防渗渠道施工工艺在农田水利工程中的应用研究

2020-04-13陈亮

工程技术研究 2020年3期

陈亮

（新疆世纪农丰土地科技有限公司，新疆乌鲁木齐 830000）

农田水利工程的建设效果可直接影响农民群众的经济收益，实现防渗渠道施工有利于节能减排，提高水资源利用率。传统渠道浇灌技术存在一定漏洞，常常发生渗透问题，因此加快防渗施工渠道建设有利于避免水资源浪费，降低地下水上升造成的农田碱化风险，在经济和生态上都有良好体现。

1 农田水利工程出现渗透的原因

农田水利工程中灌溉是必不可少的过程，但是在实际应用过程中，灌溉又常常出现渗透问题，从一定程度上影响着农田发展的实际水平，同时也会造成大量水资源被浪费，降低农业发展的经济效率。灌溉渠道出现渗透的原因有很多，当前我国很多地区的农业工作者都未经过专业化培训，在进行渠道施工时往往存在操作不规范、技术应用质量不合格等问题，导致农田水利工程最终建设质量受到影响，为后期应用预埋下较大的安全隐患。地理环境因素决定了农田灌溉的方式方法，如果农田灌溉的设计人员不能对辖区范围内的地质问题进行全方位考量，土地及地下水中酸碱性物质含量就不会被测定出来。目前常见地质情况有湿陷性土壤、沙土土壤、盐性土壤等，其中盐性土壤中含有大量的盐分，如果农田水分缺失后，就会析出盐分，侵蚀土壤，而且后期灌溉渠道建成，土层中含有的酸碱物质就会开始侵蚀渠道材料，引发渗透问题。建设防渗渠道对我国农业发展具有重大意义，仅需要在原有渠道工艺上进行改造，就能够实现绿色环保、生态节能等目标，在可行性上具有巨大优势。

2 农田水利工程中应用的防渗渠道施工工艺

2.1 土料防渗

防渗渠道中使用的土壤材料直接影响到后期水利工程的应用质量，相关人员在选择土料时不仅仅需要考虑到工程建设问题，同时还要结合实际地址情况与材料价格。从价格因素来说，经济性最高的就是就地取材。采用就地取材的方式能够有效减少运输费用，可以提高农田水利工程的经济性，但是往往当地的材料质量无法达到工程建设需求。例如砂砾层上有黏土材料，很容易因为外界温度变化过高而造成性能缺失，降低渠道的使用年限，耐用性得不到保障，所以土料防渗渠道一般都应用在气候温差较低，变化波动不大的地区，或者一些对防渗系数要求不高的农田水利工程。因本次建设项目地理位置为叶尔羌河平原地带，土壤类型多样，土壤质地以中壤和沙壤为主，耕地熟化程度高，土层深，保水保肥能力强，潜在肥力丰富。2016 年全县平均pH 值8.14，水溶性总盐3.42mg/kg，有机质含量14.01g/kg，全氮0.71g/kg，水解性氮69mg/kg，有效磷18.0mg/kg，速效钾118mg/kg。所以符合就地取材要求。施工人员在对渠道进行施工前，首先需要做好施工地区表面的清洁工作，粉碎表层土料，将粉碎的土料过筛2 ～3 次，将土料中存在的草根树皮等杂志清理出来，以免因为杂物过多而导致后期工程建设质量受到影响。土料含水量需要根据农田水利工程建设调配，首先依照施工标准要求进行材料干拌，然后加水湿拌，采取分层铺设的方式，等待第一层铺设完成后再铺设下一层，指所有材料全都铺设完成后，对土料渠道进行适当的防护与保养，防止开裂、破损等问题的发生，土料防渗渠道建设方式和水泥土建设方式十分相似，在实际应用时具有很强的渗透性，一般在北方地区应用较少，因为北方气温寒冷干燥，所以均使用干性水泥或不使用土料防渗。

2.2 渠道断面设计防渗

设计好渠道断面设计能够强化防渗效果，在设计渠道断面之前，要了解地区的地形地势以及土质情况，合理控制渠道水深与河宽之间的比例，做好后期数据校对工作，例如核对参数时可以使用机电排灌标准，确保渠道断面设计尺寸满足实际工程应用的设计需求。等待图纸结构确定下来后，施工人员就可以进行填方、挖方等工作，协调好设计点与监测点之间的关系，对渠道进行放样处理之前，规范地面平整度，保证后续施工能够符合实际工作要求。防渗渠道施工的难度相对较高，所以需要采取的工艺复杂程度也比较高，例如施工人员往往需要处理地面沉降、裂缝、漏水、冻胀问题等，土壤中的水分很容易受到外界环境温度影响而结冰，导致土壤中的颗粒间距不断增加，扩大土壤体积，形成冻胀现象，使渠道地面高度无法满足施工要求。因此在渠道断面设计时，需要结合当地地理环境与温度进行。

2.3 混凝土防渗

混凝土材料具有良好的防冲击性，经济性高，使用年限较长，因此混凝土防渗也是当前农业水利工程中使用频率较高的一种防渗技术。梯形混凝土防渗渠道组件设计图如图1 所示。在对渠道进行混凝土浇筑之前，施工人员要检查好支架、模板、素砼等材料的质量，而且在对混凝土进行浇筑时，需要一次性完成，不能出现拼接缝。主要采用组合式普通钢模板，辅以相应的木模板。模板要具有足够的强度、刚度及稳定性，表面光滑平整，接缝严密，模板安装按设计图纸测量放样，不承重的侧面模板，应在设计强度达到50%以上方可拆模，承重模板一侧应在达到设计强度的70%方可拆模，梁、板、柱工程达到设计强度的100%方可拆模。混浆振捣要分层进行，一般情况下会选用平板振捣器，振动时间保持在20 ～30s。上层混凝土浇筑之前，要确认好下层混凝土是否已经初凝。混凝土的搅拌采用0.4m3自落式拌合机拌合，混凝土的拌和时间应根据坍落度确定，一般不宜少于1.5min。从拌成到开始浇筑，以不超过45min 为宜。混凝土温度一般控制在15℃左右，当外界气温高于30℃时，要采取措施控制出仓温度满足要求。混凝土的运输采用机动小翻斗车，运送混凝土的车箱要严密防止漏浆，其砂浆损失应控制在1%在混凝土浇筑完成后，混凝土表面在浇筑完毕后12h 内进行养护，养护的方法采用湿养护，即进行人工洒水或利用水泵配水车抽水养护。要保持不少于两周养护时间、避免开裂现象出现。

图1 梯形混凝土防渗渠道组件设计图

2.4 混浆砌石防渗

混浆砌石技术就是在利用机械设备来搅拌砂浆，混浆砌石技术的使用时间为3 ～5h，而搅拌混浆的时间为3 ～5min，一旦砂浆凝固就无法使用。建设本项目时应用的砂石材料要根据实际地质情况进行选择。经过现场踏勘与调查，选在阿尔斯兰巴格乡烽火台砂石料场，该料场砂砾石储量丰富，从棵粒成分看以4 ～8cm 粒径占多数，该粒径占36.7%，2 ～4cm 占24.3%，大于8cm的粒径占17.22%。砂为细砂，砂含量22%～26%，含泥量8.4%，云母含量3.6%。已开采的砂砾石料场的供给完全可满足项目建设对天然建筑材料的需求。砌筑过程中一旦砂浆发生渗水或离析情况，需要在进行砌筑前采取二次搅拌处理。每一个搅拌设备台班上要加工三组体砂浆石块。处理第一层石块砌筑时，要搅拌好基地混浆，石块材料形状要选择一些平面石料，面积大的防止在最下层，保证每块石料接触地基要均匀，然后砌筑角石，两侧角石的准线要保持一致，先处理内外两侧石块，然后将内部石块当做面石，然后填充中间的腹石。在整个砌石的过程中，需要施工人员手工用小石子将缝隙填满，减少渠道表面的缝隙。等到石块砌筑达到三层以上后，石块与石块之间不能有直接接触，在保证石块砌筑厚度达到预期要求后，就要确保总体灰缝铺设完整。砌筑要分层施工，然后一次性找平，灰缝厚度要保证在20 ～30mm，两个之间的错峰距离要保证在80mm 以内，每隔10 ～20m 就要进行一次伸缩缝处理[1]。

2.5 引进新兴材料

随着我国科学技术的不断发展，社会人口基数也在越变越大，水资源使用量每日剧增，可供人类社会生产使用的水资源越来越少。为确保自身生活，开始有更多的人重视资源的节能利用。农田水利工程中灌溉渠道应用中会有很多涉及水资源利用的内容，所以需要在对防渗渠道施工时做好节能环保措施，避免资源的浪费，让水资源被发挥出最大价值。新兴材料的崛起代表农业工艺技术开始向着更加先进的方向迈进。例如土壤固化剂就是当前应用程度较好的一种新兴材料，虽然其能够有效提高土壤的固化效果，但是土壤固化剂抗冻能力较差，无法适应温度变化较大的地区，且土壤固化剂的应用寿命比较短，为了提高材料的性能，我国研究人员也是针对实际情况与渠道施工特点进行不断研究，争取尽快研制出使用效果好且经济实惠的防渗技术[2]。

除了常见渠道建设以外，想要实现灌溉防渗，还可以使用暗渠、暗管铺设的方式来提高防渗效果。虽然暗管、暗渠的铺设造价过高，但是应用效果十分可观，且技术对土壤适应范围广，使用寿命长。在进行暗渠铺设时，要考虑到辖区范围内的地形地势，以免温度过低管线破损，为了降低管道材料之间的渗透性，还需要用橡胶圈将两个管道材料连接起来[3]。