渠道防渗水利工程技术研究

2021-11-10古金云

建材与装饰 2021年30期

关键词：预制板土工膜灌浆

古金云

（广东水电二局股份有限公司，广东广州 510500）

0 前言

作为重要的基础建设，水利工程建设项目受到各界高度重视，农田水利工程便属于其中代表。在农田水利工程建设中，渠道防渗水利工程技术能够减少供水经济损失、延长工程使用寿命，为保证该技术的效用充分发挥，本文围绕渠道防渗水利工程技术开展具体研究。

1 常用技术

1.1 混凝土防渗技术

混凝土防渗技术属于较为传统的渠道防渗技术，该技术拥有较为简单工序和较低造价。为满足现代水利工程建设需要，基于工程的较高防渗作业要求，考虑到多方面因素均可能对防渗层造成影响，为保障混凝土防渗技术应用效果，满足后期维护和修复需要，该技术的作业需要关注相关材料的粉碎处理、科学选用，混凝土科学配置、先干后湿施工次序落实、分层作业方式合理应用等方面同样需要引起高度重视，作业结束后的细致养护也需要严格开展，以此更好提升防渗效果[1]。

1.2 灌浆防渗技术

作为防渗墙工艺范畴，灌浆防渗技术同样在渠道防渗领域有较为广泛应用，通过打管灌浆，实现渠道紧固并有效提升防渗效果。在技术的具体应用中，需要充分结合地质特点和渠道条件，以此为依据进行灌浆孔施工，对于地质条件特殊的渠道，需要适当提升灌浆孔数量，必要时可应用高压喷射灌浆技术，更好提升渠道承载水平。灌浆防渗技术可通过渠道灌入水泥浆，有效提升防渗效果，但技术应用过程中可能出现的漏喷等问题需要引起重视[2]。

1.3 膜料防渗技术

通过使用膜料防渗技术可在渠道表层形成保护层，该技术应用同样能够大幅提升渠道防渗水平。现阶段各类渠道工程中膜料防渗技术的应用较为广泛，但该技术应用过程需要聚焦稳定性、完整性、安全性控制。在完成渠道挖掘后，须开展针对性的找平处理，同时结合施工方案完成技术应用设计，膜料重叠部分需要结合设计要求严格控制。膜料防渗技术的应用在降低造价、提升整体防渗性方面表现突出，具备较高推广价值。

1.4 砌石防渗技术

砌石防渗技术在应用中需要将石料铺设于渠道表面，其原理类似于膜料防渗技术，在降低渗漏损失等方面有着出色表现，近年来在我国水利工程建设中的应用同样较为广泛。在应用砌石防渗技术前，需要清理渠床，避免石料铺设在实际施工过程中产生空隙，对于施工过程中存在的石料空隙，须通过碎石填充处理。值得注意的是，砌石防渗技术的应用需要严格控制块石衬砌厚度，同时科学配置水泥砂浆完成勾缝处理[3]。

2 实例分析

2.1 工程概况

以某灌区改造工程为例，该工程总长度达259km，涉及298条固定渠道，原先存在1043座渠道建筑物，但在长期使用中，渠道建筑物的完好率较低，灌区的渠坡稳定性和防渗节水性能下降显著。因此工程以渠道防渗为改造重点，基于原有渠道线路开展U形化改造。原有渠道基垫为湿陷性黄土，已结束沉陷变形期，因此将其视作稳定基础。梯弧形渠道存在流速较快且分布均匀特点，在减少不均匀、降低工程量等方面也有突出表现，能够更好适应不均匀变形，同时存在3.7%以下的每公里输水损失，渗漏损失可实现97%的控制，防渗效果较为突出。

2.2 梯弧形渠

案例工程的渠道边坡衬砌基于六边形预制板完成，弧底衬砌采用反拱预制板，同时铺设全断面铺防渗漏膜于夯实处理后的渠基原土处，通过进一步修筑水泥砂垫层，完成混凝土预制板护面堆砌，即可实现梯弧形渠道建设。为减少降水补充基垫水渠并有效隔断渗水，渠道垫层选择水泥砂，用于对塑料薄膜的保护，同时防渗体系也能够随之形成。通过变换得到六边形预制板的应用在提升渠道整体结构适应性、改善不均匀性方面表现突出，反拱形预制板在渠底的设置可降低裂缝、裂台等危害的发生概率。结合具体设计及测量可以确定，梯弧形渠改造的渠道弧底半径、边坡系数分别为0.85m、1.25，结合以往工程经验，工程选择聚乙烯膜材料的防渗薄膜，厚度为0.22mm，垫层采用M10水泥砂浆，厚度为2cm，衬砌边缘的预制板为C15混凝土，厚度为6cm，弧底采用C15规格的混凝土反拱预制板，厚度为8cm，图1为主要干渠断面形式示意图。

图1 主要干渠断面形式

2.3 预制U形渠

案例灌溉工程很多原有斗农渠缺乏防渗漏处理，渠内现状不佳，主要表现为污物、杂草过多，过水能力受到直接影响，同时存在较为严重渗漏损失，因此需要开展防渗漏处理。防渗漏处理以增加输水能力、降低渠床糙率为目标，充分结合地质、气候等条件，衬砌断面选择预制混凝土U形槽，这种设计拥有较好的受力条件和整体性能，且拥有工期短、施工简单、防渗漏效果突出等优势。案例工程的斗、农渠改建总长度达15km，U型渠槽圆弧半径、开口角度分别设置为25cm、12°，槽深度为0.5m，砌筑使用的混凝土预制件规格为C15，长度、厚度分别为0.5m、6cm。

2.4 技术要求

2.4.1 渠基要求

作为典型的薄层结构，渠道防渗结构的强度较为有限，因此施工需要在稳定坚固基础上进行，为得到坚实平整稳定的渠道基础，工程选择防渗膜料干渠渠床。施工过程需要将渠基范围污物、杂草、淤泥、腐殖土层清除干净，夯实平整处理原土层。斗、农渠施工需要通过原土夯实处理原渠砌段渠基，翻夯新建渠道渠基原土，施工须保证存在最小0.5m的竖直深度和最小1.6g/cm3的干密度。

2.4.2 砌体质量要求

工程施工前需要分析原有渠道破坏形态，同时严格贯彻《渠道防渗工程技术规范》（GB/T 50600—2010）标准要求，由此可发现原有渠道存在防渗漏效果不佳、砌体标号过低等问题，整体损坏率较高。结合综合分析，案例改建工程采用C15等级的混凝土强度，抗渗标号、抗冻标号分别设置为S4、D150。

2.4.3 砌缝及伸缩缝质量要求

案例灌区水流存在较多泥沙含量，开裂问题很容易在衬砌接缝处出现，进而导致集中渗漏，主要表现为泥水渗漏、衬砌板塌陷滑坡，前者会导致基土含沙量和含水量增加，后者会冲刷板后基土，渠道防渗效果将大幅下降，并可能出现严重破坏。衬砌处理直接影响渠道防渗效果，因此案例工程高度关注衬砌板接缝质量控制，具体采用M10规格的水泥砂浆，围绕2cm宽度矩形缝施工。考虑到地基变形和气温变化均可能导致防渗保护层出现变形，横缝模式的伸缩缝每隔6m设置于渠道中。基于变形性能考虑选择填缝材料，填缝施工使用聚氯乙烯胶泥，负温下该材料的变形性能较为出色，混凝土与聚氯乙烯胶泥的搭配同时具备较强粘结力，可更好地满足施工需要。在具体衬砌施工中，需要做好缝面清扫处理，胶泥制取及灌缝等操作也需要细致完成。

2.4.4 铺设复合土工膜

在进行复合土工膜施工前，施工人员需要平整膜下基面，同时细致检查土工膜质量，以此保证施工质量。土工膜质量粘合选择拼接法，该方法需要按照5～7cm控制搭接宽度。具体施工选择自下而上平展铺设方式，土工膜保护层需要及时施工，保证铺膜与保护层填筑速度配合默契。保护层施工不得在工作面上使用重型机械和车辆，工具选择也需要关注土工膜保护，并保证砂中不存在可能破坏土工膜的物体，如树根、草根、石头等，基于现行规范的施工验收同样需要严格落实。

2.4.5 混凝土浇筑

在案例工程的混凝土浇筑方法，工程采用抗酸性水泥品种，主要为32.5以上标号的硅酸盐水泥，同时使用的天然砂子拥有质地坚硬、颗粒洁净、级配良好特点，含泥量控制在3%以内，细度模数控制在2.3～3.0期间，黏土团粒不存在于砂子。选择调配良好且质地坚硬碎石为粗骨料，含泥量控制在1%以内，最大粒径为60mm，须保证存在5%以内的超径情况范围。为应对酸性环境水带来的影响，须保证存在最大0.55的混凝土水灰比值，每立方米最低水泥用量控制为300kg。浇筑混凝土的过程需要按照设计拌和材料，具体采用搅拌机进行拌和，运输使用胶轮车。结合现行规范及试验确定混凝土配合比，同时按照30～60cm区间控制浇筑地点混凝土垂直坍落度。混凝土需要按照批次开展抗渗漏试验，并保证浇筑后以2.5MPa强度为拆模标准，养护工作的细致开展也需要引起重视。