防渗透破坏技术在渠道内坡衬砌中的应用

罗正保

（湖南省水利水电科学研究所 长沙市 410007）

王 飚

（邵阳市水利水电勘测设计院 邵阳市 422000）

湖南省的大部分灌区渠道很多是傍山而建，存在较多的半挖半填高边坡渠道，这类渠道是安全隐患最大的渠段，特别是座落于地下水丰富的软土地基上的高边坡渠道，垮塌事件常有发生，造成毁田、毁路、淹村等重大水患灾害。在该类渠道的整治实践中，对填方渠堤内坡采取防渗衬砌是必须的，问题是对挖方内坡的处理比较棘手。因为如不作防渗处理，则导致渠道水沿内坡渗漏通道绕渠底渗漏，严重时会导致填方渠堤外坡脚渗透破坏、垮塌；如作防渗处理，则须设排水孔，以防内坡地下水位高于渠内水位时而对防渗体产生渗透坡坏。但常规的内坡排水孔，当渠内水位高于内坡地下水位时，则会造成渠道内水通过排水孔渗漏，对填方堤外坡产生破坏。解决的办法，理论上讲，可在山坡与防渗衬砌面板间设置排水通道（体系）。但对渠道工程而言，因此类排水体系投资巨大而难以实施。因此，传统的作法，仍是在浇筑贴山内坡防渗面板时，设置排水孔，以防地下水对防渗面板的渗透破坏，但同时也留下了新的安全隐患。

1 渠道防渗减压装置的结构原理及作用

高边坡、半填半挖渠道主要存在这些特殊的渗透、渗漏问题：在输水运行期渠道水位高于地下水位时，当设有排水孔，渠底不会产生浮托力，但渠道水沿排水孔向外渗漏,排水孔成了天然的漏水通道。这样不但造成渠道水大量损失，而且很有可能造成渗透破坏，引起渠道滑坡。针对这种问题，湖南省水利水电科学研究所已开发出一种防渗减压装置，在省内多处灌区渠道防渗工程中成功运用，效果较好。

防渗减压装置工作原理是在输水渠两侧渠坡的混凝土板下设集水暗管，然后每隔一段距离设置一个逆止式集水箱，当地下水高于渠内水位时，地下水通过集水暗管汇入集水箱，逆止式阀门开启，经出水管自流入输水渠内，从而减小渠道内外水位差，达到减小渗透压力的目的；反之，阀门关闭，防止渠道内水外溢。为防止该段输水渠渠底受承压水扬压力破坏，在渠底中间设碎石盲沟一条，每隔一段距离设逆止式排水阀1个（防渗减压器），以削减承压水扬压力，避免渠底衬砌体破坏。

这种防渗减压器的基本构造是:在聚氯乙烯硬塑管内,安装单向排水的逆止阀,管的两端用土工织物封盖,如图1所示。通过一系列的现场试验和实际应用,普遍反映效果很好,其优点是:保护了渠道防渗层及边坡的结构稳定；启闭灵敏,止水效果好；造价低廉，使用寿命长；适用范围广，维护管理方便。

图1 防渗减压器的基本构造

该装置对已经或正待衬砌的各种材料的渠道防渗层都适用,且可用于保护塘坝和涵（隧）洞的防渗层,挡土墙排水,滑坡体的排水固结等。“渠道防渗减压器”具有多种型号，可根据工程防渗要求选取。该装置已获得国家专利（专利申请号 91-212165，3）。

2 减压器的安装方法与要求

（1）安装位置。

减压器可以装在原排水管内、预留孔中、伸缩缝间、边坡、渠底等位置。当装在靠山坡渠墙上时，安装高度约距渠底25 cm左右，如装在渠底板上，则以靠山坡的渠底边线为宜。

（2）安装密度控制。

减压器的安装密度应综合考虑工程所在地的地形条件，如山谷、山脊、陡坡段、渠道深浅、衬砌型式、施工先后顺序及地下水丰富和程度等情况。同一级别的渠道的不同位置或同一工程的不同渠段，其地下水活动情况都有区别，减压器的安装密度也就不一致。由于相关因素甚多，参数复杂多变，宜通过工程经验和现场试验确定。

（3）积渗沟和砂坑的布置。

对于现浇混凝土渠道，应在混凝土板下设置积渗沟排水，其尺寸为5 cm×5 cm（宽×深），内填砂子或风化骨料，排水积渗沟间距以（2~3）m为宜，并在各减压器之间布置连接两纵向积渗沟的横向积渗沟。

对于用塑膜防渗的渠道，由于防渗层及护砌物不可能与渠背土体完全贴合，一般会有些空隙，则只需布置一条积渗沟；对于用柔毡材料防渗的渠道，因柔毡背面土工织物的自身导水作用，则无须修筑积渗沟。

为了提高减压器的抗淤能力，应在其对应的渠背位置，布设约10 cm×10 cm×10 cm的砂坑，内填洗净的标准砂，砂子起着汇水积渗初步导滤的作用。对于用混凝土防渗的渠道，已经衬砌的，可在伸缩缝间或其它相应位置，凿穿防渗层布设砂坑。如果是正在施工衬砌的，则应将其布置在每块混凝土板的中下部为宜。对于已经用塑膜或柔毡衬砌的渠道，则应在相应位置剪一个内径约4 cm的小孔，并通过小孔构筑砂坑。

（4）减压器的安装。

对于用混凝土防渗的渠道，减压器安装时，可预留Φ5 cm的孔洞，亦可施工衬砌同时进行。梯形渠道减压器与渠坡垂直，矩形渠道或涵（隧）洞边，减压器倾斜45°。

减压器的长度比混凝土的厚度长1 cm，其下端插入砂坑3 cm左右，上端低于混凝土面约2 cm并用阔树叶包扎，将刻有标志的一侧朝上，嵌固在混凝土中，再在距减压器顶端约1 cm处用砂浆封盖，于底部留一大约Φ2 cm的出水孔，见图2。砂浆块的作用是：避免减压器顶端直接接受紫外线照射和输水冲刷，并可防止人为破坏。

图2 减压器的安装示意

对于用塑膜或柔毡防渗的渠道，减压器的长度比护砌层厚度短1 cm。待衬护施工完成之后，在砂坑的相应位置，洗净风干小孔处原塑膜或柔毡。再用胶将减压器底端附着的塑膜或柔毡块粘贴其上，减压器插入砂坑长度约1 cm。

3 技术应用情况

防渗减压的排水装置首先在双牌灌区干渠防渗中进行推广。双牌灌区原干渠基本上是右岸山高坡陡，土质差，全是半挖半填型，渗漏相当严重，常因渗漏引起管涌、滑坡、决口等事故，1994年以前出现的21起决堤事故全部在这类渠道上。通过混凝土衬砌防渗，在这类渠道上按要求全部安装了防渗减压器，在多次下雨和特大暴雨（3天降雨量达350 mm）之后，跟踪观测，只见地下水从孔口流出，其防渗衬砌层无开裂、鼓泡、掉块等破坏现象，雨后又将减压器取出来检查，其内部结构完好如初，证明减压器起到了很好的排水作用。

双牌灌区从1997年开始在混凝土衬砌渠道中全部安装防渗减压的排水装置，其中在干渠桴江坝渠段鲁家湾滑坡体挡土墙内安设排水减压装置，共安装排水减压阀226个，全部都起到了应有的作用，效果很好。经过十多年的运行，挡土墙没有发生什么变化。春季雨水季节山坡地下水位高时，能将山坡渗水排出挡土墙体外；灌区运行渠道有水时能有效阻止渠道水向外渗漏，控制渠水外排。此后该技术又应用到大江边等灌区，取得了很好的效果，表明该技术成果具有很好的实用性和先进性。