水利工程渠道防滲技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用闡述

邵杰

愛輝區(qū)節(jié)水技術(shù)推廣中心，中國·黑龍江 黑河 164300

1 引言

水利工程具有防洪、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、抗?jié)车茸饔?，是關(guān)系國計(jì)民生的基礎(chǔ)工程。在國家大力支持下，中國修建了將近10 萬座水壩，庫容面積達(dá)到了9000 億m3。由于水利工程的工期長、投資規(guī)模大、施工技術(shù)復(fù)雜、對環(huán)境影響比較大，是一項(xiàng)綜合性的工程。

水利工程在運(yùn)行過程中，受到自然環(huán)境、自身負(fù)荷、施工技術(shù)等因素的影響，導(dǎo)致水利工程建筑出現(xiàn)質(zhì)量問題，威脅水利工程運(yùn)行的安全性和可靠性。渠道作為水利工程的一部分，渠道的防滲透技術(shù)直接關(guān)系到水利工程蓄水量和泄洪量。因此，必須結(jié)合到水利工程渠道的實(shí)際情況，選擇防滲技術(shù)，確保水利工程的質(zhì)量。

2 水利工程渠道防滲透技術(shù)

2.1 高性能混凝土技術(shù)

混凝土是由水泥、水、粗細(xì)集料以及添加劑等材料，經(jīng)過攪拌、澆筑、振搗和養(yǎng)護(hù)硬化形成的人工復(fù)合材料。由于混凝土本身一種多孔材料，混凝土在硬化過程中，由于水泥水熱化導(dǎo)致收縮裂縫、溫度裂縫、安定性裂縫，造成水利工程滲漏問題，威脅到水利工程的安全性。

高性能混凝土是一種新型的混凝土，與普通的混凝土結(jié)構(gòu)相比，高性能混凝土的自密實(shí)性好、水泥水熱化低、強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以滿足水利工程渠道施工要求。高性能混凝對原材料質(zhì)量、設(shè)計(jì)強(qiáng)度、施工工藝要求比較高，需要優(yōu)化混凝土配比，添加外加劑，控制總堿量?；炷吝x擇低熱水泥，在水泥中添加粉煤灰、磨細(xì)砂渣粉等礦物質(zhì)摻和物，提高混凝土的抗裂性，礦物質(zhì)的添加量不能超過水泥總量的20%，水灰比控制在0.6 左右[1]。還要控制砂石骨料的集配，將16～31.5mm、10～20mm、5～15mm 三種不同規(guī)格的砂石骨料進(jìn)行搭配，降低砂石骨料的孔隙度，提高混凝土材料的抗?jié)B透性。

根據(jù)混凝土集配強(qiáng)度，控制砂石骨料的等級，強(qiáng)度為C30～C50 混凝土材料的含泥量小于3%，等級小于C30 的混凝土泥土量小于5%?；炷翑嚢璧臅r(shí)候，按照砂石、水泥、沙子、添加劑和細(xì)骨料的順序進(jìn)行投放，攪拌時(shí)間控制在90s?；炷翝仓r(shí)，采用振搗棒對混凝土材料進(jìn)行振搗，直到澆筑的混凝土材料表面沒有出現(xiàn)浮漿、氣泡。

2.2 瀝青防滲技術(shù)

瀝青防滲技術(shù)是將瀝青材料用于水利工程的渠道護(hù)面，達(dá)到防滲效果。瀝青防滲技術(shù)可以分為瀝青膜防滲技術(shù)和瀝青混凝土防滲技術(shù)，瀝青膜防滲技術(shù)是將瀝青材料加熱到175～210℃，然后使用噴灑器將瀝青材料均勻地灑在渠道上，形成瀝青膜層，瀝青材料冷卻后在瀝青膜層表面形成一道類似塑料薄膜一樣的保護(hù)層，可以有效防止水中的雜質(zhì)、腐蝕物質(zhì)等對渠道的破壞，提高渠道的防滲透性能；瀝青混凝土防滲技術(shù)是將一定級配的礦物質(zhì)、碎石、石屑、砂石、礦物質(zhì)等材料與一定比例的瀝青材料混合在一起攪拌成為混合料[2]。

在攪拌過程中，瀝青和材料中的礦物質(zhì)結(jié)合在一起提高混合料的粘合力，礦物質(zhì)顆粒在瀝青材料表面形成薄膜，起到防滲效果。瀝青防滲漏技術(shù)具有良好的粘結(jié)力和柔性、適應(yīng)性比較好，可以適應(yīng)較大變形不裂縫。水利工程渠道瀝青混凝土防滲采用梯形、弧形底梯形斷面，瀝青混凝土中瀝青的含量在6%～9%，石料占比為35%～50%，砂石占比30%～50%，礦粉占比10%～15%。

2.3 砌石防滲技術(shù)

漿砌渠道是水利工程渠道施工常見的施工方式，將石塊砌筑在渠道兩側(cè)或者底部，達(dá)到防滲效果。石料是砌石工程的基礎(chǔ)，石料質(zhì)量直接影響砌石工程的施工質(zhì)量。因此，在施工過程中，必須選擇表面干凈、無風(fēng)化、無裂縫和缺陷的石料，石料中部厚度大于15cm，單塊種類超過30kg 的材料。砌石用的砂漿具有良好的和易性、流動(dòng)性、密實(shí)性，可以嵌入砌石縫隙中，砌筑過程中，必須按照先鋪砂漿后砌石，石塊分層砌筑，上下錯(cuò)縫，錯(cuò)縫距離不能小于10cm，內(nèi)外砌搭，砌塊縫寬控制在2～3cm。

砂漿的攪拌速度與石料的砌筑速度是否相配，達(dá)到隨拌隨用的效果。每天砌筑高度不能超過1.2m，砌筑完后需要及時(shí)勾縫，勾縫砂漿單獨(dú)配置，避免與砌體砂漿混用[3]。勾縫完成后，將砌筑體表面清洗干凈，并用濕潤物體覆蓋21h，并經(jīng)常灑水養(yǎng)護(hù)。

3 水利工程渠道防滲技術(shù)的應(yīng)用

宋集屯灌區(qū)位于中國黑河市愛輝區(qū)境內(nèi)，1957年建設(shè)，1959年發(fā)揮效益，是中國愛輝區(qū)最大的灌區(qū)。設(shè)計(jì)灌溉面積7.45 萬畝，有效灌溉面積1.8 萬畝（1 畝≈666.67m2），2013年實(shí)際水田灌溉面積1.31 畝，采用地表水灌溉，年用水量為789 萬立方米。灌區(qū)干渠長43.6km，經(jīng)過近三年重點(diǎn)縣和節(jié)水增糧項(xiàng)目建設(shè)，渠系水利用系數(shù)達(dá)到0.6，灌溉水利用系數(shù)0.5，渠首年引水量0.42 億m3，引水流量3.55m3/s，灌溉保證率為75%，除澇標(biāo)準(zhǔn)5年一遇。灌區(qū)干渠現(xiàn)比較完整段長22.45km；支渠5 條，總長21.15km；斗渠46 條，長34.5km；支溝9 條，長32.65km；斗溝46 條，長57.50km；現(xiàn)有建筑物168 座，工程配套率49%，完好率61%。渠道橫斷尺寸如表1所示。

表1 渠道橫斷面尺寸設(shè)計(jì)成果表

宋集屯灌區(qū)土壤均為中壤土，沿渠輸水滲漏量較大，渠道基礎(chǔ)土壤為弱凍脹土，而且防凍抗凍脹保溫板在輸水季節(jié)對混凝土防護(hù)板產(chǎn)生一定的浮力作用，影響防護(hù)混凝土板的穩(wěn)定性，因此渠道重點(diǎn)采用防滲技術(shù)設(shè)計(jì)，滿足高效輸配水要求。

為了減少沿渠水量的滲漏損失，提高渠系水利用率，干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠采取80m 厚混凝土預(yù)制板襯砌，防滲處理采用土工防滲膜[4]。為保證坡面的整體穩(wěn)定性，防止雨水沖刷及人為破壞，防滲體頂部設(shè)置砼封頂，封頂為渠頂平面橫向鋪設(shè)砼板一塊，斗渠、農(nóng)渠寬0.3m，支渠、干渠0.5m。

4 結(jié)語

渠道作為水利工程重要的一部分，渠道的防滲透效果直接影響到水利工程的運(yùn)行效率和質(zhì)量。在施工過程中，必須結(jié)合到渠道的實(shí)際情況，加強(qiáng)渠道的防滲設(shè)計(jì)，選擇合適的防滲透技術(shù)，減少渠道的滲透現(xiàn)象，確保水利工程的安全性和可靠性。