浅谈续建配套与节水改造工程石质边坡渠道防渗减糙设计

(四川省都江堰人民渠第二管理处，四川 德阳，618000)

1 灌区概况与石质渠道现状

1.1 灌区概况

人民渠二处管辖人民渠五·七期、六期干渠，灌区位于四川盆地西北部的沱江、涪江两江流域，地处沱江与凯江、凯江与涪江之间的丘陵地带，是典型的丘陵灌区，灌区设计灌溉面积18.558万hm2，已实现灌溉面积11.953万hm2。干渠总长311km，其中，五·七期192.19km、六期干渠118.81km，石质渠道占渠道总长70%以上。2001年，水利部、国家发展与改革委员会批复了《全国大型灌区续建配套与节水改造规划报告》，都江堰灌区续建配套与节水改造工程正式启动，人民渠二处灌区作为都江堰灌区的一个重要组成部分，其续建配套与节水改造工程也拉开了序幕。人民渠二处灌区工程始建于20世纪60年代，续建配套与节水改造工程对石质渠道的防渗减糙设计是工程设计中的重点和难点。

1.2 石质渠道现状及存在问题

人民渠二处灌区在大地构造上处于扬子准地台二级构造单元四川台拗内，广泛分布侏罗系、白垩系粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和砂岩。由于当时的施工条件差、施工技术落后，对石质渠道的新建主要采用爆破施工，然后人工局部修整成型。由于采用爆破施工，渠道裂隙非常多，导致渗漏严重；人工对渠道边坡的修整，导致渠道边坡不规整，糙率大、流态差；石质渠道为风化泥岩，冲刷、风化剥落严重、局部边坡不稳定；最终导致过水能力严重不足，再加上渠道的弯道、渐变段设计不符合规范等其他原因造成渠道淤积，致使干渠输水能力达不到设计标准，仅仅为设计过流能力的54%～65%。严重制约了灌区的生产生活用水和社会经济发展。

2 石质渠道的防渗减糙设计

2.1 “挖补抹面”防渗减糙设计理念引入

2004年人民渠二处六期干渠部分渠段进行续建配套与节水改造工程整治，整治段渠道绝大多数为砂岩渠道，局部为泥岩，渠道边坡系数多为0～0.5，石质渠道全部是原来的爆破施工加人工局部修整成型，未对渠道进行过防渗减糙处理，渠道病害严重。以前针对石质渠道的边坡防渗减糙设计是单纯采用M7.5水泥砂浆局部抹面防渗，或者将渠道的边坡通过开挖减缓至0.75，再采用C15混凝土护坡，其设计方案导致渠道断面不平整、石方开挖量大、工程造价大、施工难度大。针对上述问题并结合过去的设计经验教训，第一次引入“挖补抹面”设计理念。该方案就是按照渠道设计的边坡系数，将不规整石质边坡凹陷的部位用M7.5水泥浆砌块石或M7.5水泥砂浆进行局部修补，对凸出部位采用人工或机械局部修整，形成边坡大面平整规则且满足设计边坡系数；对风化、泥化严重的石质边坡，人工或机械剥离风化、泥化层，最后采用2cm～4cm的M7.5水泥砂浆抹面进行防渗减糙。通过该工程竣工验收后的效果来看，整体效果良好，满足了设计要求。

2.2 “挖补挂网抹面”防渗减糙设计方案应用

“挖补抹面”设计方案虽然从运行效果来看取得了重大成功，但通过设计回访和1～2年的运行结果来看，该设计方案还存在一些问题，例如存在局部抹面空鼓、剥落、抹面裂缝现象。针对这几个问题，参考了房建工程外墙防渗抹面设计方案，又对该设计方案进行了改进，改进为“挖补挂网抹面”设计方案。该方案就是在原“挖补抹面”设计方案中增加了“挂网”设计，在“挖补”完成后，采用直径为1mm网格为1cm×1cm的镀锌钢丝网，固定铺设在“挖补”后的边坡表面，钢丝网固定使用水泥钉加金属垫片，每平方米钢丝网不少于四个固定点，局部加密，钢丝网上部嵌入渠道压顶石下，长度不少于20cm，下部嵌入底板混凝土中，长度不少于15cm，最后采用2cm～4cm的M10水泥砂浆抹面进行防渗减糙。通过多年运行观察，改进后的设计方案针对石质边坡渠道的防渗减糙，解决了原设计方案存在的空鼓、剥落、抹面裂缝现象，取得了圆满成功。特别是在“5.12”地震后的灾后重建工作中，人民渠二处干渠的所有石质边坡渠道均采用“挖补挂网抹面”设计方案，不但满足了设计要求，同时满足了施工工期要求，保证了渠道运行和输水要求。

实践证明，“挖补挂网抹面”设计方案不仅适用于原生的石质边坡渠道防渗减糙，同时还可用于原来采用条石衬砌的渠道边坡的防渗减糙，例如人民渠二处干渠中局部为条石护坡、条石挡墙护坡、条石渡槽等渠段，由于原衬砌体老化变形、条石强度不够造成表面风化剥落，最终导致渠道边坡渗漏和糙率加大，采用原来的常规设计方案，需要拆除重建，不仅造价高，而且施工难度大，不满足工期要求，通过对以前砌体重新采用M10水泥砂浆开槽勾缝，或局部拆除重建，再采用“挖补挂网抹面”设计方案，完全满足了设计和运行要求。

3 结语

截止目前，人民渠二处干渠续建配套与节水改造工程，不管是原生的石质边坡渠道还是条石衬砌的石质渠道边坡，均大量采用“挖补挂网抹面”设计方案进行防渗减糙。同时将该设计方案形成为可复制、可推广的方案，广泛用于丘陵灌区，从根本上解决了石质边坡渠道施工困难、工程造价高、工期紧的问题。随着灌区现代化建设要求、灌区提质增效的要求，“挖补挂网抹面”设计方案可以进一步改进提高，以满足灌区渠道的相关要求。