水資源節(jié)約理念下的農(nóng)田灌溉渠道防滲施工技術(shù)

何衛(wèi)安，黃泰巧

（中國水利水電第九工程局有限公司，貴陽 550000）

1 引言

在農(nóng)田灌溉渠道防滲工程中，應(yīng)優(yōu)先確保其防滲效果，從而達(dá)到減少水資源流失與浪費(fèi)、提高水資源利用效率的目的。而農(nóng)田灌溉渠道的防滲效果是由其施工技術(shù)和工程質(zhì)量的控制決定的，因此，必須選用適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)，加強(qiáng)對施工過程的質(zhì)量監(jiān)督。

2 農(nóng)田灌溉渠道防滲施工的重要性

農(nóng)作物的灌溉方式是多種多樣的，有噴灌、滴灌、澆灌等方式，當(dāng)下被人們廣泛熟知和運(yùn)用的灌溉方式之一是渠道灌溉，但是因?yàn)槲覈蟛糠值霓r(nóng)業(yè)灌溉渠道沒有進(jìn)行有效的防滲施工處理，導(dǎo)致大量的水資源向地下外泄，造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。常規(guī)的土壤滲漏通常會(huì)造成約40%的水資源浪費(fèi)，運(yùn)用沙土和礫石建造的渠道會(huì)造成50%以上或更加嚴(yán)重的水資源損失，以此可見農(nóng)田灌溉渠道防滲施工的重要性[1]。

由于灌溉溝渠的滲漏，使渠道用水利用率下降，灌溉面積縮小，造成水資源浪費(fèi)，同時(shí)導(dǎo)致地下水的水位升高，造成耕地漬害，嚴(yán)重的造成土地鹽堿化。土地二次鹽堿化，不但給水利灌溉工作帶來沉重的費(fèi)用負(fù)擔(dān)，而且嚴(yán)重影響工程的安全。要減少灌溉渠道的水損失，增加灌溉渠道中水資源的利用率，必須加強(qiáng)灌溉渠道的建設(shè)與維護(hù)，并進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)水和控水，以不斷提高灌溉工作的水平；同時(shí)，要通過灌溉渠道的防滲工程降低滲漏水量。所以，加強(qiáng)農(nóng)田灌溉渠道的防滲工作是提高農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展和增產(chǎn)的必要前提。

3 項(xiàng)目背景

某農(nóng)田灌區(qū)干渠全長38.114 km，可對25 000 hm2的農(nóng)田進(jìn)行灌溉。因灌溉渠道易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的水資源損失，故本工程首先通過渠道測量，再采取回填壓實(shí)作業(yè)及混凝土澆筑工藝降低渠道的滲漏率。

4 農(nóng)田灌溉渠道防滲施工工藝

灌溉渠道防滲技術(shù)的種類繁多，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。從節(jié)水的角度考慮，混凝土襯砌的綜合防滲效果是最佳的。目前，我國各地區(qū)的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程建設(shè)中，大部分采用的是混凝土防滲渠道。為此，本文著重闡述混凝土襯砌的防滲技術(shù)。

4.1 土石方施工

在開挖前，首先挖除開挖區(qū)域的覆蓋層，然后進(jìn)行土方開挖；在對蓋板進(jìn)行清潔之后，對其針對性地評測和放樣，以施工圖為依據(jù)，開展分層開挖工作。受渠線開挖深度差異性的影響，開挖渠道的施工方式應(yīng)選擇分層開挖的方式。圖1為土方開挖示意圖。

圖1 土方開挖示意圖

4.2 渠道測量

在進(jìn)行防滲工程前，必須對灌區(qū)的各種參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的了解。首先，中線可由經(jīng)緯儀測量；接著，在彎道的中間每間隔5 m放置1根中央樁，直道的中間每間隔50 m放置1根，安裝完畢后還要進(jìn)行測量檢驗(yàn)，確保間距誤差不超過1/1 000；然后，測量灌渠的高程，同時(shí)在200 m處設(shè)置控制點(diǎn)；最終以測量控制點(diǎn)、中線作為水渠放樣的評判依據(jù)。

4.3 上部回填壓實(shí)工作

1）先將回填區(qū)域上方的雜物和樹枝等清除，然后才能進(jìn)行回填壓實(shí)。

2）上部的回填法采用分層壓實(shí)法，即每回填一層，壓實(shí)一次，每層回填的厚度≤0.3 m，并保證回填區(qū)的土層勻稱、平整。

3）如果回填土中含有大量的沙粒和粉細(xì)沙，就需要對回填土的含水量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。若回填土壤過于干燥，則應(yīng)適當(dāng)灑水，以增加土壤水分含量；當(dāng)回填土含水量太大時(shí)，應(yīng)采用抽吸排水的方法，或采用比較干的回填土進(jìn)行排水。

4）在所有壓實(shí)工作結(jié)束后，應(yīng)確?；靥钔恋母扇葜卮笥?.5 t/m3，并且每一層的回填面積應(yīng)達(dá)到100 m2以上，回填時(shí)應(yīng)留出20 cm的削坡量。

5）提前調(diào)整渠道斜面的坡度。為防止由于施工時(shí)間過長、坡面過于干燥、人為踐踏、暴雨等原因造成坡面損壞，建議在混凝土澆筑前一星期內(nèi)進(jìn)行開挖。在斜坡開挖過程中，必須對坡面的平整度、光滑度及渠道高度等進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在削坡時(shí)，應(yīng)確保坡面的精確性[2]。

4.4 混凝土原材料的配制要求

1）混凝土用水要求：由于是對農(nóng)田灌溉渠道的防滲施工，混凝土用水的品質(zhì)在一定程度上影響著灌水效果，所以，應(yīng)選用合適的混凝土用水。普遍意義上，居民的生活用水和清潔的地下水能夠作為混凝土用水，但嚴(yán)禁選用污染指數(shù)較高的工業(yè)廢水、有毒性水源和地下水，應(yīng)采用運(yùn)水車運(yùn)水至施工現(xiàn)場。

2）水泥的要求：水泥是混凝土的主要成分，水泥的選用對混凝土的防滲效果非常關(guān)鍵，水泥的強(qiáng)度、規(guī)格等都要符合相關(guān)規(guī)定。為了確保所選用的水泥原料符合要求，可以在配制之前對所建的灌溉渠道進(jìn)行細(xì)致的了解，然后根據(jù)不同的渠道特點(diǎn)，選用適合的混凝土，從而達(dá)到最好的防滲效果。

4.5 混凝土配制完成后的處理工作

1）混凝土攪拌工作。應(yīng)選取恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行混凝土攪拌，同時(shí)對攪拌速率進(jìn)行掌控，以灌溉渠道的實(shí)際狀況為基準(zhǔn)，對混凝土參數(shù)進(jìn)行配比。例如，大型農(nóng)田灌溉渠道的防滲工程，可以適當(dāng)延長攪拌時(shí)間，確保攪拌均勻，提升混凝土覆蓋的均勻性、平整性。

2）輸送混凝土。受混凝土停止攪拌會(huì)慢慢凝固的特性的影響，混凝土運(yùn)送時(shí)間要盡可能短。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）可就地取材，在工地附近選取混凝土攪拌場地，縮短攪拌地點(diǎn)到工地的間距；（2）在混凝土輸送過程中，盡可能地排除障礙物，從而縮短運(yùn)輸時(shí)間；（3）控制抗凝劑的使用數(shù)量，短時(shí)間內(nèi)減輕混凝土的固化狀況。同時(shí)，在運(yùn)輸過程中也要小心駕駛運(yùn)輸車，防止加速或急剎動(dòng)作的出現(xiàn)，避免水泥漿發(fā)生泄漏。運(yùn)輸車運(yùn)送混凝土的載重取決于所運(yùn)送的混凝土的總量。

3）進(jìn)場時(shí)混凝土的檢驗(yàn)。通過運(yùn)輸車將混凝土運(yùn)至農(nóng)田灌溉渠施工工地后，工地的工人和技術(shù)人員要對其進(jìn)行取樣做實(shí)驗(yàn)，主要是對其機(jī)械強(qiáng)度、防滲性能等進(jìn)行測試，當(dāng)所有性能滿足灌溉系統(tǒng)的防滲要求并通過驗(yàn)收后，可以進(jìn)行防滲處理工程的施工。若取樣檢驗(yàn)不通過，則此批混凝土不能用于渠道防滲施工中。

4.6 混凝土澆筑

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙技術(shù)規(guī)范要求，采用強(qiáng)度等級為C15預(yù)制板，底板和邊坡板的厚度均為10 cm。在澆筑底板時(shí)，應(yīng)在坡體與底板接合部留出約5 cm的空隙，以便在運(yùn)用脫模對坡體進(jìn)行澆筑時(shí)，能夠提升坡底和底板的質(zhì)量。

4.6.1 施工方法

現(xiàn)澆混凝土模板采用鋼板成型后的脫模，并在施工中采用了跳倉的方式，在渠道軸線方向上，將跳倉的澆筑間隔設(shè)置為5 m（根據(jù)設(shè)計(jì)的縫隙寬度），從而增加了模板的使用效率，同時(shí)也降低了模板的數(shù)量。

4.6.2 脫模設(shè)計(jì)

1）面模。由于建筑工地不容易設(shè)置大型吊裝機(jī)械，所以，面模結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)是由2～5個(gè)支撐槽鋼桁架作為主梁，次梁由50 mm×50mm角鋼焊接而成，面板是由3 mm厚鋼板焊接而成。為保證面模的剛性和完好性，應(yīng)采用3 mm的鋼板對面模每50 m間隔處設(shè)置加勁肋加固，同時(shí)軌道選用100 mm×45 mm+2 mm的矩形鋼管，面模兩端設(shè)置吊環(huán)，對鋼絲繩、手拉葫蘆等進(jìn)行懸掛?？蛇x用沙包的方式進(jìn)行面模配重，在面模反面設(shè)置隔板，確保平衡物不易掉落，并以不同坡比設(shè)置不同配重，從而確保應(yīng)力需求。

2）側(cè)模。受混凝土板厚度為10 cm、坡面平坦等條件的影響，側(cè)?？蛇x用100 mm×45 mm×2 mm的矩形鋼管作為支撐，如果僅考慮混凝土側(cè)壓的影響，并按相似的施工經(jīng)驗(yàn)，可以選用兩邊的鋼筋樁或木樁開展加固工作。施工中立模放樣要求準(zhǔn)確，在設(shè)置邊模支承結(jié)構(gòu)時(shí)，也要確保其有充足的支承強(qiáng)度，支承位置要穩(wěn)定，這樣才能確保一次就位，而且可以免去模板的裝卸操作時(shí)間和成本。

3）配重與提升系統(tǒng)。牽引式導(dǎo)軌在斜坡上每1 m處插入2個(gè)M16的鋼條，用于支撐導(dǎo)軌。面模就地固定在板子的左面和右面。為了防止施工過程中因混凝土的振動(dòng)而導(dǎo)致模板位置上浮，必須在面模上加上一個(gè)配重的沙包。使用2個(gè)20 kN的手拉式起重機(jī)吊起面模。手拉式起重機(jī)每次起重高度為0.5 m，為了減少其運(yùn)動(dòng)位移，手拉式起重機(jī)使用錨桿將其固定在坡頂或馬道平臺(tái)上，待定位確定后，將面模兩邊的吊環(huán)與鋼索或麻繩相連，此時(shí)可促使面模同頻率升降。

4）斜坡檢查、立模驗(yàn)倉、面模安裝、混凝土入倉振搗、抹面、壓實(shí)、收光、養(yǎng)護(hù)保溫等共同構(gòu)成脫模的主要技術(shù)要求。面板澆筑，可運(yùn)用跳倉澆筑、挨倉澆筑、夾倉澆筑3種方式對面板進(jìn)行澆筑。應(yīng)以通過試驗(yàn)總結(jié)出的施工配合比來設(shè)置混凝土比例，在充分?jǐn)嚢枞诤现螅\(yùn)用人力小車將其推入倉內(nèi)，在護(hù)坡上鋪設(shè)滑槽或雨布，并用Q30插入式振動(dòng)棒進(jìn)行平倉振搗。澆筑時(shí)，采用兩臺(tái)手動(dòng)吊車同步運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了面模的同步吊裝。為了避免模板和混凝土的結(jié)合，在澆筑間隔時(shí)間內(nèi)，每30 min進(jìn)行一次抬高，每次抬高20～30 cm。設(shè)置0.2 MPa模具的脫模強(qiáng)度，同時(shí)提升的最大間隔時(shí)間控制在1.5 h之內(nèi)，速率達(dá)到1.0～2.2 m/h。應(yīng)及時(shí)、精準(zhǔn)地對出模混凝土表層開展人工抹面、壓實(shí)、收光，收光后做好噴砂、養(yǎng)護(hù)、保溫等工作[3]。

4.6.3 混凝土入倉

因利用了現(xiàn)場攪拌器進(jìn)行混凝土的混合，因此，在斜坡上可以設(shè)置運(yùn)輸滑道，同時(shí)運(yùn)用人工推動(dòng)進(jìn)料的方式?；炷翑嚢枞诤现?，以人力輔助方式將其送到滑道和進(jìn)入料倉。

4.6.4 混凝土澆筑

1）在澆筑之前，要仔細(xì)檢查相關(guān)的準(zhǔn)備工作以及現(xiàn)場施工設(shè)備是否滿足使用要求，充分了解邊坡處理狀況、地基處理狀況、模板合理程度等。

2）在混凝土澆筑過程中，禁止向料倉中加入水。如果發(fā)現(xiàn)混凝土和易性不好時(shí)，應(yīng)加大振搗力度，確?；炷恋馁|(zhì)量滿足要求。

3）不合格的混凝土不得進(jìn)入倉內(nèi)，及時(shí)清理不合格的混凝土。

4）在混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)經(jīng)常清理附著于模板上的附著物。

5）在澆筑模具中，不能用攪拌機(jī)的地方，應(yīng)以人工協(xié)助的方式進(jìn)行處理，從而保障混凝土達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

6）每一位置的振動(dòng)時(shí)間以混凝土不再明顯下陷、沒有氣泡并開始發(fā)漿為控制依據(jù)，以免造成過多的振動(dòng)。振動(dòng)錘與模板之間的縱向間距不得少于振動(dòng)錘的有效半徑的一半。振搗完成后，用刮板及人工平整倉面，然后由混凝土操作人員完成壓面、收光等流程。

4.6.5 混凝土的養(yǎng)護(hù)

澆筑混凝土12～18 h后才能進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)；在高溫、干旱的天氣中，應(yīng)事先噴灑水分養(yǎng)護(hù)，并用草簾覆蓋；混凝土養(yǎng)護(hù)期，在燥熱天氣的情況下，對于重要部位的混凝土，應(yīng)控制養(yǎng)護(hù)期時(shí)間不少于14 d。

5 結(jié)語

綜上所述，灌溉渠道的防滲、節(jié)流措施與水利設(shè)施的使用有密切聯(lián)系，是影響灌區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素，本文從工程實(shí)際出發(fā)，分析了灌區(qū)的防滲技術(shù)對灌溉用水利用率的影響，詳盡闡述灌溉渠道施工技術(shù)應(yīng)用，以保證灌區(qū)水利建設(shè)的順利實(shí)施，同時(shí)大幅度節(jié)約了水資源。