灌渠的混凝土衬砌效能及养护

□王 瑞（河南省人民胜利渠管理局）

1.灌区的水量损失

1.1 输水损失

人民胜利渠灌区的总干渠、干渠、支渠、斗渠及农渠均为固定渠道。总干渠为引水渠，干支渠为输水渠，斗农渠为配水渠。当输水渠道为土渠时渠床的灌漏损失量很大，据历年在总干渠、干渠的实测结果(见表1)表明，总干渠渠道水利用系数为0.94，东一干为0.92，西一干0.71，东三干为0.67，特别是干渠级，渠道输水损失很大。加上支、斗、农渠的输水损失，渠系输水损失约占总损失水量的50%，渠系水的利用率为0.5左右，加上田间灌水损失，灌区灌溉水的利用系数约为0.35左右，水量浪费严重。

表1 人民胜利渠总干、干渠渗漏量实测表

1.2 渠道防渗

通过东一灌区老五斗渠衬砌试验的结果(见表2)看出，混凝土衬砌的效果最好，可减少渗漏损失99.4%。在渠道纵横断面尺寸相同的情况下，混凝土衬砌渠道比土渠可提高水流速度20%左右，有利于提高渠道挟沙能力，减少渠床冲淤损坏。

表2 东一灌区老五斗衬砌前后渗漏量比较表

自1999年人民胜利渠灌区续建配套与节水改造项目实施以来，灌区先后对总干渠2号跌水至3号跌水段23.351km进行了现浇混凝土板衬砌，其衬砌设计断面如表3所示采用200#混凝土，其厚度为0.1m，衬砌超高0.8m，封项宽0.3m。通过近几年的放水运行观测，其防渗效果显著，渗透系数可达10-8cm/s，两岸地下水位基本稳定。

表3 总干渠设计衬砌断面要素表

渠道混凝土衬砌防渗虽然在渠系节水，减少渠道冲淤和提高渠道挟沙能力等方面都有很明显的效果，但由于人为和自然因素的影响，混凝土板容易产生裂缝。在渠水冻胀作用下，裂缝逐渐扩大，最后导致混凝土板损坏，失去防渗护砌作用，因此加强混凝土板的管理养护，是一项十分重要的工作。

2.混凝土板裂缝产生及危害

2.1 人为因素

2.1.1 现浇混凝土板，由于伸缩缝设置的不够合理，如伸缩缝的间隔设置的过长，在混凝土板受热膨胀时，起不到伸缩作用，致使混凝土板受热拱起，导致裂缝损坏。

2.1.2 预制混凝土板衬砌，板与板之间用水泥砂浆粘结，水泥砂浆的配合比不适当，或粘结缝过宽过窄，都容易产生粘结缝破坏。

2.1.3 混凝土板衬砌渠道，冬季放水灌溉后，要及时排干渠道中的积水，如不排干渠道中的积水，积水会渗入伸缩缝和粘结缝中，在冻胀作用下会产生裂缝。

2.1.4 现浇混凝土板，初凝期的养护十分重要，夏季主要是洒水养护，冬季即是防冻养护。如果养护不当，混凝土板表面会产生裂缝。

2.2 自然因素

2.2.1 地下水顶托的影响

衬砌渠段的地下水位如果较高，在地下水扬压力的作用下，混凝土板会受到顶托，最先在混凝土的伸缩缝、粘结缝及混凝土板的薄弱处，使混凝土板产生裂缝。

2.2.2 渗流的影响

在高地下水位衬砌渠段，由于地下渗流的运动，容易把混凝土板下面的渠床土质淘刷，使之形成空隙，日久发展成孔洞，使混凝土板悬空，在混凝土板自重力的作用下，产生裂缝，严重时产生局部塌陷。

2.2.3 雨水冲刷的影响

衬砌渠段，在混凝土板衬砌面以上，仍为土渠，如果管理养护不当，在雨水的冲刷下，土堤会冲毁，如不及时修补，日久也会使混凝土板塌陷开裂。

2.2.4 混凝土老化的影响

混凝土和其它建筑材料一样，都有一个使用寿命问题。灌区混凝土建筑物的使用寿命一般为20年，衬砌渠道在时干时湿、冻融交替作用下，其使用寿命可能会更短。因此及时修补更换混凝土板，保证渠道的防渗效能是十分重要的。

2.3 产生危害

混凝土板衬砌渠道产生裂缝的危害，是随着裂缝的发展，由小到大、由量变到质变的一个过程。最早可能是伸缩缝或粘结缝的填料脱落，在渠水和雨水渗入后，经冻胀作用，使混凝土板开裂，裂缝由小到大，最后导致衬砌混凝土板塌陷。如不及时修复，到下一次放水时，衬砌断面会全部冲毁。高地下水位顶托及渗流淘刷，混凝土板的损坏过程与上述情况也大体一致，都是由小到大，由局部发展到全断面、全渠段。

3.加强对混凝土衬砌渠道的管理养护

土渠经混凝土板衬砌以后，在渠道防渗、防冲、防淤，延长渠道使用寿命，减少渠道决口、跑水等方面发挥了重要的作用。但混凝土板是设置在野外，经常受到人为及自然因素的影响，特别是渠道的阴坡，由于受不到阳光的照射，在混凝土板下边有渗水的情况下，冻胀破坏十分严重。因此加强对混凝土衬砌渠道的管理养护十分重要，其主要工作内容有：

3.1 经常检查混凝土的伸缩缝和粘结缝的完好情况，发现填充料脱落，要及时修补。

3.2 冬季放水灌溉后，要及时排干渠道内的积水，特别是渠坡混凝土板下边的积水，减免积水冻胀作用的危害。

3.3 在高地下水位地区，为了减少地下水扬压力对渠道衬砌底板的顶托，渠道停水后，可在渠底积存部分渠水，以减轻地下水扬压力对渠道底板的顶托作用。

3.4 搞好衬砌渠道土渠部分的管理养护，经常修补被风沙、雨水冲毁的堤面，特别是土堤与混凝土板的结合处，绝对不能有空隙，一经发现应及时修补，最好在衬砌混凝土板以上至渠堤顶，采用种草护坡的办法，以保证渠堤的安全。

3.5 对于已经产生了裂缝的混凝土板要及时进行修补。对宽度>1cm的裂缝，进行灌浆处理。处理时，先将裂缝清理冲洗干净，再进行灌浆。灌浆材料根据要求的不同，有普通砂浆、环氧树脂砂浆和沥清砂浆等。对宽度≤1cm的小裂缝，可用化学材料在混凝土表面进行处理，使混凝土板表面形成防水膜，使之不再继续开裂。

4.结语

通过近年来对混凝土衬砌渠道的运行观测，混凝土渠道的防渗节水效果明显，提高了渠道的输水输沙能力，且能减少渠道冲淤，对渠堤险工段也能得到有效的控制，杜绝了渠道决口跑水现象。对混凝土衬砌渠道，应加强管理养护，特别对衬砌混凝土板出现的裂缝应引起高度重视，并及时进行修补，以保证混凝土衬砌渠道的完好率，提高其使用寿命，充分发挥混凝土衬砌渠道的经济效益及环境效益。