渠道防滲水利工程技術(shù)研究

古金云

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 510500）

0 前言

作為重要的基礎(chǔ)建設(shè)，水利工程建設(shè)項(xiàng)目受到各界高度重視，農(nóng)田水利工程便屬于其中代表。在農(nóng)田水利工程建設(shè)中，渠道防滲水利工程技術(shù)能夠減少供水經(jīng)濟(jì)損失、延長工程使用壽命，為保證該技術(shù)的效用充分發(fā)揮，本文圍繞渠道防滲水利工程技術(shù)開展具體研究。

1 常用技術(shù)

1.1 混凝土防滲技術(shù)

混凝土防滲技術(shù)屬于較為傳統(tǒng)的渠道防滲技術(shù)，該技術(shù)擁有較為簡單工序和較低造價(jià)。為滿足現(xiàn)代水利工程建設(shè)需要，基于工程的較高防滲作業(yè)要求，考慮到多方面因素均可能對(duì)防滲層造成影響，為保障混凝土防滲技術(shù)應(yīng)用效果，滿足后期維護(hù)和修復(fù)需要，該技術(shù)的作業(yè)需要關(guān)注相關(guān)材料的粉碎處理、科學(xué)選用，混凝土科學(xué)配置、先干后濕施工次序落實(shí)、分層作業(yè)方式合理應(yīng)用等方面同樣需要引起高度重視，作業(yè)結(jié)束后的細(xì)致養(yǎng)護(hù)也需要嚴(yán)格開展，以此更好提升防滲效果[1]。

1.2 灌漿防滲技術(shù)

作為防滲墻工藝范疇，灌漿防滲技術(shù)同樣在渠道防滲領(lǐng)域有較為廣泛應(yīng)用，通過打管灌漿，實(shí)現(xiàn)渠道緊固并有效提升防滲效果。在技術(shù)的具體應(yīng)用中，需要充分結(jié)合地質(zhì)特點(diǎn)和渠道條件，以此為依據(jù)進(jìn)行灌漿孔施工，對(duì)于地質(zhì)條件特殊的渠道，需要適當(dāng)提升灌漿孔數(shù)量，必要時(shí)可應(yīng)用高壓噴射灌漿技術(shù)，更好提升渠道承載水平。灌漿防滲技術(shù)可通過渠道灌入水泥漿，有效提升防滲效果，但技術(shù)應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的漏噴等問題需要引起重視[2]。

1.3 膜料防滲技術(shù)

通過使用膜料防滲技術(shù)可在渠道表層形成保護(hù)層，該技術(shù)應(yīng)用同樣能夠大幅提升渠道防滲水平?，F(xiàn)階段各類渠道工程中膜料防滲技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，但該技術(shù)應(yīng)用過程需要聚焦穩(wěn)定性、完整性、安全性控制。在完成渠道挖掘后，須開展針對(duì)性的找平處理，同時(shí)結(jié)合施工方案完成技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)，膜料重疊部分需要結(jié)合設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制。膜料防滲技術(shù)的應(yīng)用在降低造價(jià)、提升整體防滲性方面表現(xiàn)突出，具備較高推廣價(jià)值。

1.4 砌石防滲技術(shù)

砌石防滲技術(shù)在應(yīng)用中需要將石料鋪設(shè)于渠道表面，其原理類似于膜料防滲技術(shù)，在降低滲漏損失等方面有著出色表現(xiàn)，近年來在我國水利工程建設(shè)中的應(yīng)用同樣較為廣泛。在應(yīng)用砌石防滲技術(shù)前，需要清理渠床，避免石料鋪設(shè)在實(shí)際施工過程中產(chǎn)生空隙，對(duì)于施工過程中存在的石料空隙，須通過碎石填充處理。值得注意的是，砌石防滲技術(shù)的應(yīng)用需要嚴(yán)格控制塊石襯砌厚度，同時(shí)科學(xué)配置水泥砂漿完成勾縫處理[3]。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

以某灌區(qū)改造工程為例，該工程總長度達(dá)259km，涉及298條固定渠道，原先存在1043座渠道建筑物，但在長期使用中，渠道建筑物的完好率較低，灌區(qū)的渠坡穩(wěn)定性和防滲節(jié)水性能下降顯著。因此工程以渠道防滲為改造重點(diǎn)，基于原有渠道線路開展U形化改造。原有渠道基墊為濕陷性黃土，已結(jié)束沉陷變形期，因此將其視作穩(wěn)定基礎(chǔ)。梯弧形渠道存在流速較快且分布均勻特點(diǎn)，在減少不均勻、降低工程量等方面也有突出表現(xiàn)，能夠更好適應(yīng)不均勻變形，同時(shí)存在3.7%以下的每公里輸水損失，滲漏損失可實(shí)現(xiàn)97%的控制，防滲效果較為突出。

2.2 梯弧形渠

案例工程的渠道邊坡襯砌基于六邊形預(yù)制板完成，弧底襯砌采用反拱預(yù)制板，同時(shí)鋪設(shè)全斷面鋪防滲漏膜于夯實(shí)處理后的渠基原土處，通過進(jìn)一步修筑水泥砂墊層，完成混凝土預(yù)制板護(hù)面堆砌，即可實(shí)現(xiàn)梯弧形渠道建設(shè)。為減少降水補(bǔ)充基墊水渠并有效隔斷滲水，渠道墊層選擇水泥砂，用于對(duì)塑料薄膜的保護(hù)，同時(shí)防滲體系也能夠隨之形成。通過變換得到六邊形預(yù)制板的應(yīng)用在提升渠道整體結(jié)構(gòu)適應(yīng)性、改善不均勻性方面表現(xiàn)突出，反拱形預(yù)制板在渠底的設(shè)置可降低裂縫、裂臺(tái)等危害的發(fā)生概率。結(jié)合具體設(shè)計(jì)及測量可以確定，梯弧形渠改造的渠道弧底半徑、邊坡系數(shù)分別為0.85m、1.25，結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，工程選擇聚乙烯膜材料的防滲薄膜，厚度為0.22mm，墊層采用M10水泥砂漿，厚度為2cm，襯砌邊緣的預(yù)制板為C15混凝土，厚度為6cm，弧底采用C15規(guī)格的混凝土反拱預(yù)制板，厚度為8cm，圖1為主要干渠斷面形式示意圖。

圖1 主要干渠斷面形式

2.3 預(yù)制U形渠

案例灌溉工程很多原有斗農(nóng)渠缺乏防滲漏處理，渠內(nèi)現(xiàn)狀不佳，主要表現(xiàn)為污物、雜草過多，過水能力受到直接影響，同時(shí)存在較為嚴(yán)重滲漏損失，因此需要開展防滲漏處理。防滲漏處理以增加輸水能力、降低渠床糙率為目標(biāo)，充分結(jié)合地質(zhì)、氣候等條件，襯砌斷面選擇預(yù)制混凝土U形槽，這種設(shè)計(jì)擁有較好的受力條件和整體性能，且擁有工期短、施工簡單、防滲漏效果突出等優(yōu)勢。案例工程的斗、農(nóng)渠改建總長度達(dá)15km，U型渠槽圓弧半徑、開口角度分別設(shè)置為25cm、12°，槽深度為0.5m，砌筑使用的混凝土預(yù)制件規(guī)格為C15，長度、厚度分別為0.5m、6cm。

2.4 技術(shù)要求

2.4.1 渠基要求

作為典型的薄層結(jié)構(gòu)，渠道防滲結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度較為有限，因此施工需要在穩(wěn)定堅(jiān)固基礎(chǔ)上進(jìn)行，為得到堅(jiān)實(shí)平整穩(wěn)定的渠道基礎(chǔ)，工程選擇防滲膜料干渠渠床。施工過程需要將渠基范圍污物、雜草、淤泥、腐殖土層清除干凈，夯實(shí)平整處理原土層。斗、農(nóng)渠施工需要通過原土夯實(shí)處理原渠砌段渠基，翻夯新建渠道渠基原土，施工須保證存在最小0.5m的豎直深度和最小1.6g/cm3的干密度。

2.4.2 砌體質(zhì)量要求

工程施工前需要分析原有渠道破壞形態(tài)，同時(shí)嚴(yán)格貫徹《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50600—2010）標(biāo)準(zhǔn)要求，由此可發(fā)現(xiàn)原有渠道存在防滲漏效果不佳、砌體標(biāo)號(hào)過低等問題，整體損壞率較高。結(jié)合綜合分析，案例改建工程采用C15等級(jí)的混凝土強(qiáng)度，抗?jié)B標(biāo)號(hào)、抗凍標(biāo)號(hào)分別設(shè)置為S4、D150。

2.4.3 砌縫及伸縮縫質(zhì)量要求

案例灌區(qū)水流存在較多泥沙含量，開裂問題很容易在襯砌接縫處出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致集中滲漏，主要表現(xiàn)為泥水滲漏、襯砌板塌陷滑坡，前者會(huì)導(dǎo)致基土含沙量和含水量增加，后者會(huì)沖刷板后基土，渠道防滲效果將大幅下降，并可能出現(xiàn)嚴(yán)重破壞。襯砌處理直接影響渠道防滲效果，因此案例工程高度關(guān)注襯砌板接縫質(zhì)量控制，具體采用M10規(guī)格的水泥砂漿，圍繞2cm寬度矩形縫施工?？紤]到地基變形和氣溫變化均可能導(dǎo)致防滲保護(hù)層出現(xiàn)變形，橫縫模式的伸縮縫每隔6m設(shè)置于渠道中。基于變形性能考慮選擇填縫材料，填縫施工使用聚氯乙烯膠泥，負(fù)溫下該材料的變形性能較為出色，混凝土與聚氯乙烯膠泥的搭配同時(shí)具備較強(qiáng)粘結(jié)力，可更好地滿足施工需要。在具體襯砌施工中，需要做好縫面清掃處理，膠泥制取及灌縫等操作也需要細(xì)致完成。

2.4.4 鋪設(shè)復(fù)合土工膜

在進(jìn)行復(fù)合土工膜施工前，施工人員需要平整膜下基面，同時(shí)細(xì)致檢查土工膜質(zhì)量，以此保證施工質(zhì)量。土工膜質(zhì)量粘合選擇拼接法，該方法需要按照5～7cm控制搭接寬度。具體施工選擇自下而上平展鋪設(shè)方式，土工膜保護(hù)層需要及時(shí)施工，保證鋪膜與保護(hù)層填筑速度配合默契。保護(hù)層施工不得在工作面上使用重型機(jī)械和車輛，工具選擇也需要關(guān)注土工膜保護(hù)，并保證砂中不存在可能破壞土工膜的物體，如樹根、草根、石頭等，基于現(xiàn)行規(guī)范的施工驗(yàn)收同樣需要嚴(yán)格落實(shí)。

2.4.5 混凝土澆筑

在案例工程的混凝土澆筑方法，工程采用抗酸性水泥品種，主要為32.5以上標(biāo)號(hào)的硅酸鹽水泥，同時(shí)使用的天然砂子擁有質(zhì)地堅(jiān)硬、顆粒潔凈、級(jí)配良好特點(diǎn)，含泥量控制在3%以內(nèi)，細(xì)度模數(shù)控制在2.3～3.0期間，黏土團(tuán)粒不存在于砂子。選擇調(diào)配良好且質(zhì)地堅(jiān)硬碎石為粗骨料，含泥量控制在1%以內(nèi)，最大粒徑為60mm，須保證存在5%以內(nèi)的超徑情況范圍。為應(yīng)對(duì)酸性環(huán)境水帶來的影響，須保證存在最大0.55的混凝土水灰比值，每立方米最低水泥用量控制為300kg。澆筑混凝土的過程需要按照設(shè)計(jì)拌和材料，具體采用攪拌機(jī)進(jìn)行拌和，運(yùn)輸使用膠輪車。結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范及試驗(yàn)確定混凝土配合比，同時(shí)按照30～60cm區(qū)間控制澆筑地點(diǎn)混凝土垂直坍落度?；炷列枰凑张伍_展抗?jié)B漏試驗(yàn)，并保證澆筑后以2.5MPa強(qiáng)度為拆模標(biāo)準(zhǔn)，養(yǎng)護(hù)工作的細(xì)致開展也需要引起重視。

3 結(jié)論

綜上所述，渠道防滲水利工程技術(shù)的推廣價(jià)值較高。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的梯弧形渠、預(yù)制U形渠、技術(shù)要求等內(nèi)容，則直觀展示渠道防滲水利工程技術(shù)的應(yīng)用路徑。為更好滿足水利工程渠道建設(shè)，基于信息技術(shù)的模擬仿真、新型防滲材料的積極研發(fā)、生態(tài)植被防護(hù)技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用同樣需要引起高度重視。