闫潭灌区输水渠衬砌型式选择的探讨

2012-04-14郭瑞文

水利建设与管理 2012年10期

郭瑞文

(菏泽市闫潭灌区水利管理处 274000)

菏泽市闫潭引黄灌区始建于1982年，位于菏泽市西南部，设计灌溉面积6.67万 hm2，设计引水流量80m3/s，送水干线总长133km。灌区内现有干、支渠68条，总长390.5km，干支级建筑物433座。灌渠内的骨干渠道现大部分为土渠，衬砌率低，淤积严重，跑、冒、漏现象严重。渠床游荡，冲刷严重，弯道多，险工时常发生。对渠道进行防渗不但可以杜绝群众乱扒渠道引水浇地现象，而且有利于渠坡稳定，减少渗漏，增大输水能力，对渠道清淤、衬砌和护险是必要的。自2006年闫潭灌区进行续建配套与节水改造以来，共投入中央预算内资金4861万元，完成闫潭输水渠防渗衬砌29km，改建建筑物26座。闫潭输水渠经过防渗衬砌，取得了较好的节水效果。

1 渠道衬砌防渗材料

目前渠道防渗的工程措施很多，按防渗材料可分为土料、水泥土、石料、混凝土和沥青混凝土、沥青玻璃纤维布油毡及塑料薄膜等，各种防渗材料的特点、适用条件、适用年限、防渗效果等都不相同。

1.1 土料防渗

土料防渗包括黏土夯实、灰土、三合土、黏砂混合土等防渗措施。土料防渗效果较好，技术较简单，易于掌握且造价低，但抗冻性、耐久性、防冲性能差，允许流速低，质量不易保证，不适宜机械、水力清淤及缺乏黏土资源的地区。

1.2 水泥土防渗

水泥土防渗是利用土料、水泥和水拌和而成作为防渗材料的一种防渗措施。其防渗效果较好，施工较简单，造价较低，但早期强度和抗冻性较差，适于气候温和地区的3～5级渠道衬砌，对耐久性要求较高的明渠，宜用塑性水泥土，表面再用水泥砂浆、混凝土预制板、石板等作保护层。

1.3 砌石防渗

砌石防渗的抗冻、抗冲、耐磨、耐久性较好，使用年限较长，具有较强的稳定渠道作用，施工较简单，但不易采用机械化施工，施工质量较难控制，会影响防渗效果，造价相对较高，适用于石材来源丰富的地区。

1.4 混凝土防渗

混凝土防渗是利用预制、现浇或喷射混凝土衬砌渠道的一种防渗措施，具有防渗效果好，抗冻、耐久性好，糙率小，允许流速大、强度高，便于管理，适用性广泛的优点，但适应变形能力差。

1.5 塑膜防渗

塑膜防渗是利用塑料薄膜、复合土工膜等土工织物来减少或防止渠道渗漏损失的技术措施。其防渗效果好，适应变形能力强，质量轻，用量少，施工简单，工期短，造价低，耐腐蚀性强，有保护层时，只要精心施工，确保质量，保护层完好，其使用寿命可达30年以上。土工膜料防渗常用于地下水位较低且有保护层的防渗结构，保护层一般采用土料、混凝土等。

2 闫潭输水渠防渗衬砌型式

根据几种防渗材料的适用范围，针对闫潭灌区的具体特点，闫潭输水渠主要采用浆砌块石防渗、渠底水泥土渠坡砂浆垫层混凝土预制板防渗和渠底水泥土渠坡复合土工膜混凝土预制板防渗等三种型式。

a.浆砌块石衬砌防渗，主要应用于渠道冲刷较严重的弯道及节制建筑物部位。浆砌块石衬砌就是将块石直接砌筑在修整好的渠床上。其主要优点有:抗冲流速大，耐磨能力强;抗冻和防冻胀能力较强;防渗效果好;在正常的情况下可运用25～40年。缺点是:施工质量较难控制，不能就地取材。2009～2010年灌区续建配套与节水改造工程施工中，赵王河弯道及黄蔡河弯道由于冲刷严重，采用了浆砌块石防渗衬砌，有效地保证了弯道渠坡的稳定性。

b.渠底水泥土防渗和渠坡复合土工膜混凝土预制板衬砌防渗。渠底是水泥土防渗，渠坡采用6cm厚混凝土预制板，下铺复合土工膜。其主要优点有:防渗效果好，一般能减少渗漏损失90%以上;耐久性好，在正常情况下，可运用20～30年以上;糙率小，一般为0.016～0.018，可减少沿程水头损失，允许流速大;强度高，便于管理;适应性广泛，混凝土具有良好的模塑性，可根据设计要求制成各种形状。闫潭输水渠0+000～23+344段渠道属地上渠，地下水位低，土壤渗透系数大。2006～2008年灌区续建配套与节水改造工程施工中，采用渠底水泥土防渗和渠坡复合土工膜混凝土预制板衬砌防渗，大大提高了输水效率，节约了水资源。

c.渠底水泥土防渗和渠坡砂浆垫层混凝土预制板衬砌防渗。渠底是水泥土防渗，渠坡采用6cm厚混凝土预制板，下铺5cm厚水泥砂浆。其主要优点有:防渗效果好，耐久性好，糙率小，强度高，便于管理;适用于地下水位较高，渗透系数较大的渠道。闫潭输水渠23+334～133+058段渠道属灌排两用渠道，地下水位高，土壤渗透系数大，2010年灌区续建配套与节水改造工程施工中，采用渠底水泥土防渗和渠坡砂浆垫层混凝土预制板衬砌防渗，大大提高了输水效率，节约了水资源，又利于地下水较高时排渗，有效地保护了混凝土板护坡的稳定。

3 衬砌防渗断面构造设计要点

干渠衬砌断面型式均为梯形。根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288—99)和《渠道防渗工程技术规范》(SL 18—2004)的有关要求，并结合项目区具体情况，经过经济技术比较分析，闫潭输水渠中、下游因承担着排涝任务，计划衬砌高度3m，东明总干渠衬砌高度2m，均采用长50cm、宽30cm长方形混凝土预制板衬砌，厚6cm，强度等级C25，抗冻等级F150，抗渗等级W6，下铺5cm厚水泥砂浆，每8m设伸缩缝，内填3cm沥青砂浆和3cmPT胶泥;在多年水位变化区设一排带孔C25混凝土预制板排渗，板下铺土工布和10cm厚砂石反滤层;衬砌段内桥下因有柱不便施工，采用浆砌石衬砌，厚30cm;底部齿墙为500mm×500mm的M10浆砌石砌筑，顶部采用C15混凝土沿石封顶，尺寸为300mm×200mm;渠底采用10cm厚水泥土护底，每5m设一道PT胶泥纵、横伸缩缝，内填5cm沥青砂浆和5cmPT胶泥。水泥土28天抗压强度不小于3.5MPa，抗冻等级不低于F120，渗透系数不大于1×10-6cm/s，水泥用量为10%，含水率根据规范要求试验确定。

为了方便群众安放水管浇地和打药取水，衬砌护坡段每隔500m设一道0.8m宽浆砌石踏步台阶。砌石踏步做法为30cm厚浆砌块石基础，上用20cm×80cm×50cm细料石砌筑踏步，踏步两侧为10cm×40cm细料石砌沿。砌石踏步路沿石上沿与渠道护坡面相平。

3.1 排渗设置

总结以往防渗衬砌工程经验，2009年灌区续建配套与节水改造工程施工中，闫潭输水渠在桩号35+509以下采用渠底水泥土防渗和渠坡砂浆垫层混凝土预制板衬砌防渗，在距离渠底0.5m处多年水位变化区设一排带孔C25混凝土预制板排渗，板下铺土工布和10cm厚砂石反滤层，取得了显著效果。经过两个汛期雨水的洗礼，没有出现混凝土板鼓胀滑脱现象。

3.2 伸缩缝布置

在以往防渗衬砌工程中，为节省费用，渠坡纵向伸缩缝一般18m设置一道，PT胶泥填实，由于受温度变化的影响，加上混凝土本身的收缩，混凝土板沿缝鼓胀破坏。通过吸取以往教训，2009年以来，在混凝土板防渗衬砌中，护坡每8m设一道伸缩缝，内填3cm沥青砂浆和3cmPT胶泥，水泥土护底每5m设一道纵、横伸缩缝，内填5cm沥青砂浆和5cmPT胶泥，这样有效地解决了混凝土板和水泥土因伸缩缝设置不合理导致的破坏。

3.3 预制浇混凝土板防渗衬砌施工

混凝土板防渗衬砌施工工艺包括:施工准备、铺工放线、混凝土板安装、勾缝、养护。

a.施工准备:渠道防渗工程施工前，应进行详细的施工组织设计，充分做好施工场地的布置以及施工用电、用水、道路及排水等准备工作。

b.渠道衬砌放样:施工前应根据高程及坡度要求做好平面控制、高程控制等有关测量放样，应设置牢固的中心桩和高程点，中心桩在直线段每50m一个，弯道处20m一个，高程点每300m一个。为确保衬砌满足要求，施工放样应在一岸设主控线，另一岸衬砌顶肩设副控线，并设坡角线及腰线共6条控制线。

c.坡面整理:彻底清除渠道内草皮、腐殖土、垃圾及隐藏的暗管、砖石等。闫潭输水渠沿线土质多为砂壤土或粉细砂，应严格将土壤含水量控制在适宜范围内，在土壤比较干燥时可以采用洒水的方法调节土壤含水量，对于含水量较大的土质可采用排水、洒水、换土或者掺入灰土的办法达到调节土壤含水量的目的。

d.混凝土板安装:混凝土板运至施工现场后应组织安装。安装前先铺5cm砂浆，找平后按控制线安装混凝土板，上下错缝，缝宽2～2.5cm。安装过程中应用标尺严格控制坡面平整度。

e.勾缝及养护:混凝土板安装完成后，应把表面清扫干净及时勾缝。采用细砂和较小的水灰比，灰砂比控制在1∶1～1∶2之间。勾缝宽度为20～25mm，勾缝前必须将槽缝冲洗干净，不得残留灰渣和积水，并保持缝面湿润。勾缝砂浆必须单独拌制。当勾缝完成和砂浆初凝后，砌体表面应刷洗干净，至少用浸湿物覆盖保持21天，在养护期间应经常洒水，使砌体保持湿润，避免碰撞和振动。