补偿收缩混凝土在渠道防渗中的应用

[摘要]混凝土防渗是最为广泛的渠道防渗技术措施。因此,首先介绍渠道防渗的重要性,分析补偿收缩混凝土工程应用,最后探讨麻江县坝寨水库的渠道防渗工程的设计。

[关键词]混凝土防渗渠道防渗麻江县坝寨水库

中图分类号:TU4文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210149-01

一、渠道防渗的作用

渠道作为输配水到田间灌溉的重要工程设施,其在灌区新建和续建配套技术中显得尤为重要。渠道防渗的重要性主要表现在以下方面:

1.提高渠系水的利用系数。渠道防渗,提高了水的利用率,可扩大灌溉面积,促进农业生产发展,从而使人造生态环境更加繁荣。2.防止土壤盐碱化及沼泽化。渠道防渗,降低了地下水位,使盐碱地和沼泽地得到改良,也就改善了生态环境。因此,渠道防渗有利于生态环境的良性发展。3.节约投资和运行费用,防止渠道冲刷、淤积及坍塌等。渠道防渗方法可分两类。(1)改变原渠床土壤渗透性能,又可分为物理机械法和化学法。前者是通过减少土壤空隙达到减少渗漏的目的,可用压实、淤淀、抹光等;后者是掺入化学材料以增强渠床土壤的不透水性。(2)设置防渗层,即进行渠道衬砌,可用混凝土和钢筋混凝土、塑料薄膜、砌石、砌砖、沥青、三合土、水泥土和粘土等各种不同材料衬砌渠床。采用防渗措施后,渠道渗漏损失可以减少50%～90%。混凝土衬砌是一种较普遍的渠道防渗形式,防渗防冲效果好、耐久,但投资较大。塑料薄膜防渗国外在20世纪40年代已开始应用,中国60年代以来发展很快,防渗效果好,造价亦较低,一般应用于流速小的渠道。三合土、水泥土等防渗材料可就地取材,造价较低,适于无冻害地区使用。70年代以来,对沥青玻璃纤维等防渗新材料以及机械化施工等方面的研究、推广应用,正逐步得到发展。在有冻害地区进行渠道衬砌,需采取防冻措施。防治渠道冻胀破坏可采用改善土壤性质和减少土壤水分,减轻基本冻胀强度,使衬砌结构适应基土的冻胀变形等方法。

渠道防渗后,渠床糙率显著减小,渠中流速加大,输水能力明显提高,渠道断面和建筑物尺寸相对可以缩小。因而,减少了占地,节省了工程量和投资。此外,防渗后渠床稳定性加强,有利于渠道的安全运行和减少维修工作量。渠道防渗,效益显著,适合国情,所以,在诸多节水灌溉技术中,起步最早,应用比重最大。进一步发展和推广渠道防渗,对我国农业增长和国民经济持续发展具有重要的战略意义。

二、补偿收缩混凝土工程应用

(一)结构自防水工程。结构自防水在土木工程中占主导地位。普通混凝土属脆性材料,抗裂能力较差。但掺入膨胀剂的补偿收缩混凝土却能实现抗裂又防渗的双重功效,用于浇筑地下室、水工构筑物等,可补贴外防水层,起到了结构承重和防水的作用。

(二)无缝设计施工。使用补偿收缩混凝土以膨胀加强带取代后浇缝的做法,实现了连续浇筑超常防水结构的新方法。采用为膨胀混凝土所产生的膨胀力可以抵消不掺膨胀剂普通混凝土产生的收缩应力。这种取消后浇带的连续浇筑法,具有整体防水性好,工期短,称为无缝设计施工技术。但是此种方法也必须根据情况,灵活慎重应用。原因是膨胀剂品种与水泥适应性限制,设计时具体施工因素都是不确定的。使用时必须经试验确定最佳方案。

(三)刚性防水屋面。刚性防水屋面使用细石防水混凝土做防水层。用膨胀剂配制的补偿收缩混凝土在刚性防水屋面的抗裂防渗效果方面优于防水剂。这是因为膨胀剂中的AFt具有填孔密实作用并且改善了混凝土中孔结构,使大孔变小。另外,在限制状态下,改善了混凝土的应力状态,使其具有补偿收缩的能力,这是加防水剂的混凝土无法比拟的。用膨胀剂拌制成补偿收缩混凝土浇筑晤面,增加了刚性屋面的抗裂能力,连续浇筑50m不留后浇缝,效果良好。除此之外,类似这种屋面构造及环境条件下的结构也广泛应用了补偿收缩混凝土。

(四)大体积结构混凝土。随着补偿收缩混凝土性能的不断完善,研究人员根据大体积温升特点,将补偿收缩混凝土具有干缩和冷缩的联合补偿作用成功运用到大体积结构中,较好的解决了大体积混凝土由于降温冷缩引起的开裂。

(五)预应力混凝土工程。全预应力混凝土、限制预应力混凝土和部分预应力混凝土三者的主要区别在于混凝土是否受拉或者受拉后是否出现不超过0.2mm宽的裂缝。将补偿收缩混凝土用于预应力混凝土,不但可以使其不受拉,还弥补了混凝土因收缩、徐变等因素对预应力值的影响。近几年,补偿收缩混凝土大量用于无粘结预应力结构,使混凝土结构新技术又一次新的飞跃。补偿收缩混凝土还可用在浆锚接点、锚喷支护、混凝土补强、填缝工程中。

三、麻江县坝寨水库的渠道防渗工程设计分析

工程所在地自然砂石料等建筑材料极为丰富,渠道防渗均采用目前深受国内外灌区青睐的现浇混凝土衬砌护面的方法。这种防渗形式不仅施工简单、造型美观、造价低,而且防渗固坡、节水效果好,无需特别的管理养护,经久耐用,一般可使用40～50a。它不但提高了渠道的过水能力、挟砂能力和抗冲能力,而且节省了渠道历年来除障清淤等繁重的维修养护费用。通过实测,可以减少渗水损失85%～90%,防渗效果很好。另外,混凝土衬砌防渗便于管理养护,经久耐用,降低了灌水成本。渠道渗漏对地下水补给的减少,对控制沿渠地下水位和防止渠道两边耕地盐碱化起到了很好的防治作用。

新建渠道5km,按200亩灌溉用水设计过水断面,需水量按1m3灌溉1万亩的灌溉用水定额取为0.05m3/s,计算过水断面尺寸:

渠道采用C10砼防渗,厚8cm。断面采用矩形,比降取i=1/1000,边坡m=0,n=0.015。采用试算法,设b=0.25m,求水深h

设h=0.25m

则

经试算(过程略),水深在0.245m时可满足要求,加超高0.055m,得渠道净空断面为B×H=0.25×0.3m。

参考文献:

[1]李安国,我国渠道防渗工程技术综述[J].防渗技术,2000.

[2]SL18-2004,渠道防渗工程技术规范,北京:水利水电出版社,2004.

[3]杜志坚,渠道现浇混凝土衬砌裂缝分析与防治[J].杨凌职业技术学院学报,2005.

作者简介:

罗建国(1975-),男,汉族,贵州麻江人,大专文化,助理工程师,现任麻江县水利局计划财务股长。