng)施工問(wèn)題的出現(xiàn)；所使用砂石材料中不能含有結(jié)構(gòu)過(guò)于堅(jiān)硬的物質(zhì)。

3.5 混凝土澆筑作業(yè)的具體技術(shù)要求

優(yōu)先選擇具有較強(qiáng)抗酸性能的水泥材料；配置質(zhì)地堅(jiān)硬、細(xì)度模數(shù)在合理范圍內(nèi)的砂石材料；優(yōu)先選擇碎石作為粗骨料，并控制碎石的最大粒徑值，將所攪拌混凝土材料的水灰比值控制在一定標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)；嚴(yán)格遵守國(guó)家相關(guān)施工條例，開(kāi)展規(guī)范化混凝土澆筑作業(yè)，控制混凝土材料的垂直坍塌度；提前開(kāi)展混凝土質(zhì)量檢測(cè)作業(yè)，對(duì)混凝土材料的抗凍性、抗?jié)B性等性能進(jìn)行檢測(cè)，并確保所使用的混凝土材料質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。