農(nóng)田灌溉中的渠道防滲施工技術(shù)

□ 高術(shù)人

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 白銀 730400）

渠道是重要的農(nóng)田灌溉設(shè)施，其作用十分重要。我國(guó)屬于農(nóng)業(yè)型大國(guó)，在農(nóng)業(yè)用水方面的需求量一直居高不下，獨(dú)占鰲頭，但基于水資源十分緊缺的原因，在灌溉用水上每年都有十分嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象，灌溉水的利用系數(shù)無(wú)法得到提升，一直以來(lái)都是棘手的問(wèn)題，因此也制約著我國(guó)農(nóng)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的有效發(fā)展。

水利部門(mén)的官網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)在2018年的全國(guó)用水量為1000.5m3左右，但農(nóng)業(yè)用水量就約占61%，與此同時(shí)，近20年來(lái)我國(guó)的農(nóng)業(yè)用水平均數(shù)一直處于這個(gè)數(shù)值，基數(shù)龐大。現(xiàn)有的修建的灌溉渠道已擁有305萬(wàn)km的總長(zhǎng)數(shù)，但真正具有防滲功能的措施渠道卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，大概只有55萬(wàn)km，所以要解決我國(guó)水資源短缺這個(gè)難題，必須突破原有瓶頸，讓灌溉水利的使用系數(shù)完全提升起來(lái)，將水輸送過(guò)程中的損失量嚴(yán)格控制和降低。而渠道防滲技術(shù)就可以完成這一任務(wù)，可以從滲漏上彌補(bǔ)70%以上的水資源，并提高農(nóng)田灌溉水的利用系數(shù)，從根本上對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)用水方面的供需矛盾進(jìn)行徹底解決，并帶來(lái)更多的持續(xù)性發(fā)展優(yōu)勢(shì)，為農(nóng)業(yè)提供后方保障。

一、渠道防滲技術(shù)

農(nóng)田灌溉需要提供充足水資源，在維持地下水位穩(wěn)定的同時(shí)，通過(guò)提供充足的水分改良土質(zhì)提升作物產(chǎn)量，做到高效利用水資源助力農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?，F(xiàn)階段，可以采用的渠道防滲技術(shù)主要有四種，即土料壓實(shí)、石料襯砌、混凝土襯砌和覆膜防滲。

（一）土料壓實(shí)技術(shù)

針對(duì)以往建設(shè)的土水渠，多采用土料壓實(shí)技術(shù)進(jìn)行防滲處理。在防滲施工時(shí)，可以就地選取灰土、黏性土等材料進(jìn)行渠道改造，要求提前做好土料粉碎、過(guò)篩處理，經(jīng)過(guò)干拌、濕拌后達(dá)到施工要求。結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，通常將灰土含水率控制在30%以下，黏性土則要求塑限不超4%。由于材料易得，同時(shí)施工操作較為簡(jiǎn)單，因此采取該技術(shù)施工成本較低，多數(shù)地區(qū)得到了推廣應(yīng)用。但要取得理想防滲效果，還需提前開(kāi)展材料性能試驗(yàn)，確認(rèn)達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

（二）石料襯砌技術(shù)

石料襯砌技術(shù)多用于石料豐富的地區(qū)，可以利用石料完成護(hù)面、擋土墻等結(jié)構(gòu)的襯砌施工，石墻厚要求達(dá)到15～30cm。采用石料搭建的溝渠可以取得理想防滲效果，并發(fā)揮防凍作用，能夠滿足農(nóng)田灌溉需求。從當(dāng)?shù)剡x取耐磨、抗沖擊的石材，并結(jié)合灌溉渠道所在位置的地理特征合理選擇搭建的結(jié)構(gòu)，才能保證防滲施工效果。結(jié)合地形做好渠道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，做好表面清潔，并在底部鋪墊碎石，然后自下而上進(jìn)行石墻堆砌，最終通過(guò)在表面灑水加強(qiáng)結(jié)構(gòu)保養(yǎng)。但由于使用的石材較多，該技術(shù)主要適用于中小型渠道的改造。

（三）混凝土襯砌技術(shù)

作為主流的渠道防滲技術(shù)，混凝土襯砌技術(shù)用于渠道改造能夠取得理想施工效果，有效提高輸水效率，且能延長(zhǎng)工程使用壽命。該技術(shù)可以進(jìn)一步劃分為兩類(lèi)，一類(lèi)為直接進(jìn)行預(yù)制U型水渠安裝，另一種則為使用混凝土進(jìn)行現(xiàn)澆施工。采用預(yù)制水渠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝施工，需要提前結(jié)合農(nóng)田灌溉地的地形結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)預(yù)制板，并按照相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求加強(qiáng)預(yù)制板制作，要求建立嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)，保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量達(dá)標(biāo)。采用現(xiàn)澆混凝土施工技術(shù)則更加靈活，能夠結(jié)合實(shí)際情況靈活調(diào)整施工設(shè)計(jì)，但要求加強(qiáng)施工工藝過(guò)程管控，保證工程建設(shè)質(zhì)量合格。在實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐中，還應(yīng)提前做好水渠清理，并結(jié)合環(huán)境、水文地質(zhì)等條件合理設(shè)計(jì)混凝土配比，并加強(qiáng)混合料質(zhì)量控制。在混凝土施工時(shí)，應(yīng)做到分層澆筑，并在結(jié)構(gòu)成形后加強(qiáng)防滲性能檢測(cè)，保證達(dá)到質(zhì)量要求。采取混凝土襯砌施工技術(shù)，形成的渠道擁有良好防漏性能和抗沖刷能力，同時(shí)能夠?yàn)榍篮笃诰S護(hù)提供便利，帶有“一勞永逸”的特點(diǎn)。

（四）覆膜防滲技術(shù)

在對(duì)渠道進(jìn)行臨時(shí)性修補(bǔ)時(shí)，可以采用覆膜防滲技術(shù)。具體來(lái)講，就是先完成渠道溝槽挖掘，經(jīng)過(guò)整平后使用瀝青纖維布油氈或塑料膜等材料在渠道底板位置進(jìn)行防滲層施工，最終通過(guò)填埋構(gòu)成渠道。采取該技術(shù)要求提前掌握地區(qū)氣候、地形等情況，合理進(jìn)行覆膜位置的選擇，保證薄膜覆蓋區(qū)和限定區(qū)能夠較好銜接，以便充分發(fā)揮薄膜防滲作用。此外，應(yīng)選擇高質(zhì)量的薄膜，以免在施工或使用過(guò)程中發(fā)生破裂，導(dǎo)致施工效果不佳。應(yīng)用該技術(shù)耗費(fèi)的工時(shí)較短，無(wú)需使用復(fù)雜機(jī)械設(shè)備，能夠?yàn)榭焖俳鉀Q渠道滲漏問(wèn)題提供支持。但由于薄膜使用壽命有限，因此農(nóng)田灌溉渠道后續(xù)依然容易發(fā)生滲漏現(xiàn)象。

二、渠道防滲施工技術(shù)應(yīng)用

在渠道防滲方面，可以采取的施工技術(shù)較多，但在實(shí)際進(jìn)行工程建設(shè)的過(guò)程中還應(yīng)結(jié)合農(nóng)田灌溉體系建設(shè)發(fā)展需求進(jìn)行合理選擇，保證技術(shù)得到科學(xué)應(yīng)用。在工程建設(shè)實(shí)踐中，還應(yīng)制定科學(xué)施工方案，并加強(qiáng)施工過(guò)程把控，從而提高水利工程施工技術(shù)水平。

（一）工程概況

某縣地處平原地區(qū)，土質(zhì)條件不佳，目前建設(shè)的農(nóng)田灌溉渠道滲水性較高。在地區(qū)水資源匱乏的情況下，需開(kāi)展防滲工程提高全渠道輸水能力。按照工程建設(shè)要求，需要對(duì)1條干渠、6條一級(jí)分渠和53條二級(jí)分渠進(jìn)行建設(shè)，將工程劃分為6個(gè)標(biāo)段，各標(biāo)段長(zhǎng)353m，做到同步開(kāi)展作業(yè)。渠道深達(dá)1.2m，寬為2.1m，輸水速率達(dá)到132m3/h。

（二）施工方案

結(jié)合工程施工條件可知，地區(qū)氣候條件不適合采用復(fù)合材料進(jìn)行防滲施工。與此同時(shí)，地區(qū)土料、石料等材料并不豐富，還應(yīng)選用密度大、抗?jié)B性能強(qiáng)的混凝土進(jìn)行襯砌施工，從而有效延長(zhǎng)工程使用周期和提高工程輸水能力。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察發(fā)現(xiàn)，灌溉渠道多處存在明顯轉(zhuǎn)折，采取安裝預(yù)制板的方式將給現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)帶來(lái)困難，未能合理施工將影響渠道防滲效果。通過(guò)綜合分析，決定采取現(xiàn)澆方式進(jìn)行混凝土渠道修建，將因渠道滲漏損失的水量減少85%，并通過(guò)提高輸水能力滿足當(dāng)?shù)剞r(nóng)田灌溉需求。而在渠道的底部和斜坡位置，需鋪設(shè)90×120cm的混凝土板，厚度達(dá)到4.5cm，彼此保持2.5mm間隔，縫隙利用水泥砂漿填充，做到全面提高渠道防滲效果［6］。

（三）施工要點(diǎn)

1.地基處理

按照施工方案，需要在襯砌施工前完成地基處理，在做好拌合廠等場(chǎng)地布置的同時(shí)，進(jìn)行渠道放樣。使用經(jīng)緯儀測(cè)定中心控制線，確定中心樁后，可以在彎道位置每5m布置一個(gè)點(diǎn)位，直線段每50m設(shè)置一個(gè)點(diǎn)位，測(cè)距誤差在1/1000以下。按照四等水準(zhǔn)進(jìn)行高程測(cè)量，每隔200m設(shè)置一個(gè)臨時(shí)高程控制點(diǎn)，將中心線作為依據(jù)進(jìn)行地腳線放樣，獲得4條控制線。在測(cè)角過(guò)程中，應(yīng)將誤差控制在30mm以?xún)?nèi)。完成放樣后，需要進(jìn)行機(jī)械開(kāi)挖，考慮到原本基礎(chǔ)相對(duì)堅(jiān)固，開(kāi)挖將造成斷面擾動(dòng)，導(dǎo)致渠道內(nèi)落入垃圾、磚石等材料，在襯砌施工前應(yīng)做好溝渠清理。對(duì)渠基進(jìn)行夯實(shí)，應(yīng)從底腳開(kāi)始向內(nèi)側(cè)夯實(shí)，水平向距離達(dá)到1.5m，堤頂位置夯實(shí)1m，構(gòu)成一個(gè)斜梯。由于渠道基底為砂壤土和粉細(xì)砂，在分層回填夯實(shí)時(shí)各層鋪土不超30cm，需加強(qiáng)含水量控制，并保證均勻、平整，確認(rèn)夯實(shí)后至少達(dá)到1.55t/m3的干容重要求。此外，還應(yīng)對(duì)渠坡進(jìn)行修整，在襯砌施工前1d進(jìn)行削坡，加強(qiáng)表面光滑度和高程控制。通過(guò)人工掛線方式作業(yè)，確保內(nèi)邊坡和渠底平整度偏差在±0.5cm范圍內(nèi)。

2.模板施工

在模板施工環(huán)節(jié)，由于渠道屬于小型水利工程，可以選用木模板支模。在施工實(shí)踐中，確認(rèn)模板和現(xiàn)澆邊坡混凝土板斜面長(zhǎng)和表面長(zhǎng)誤差在±20mm范圍內(nèi)，混凝土板厚度和伸縮縫尺寸誤差在±3mm范圍內(nèi)。在鋪設(shè)相鄰兩塊模板時(shí)，要求高差在±1mm范圍內(nèi)，拼縫間隙偏差不超±1mm，配件孔眼位置偏差同樣在±1mm范圍。在支模過(guò)程中，做到嚴(yán)密拼裝，確認(rèn)模板不存在變形、漏漿等問(wèn)題。在渠道縱向上，應(yīng)確保安裝凈距誤差不超±10mm，寬度方向誤差不超±30mm。

3.混凝土配制

在襯砌施工期間，混凝土為主要材料，需要嚴(yán)格把控材料質(zhì)量，以免渠道施工無(wú)法取得理想效果。在材料選用方面，還應(yīng)選用品種佳、強(qiáng)度高的水泥材料，根據(jù)渠道特性實(shí)際選擇干硬性水泥，保證凝固效果良好。在骨料選擇上，確認(rèn)粗骨料粒徑不超鋼筋凈距2/3，同時(shí)應(yīng)不超混凝土板厚1/2，應(yīng)小于構(gòu)件斷面最小邊長(zhǎng)的1/4。采取連續(xù)級(jí)配材料，應(yīng)保證表面潔凈。在細(xì)骨料選擇上，選用細(xì)度模數(shù)在2.4～2.6之間的人工砂，確認(rèn)材料質(zhì)地堅(jiān)硬，含水率不超6%。在混凝土配比設(shè)計(jì)上，應(yīng)開(kāi)展試配實(shí)驗(yàn)，完成試件制備，確認(rèn)結(jié)構(gòu)抗屈服強(qiáng)度能夠達(dá)到24MPa以上，抗彎強(qiáng)度至少達(dá)到2.5MPa，形變程度不超2.2%。嚴(yán)格按照配比進(jìn)行混凝土拌合，應(yīng)使用電子計(jì)量準(zhǔn)備進(jìn)行各種材料稱(chēng)取，并按照順序加入到攪拌站中進(jìn)行拌和，期間嚴(yán)格控制含水量。對(duì)農(nóng)田灌溉渠道進(jìn)行修建，可知現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)入大型罐車(chē)，因此需使用架子車(chē)等進(jìn)行混凝土運(yùn)輸，要求使用專(zhuān)車(chē)，并提前做好車(chē)斗清理，確認(rèn)不存在漏漿問(wèn)題。每次卸料時(shí)，需要將車(chē)斗清理干凈。通過(guò)合理調(diào)整攪拌站位置，可以縮短運(yùn)輸路徑，確保在混凝土初凝前完成渠道澆筑。

4.混凝土澆筑

混凝土運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)進(jìn)行取樣檢查，確認(rèn)抗?jié)B性、強(qiáng)度等指標(biāo)符合要求，然后進(jìn)行渠道施工。在施工前，針對(duì)砂礫地基應(yīng)做好雜物清理，對(duì)基面進(jìn)行整平施工，將表面游離的石灰、泥膜等清理干凈，確認(rèn)半露石子，達(dá)到加強(qiáng)層間結(jié)合效果的目標(biāo)。針對(duì)縱縫進(jìn)行處理，應(yīng)加強(qiáng)沖洗，為后續(xù)灌漿提供便利。針對(duì)施工縫應(yīng)進(jìn)行鑿毛，然后沖洗干凈，保證表面無(wú)塵土或雜質(zhì)。先使用水泥漿對(duì)表面進(jìn)行處理后，才能進(jìn)行混凝土澆筑，以便能夠較好結(jié)合施工縫。在入倉(cāng)輔料階段，還應(yīng)確認(rèn)渠床是否存在干燥起土問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后應(yīng)立即進(jìn)行灑水濕潤(rùn)，以免澆筑過(guò)程中水分大量流失，導(dǎo)致形成的混凝土板出現(xiàn)裂紋。按照伸縮縫進(jìn)行渠道分塊澆筑，需要將渠道劃分為長(zhǎng)20m和寬3m的工段，要求在45min內(nèi)完成混凝土澆筑。針對(duì)渠底和渠坡，需要進(jìn)行跳倉(cāng)施工，從下至上依次進(jìn)行結(jié)構(gòu)澆筑，最終完成頂部澆筑［5］。將底部襯板作為支撐，能夠?yàn)閮蓚?cè)渠坡澆筑提供便利。在澆筑期間，還應(yīng)加強(qiáng)振搗施工，通過(guò)人工方式平倉(cāng)，避免出現(xiàn)材料堆積問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)局部出現(xiàn)骨料堆疊情況，應(yīng)通過(guò)刮杠等方式移動(dòng)至砂漿多的位置，保證材料得到均勻分布。在坡面澆筑混凝土，應(yīng)從底部開(kāi)始，逐步向上澆筑。確認(rèn)粗骨料不再下沉，并且出現(xiàn)泛漿現(xiàn)象，應(yīng)立即停止振搗，以免發(fā)生過(guò)振問(wèn)題。按照模板高在倉(cāng)面鋪滿混凝土，對(duì)表面進(jìn)行平整后，可以利用平面振搗器進(jìn)行2遍振搗。首次振搗時(shí)應(yīng)緩慢移動(dòng)設(shè)備，第二次加快速度。針對(duì)邊角等位置，可以通過(guò)人工方式振實(shí)。做到持續(xù)澆筑，如發(fā)生意外中途停止，應(yīng)將時(shí)長(zhǎng)控制在60～90min以?xún)?nèi)，以免影響收面效果。澆筑后使用原漿收面，應(yīng)利用長(zhǎng)木將表面抹平，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后利用鐵泥抹面，直至達(dá)到密實(shí)、平整等要求，應(yīng)確認(rèn)不存在麻面等缺陷。

5.拆模及養(yǎng)護(hù)

確認(rèn)混凝土初凝后，可以進(jìn)行拆模，從一段將模板緩慢翹起，避免給混凝土結(jié)構(gòu)帶來(lái)過(guò)大擾動(dòng)。使用硬物對(duì)模板背面進(jìn)行輕輕敲打，確認(rèn)松動(dòng)后可以將模板緩慢取出，保證混凝土板表面平整。對(duì)拆下的模板需立即進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)缺損應(yīng)立即修復(fù)，并做好模板校核，確認(rèn)后續(xù)能夠循環(huán)使用。在混凝土凝固的過(guò)程中，為保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量還應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，在表面鋪設(shè)草席并灑水。在環(huán)境氣溫正常的情況下，應(yīng)在6～18h內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，具體還應(yīng)根據(jù)氣溫、混凝土材料性質(zhì)等情況確定養(yǎng)護(hù)時(shí)間。養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)經(jīng)常灑水，保證混凝土表面濕潤(rùn)，以免水分散失過(guò)快導(dǎo)致內(nèi)外溫差過(guò)大，繼而引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫。在外界溫度較高或較低的情況下，可以在表面鋪設(shè)薄膜發(fā)揮保濕或保溫作用，確保結(jié)構(gòu)表面溫度和結(jié)構(gòu)水分緩慢流失，保證最終形成的混凝土渠道質(zhì)量合格。

三、結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用渠道防滲施工技術(shù)解決渠道滲漏問(wèn)題，能夠有效提高農(nóng)田灌溉過(guò)程中的水資源利用效率，達(dá)到改善土質(zhì)和滿足作物生長(zhǎng)需求等目的，為高效農(nóng)田灌溉體系的建立提供有力技術(shù)支撐。在技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐中，還應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求選擇適合的渠道防滲技術(shù)，并加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程中地基處理、模板施工等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的把控，保證工程建設(shè)取得理想效果，從而推動(dòng)農(nóng)田水利事業(yè)的健康發(fā)展。