石门水库灌区续建配套节水改造项目渠道防渗等措施探讨

2022-06-29方雪

农村科学实验 2022年11期

方雪

（汉中市石门水库管理局，陕西汉中 723000）

1.灌区概况

陕西省汉中市石门水库灌区属国家大型灌区，是陕西省唯一的大型水稻灌区，位于陕西南部秦岭南麓的汉中盆地腹心，主要水源由汉江支流褒河上的石门水库供给。灌溉由东干渠、西干渠、南干渠三个独立灌溉系统组成。

灌区工程运行多年，渠道病险、老化失修导致渗漏水严重，致使工程效益衰减，灌溉效益连年锐减。1999年石门水库灌区被纳入国家大型灌区续建配套节水改造项目之列，从1999年开始分年度予以实施。通过1999年—2013年连续十五个节水改造工程项目的建设，灌区工程面貌发生了巨大变化。

石门灌区节水改造项目主要是针对干、支渠道防渗、节水的改造工程。渠道防渗对提高灌区效率、节约用水、保护工程安全运行、发挥工程效益有着重要作用，这里仅对石门灌区节水改造项目中渠道防渗治理的措施、适用情况、施工技术、施工方法进行分析探讨。

2.防渗措施

2.1混凝土防渗在该项目中主要是分为现浇和预制两种方式。

2.1.1预制砼防渗

预制砼防渗在石门节水改造项目初期应用频繁，在灌区渠道的防渗工程上主要有预制砼板衬砌和预制U型板衬砌。

①预制砼板防渗衬砌由于砼板规格灵活多样、可以工业化生产，质量易保证，施工受气候、环境、运输条件影响不大，易于施工，维护便捷，在灌区节水改造项目早期被大量的应用在干、支渠道的防渗衬砌上。但随着施工技术的快速发展及工艺的提高，发现此种防渗措施施工节缝多，整体性较差，易被人为破坏和丢失等诸多现象后，在中后期的建设中逐渐销声匿迹。砼预制板衬砌，一般在夯实的土基上使用低标号的水泥砂浆找平或者铺设一层砂来找平，然后采用砌筑砂浆将砼预制板层层错缝砌筑，最后勾缝。渠道沿长度方向每十米设横向伸缩缝一条，板顶用浆砌石压顶封口或砼预制块的压顶封口。其衬砌结构图如下:

预制砼板渠道衬砌结构断面示意图

②预制U型板衬砌。预制U型板在适用时有两种形式：预制U型渠槽（俗称：U型槽板）和预制U型半板（两块板拼凑成一个U型渠槽）。优点与预制砼板相同。但实践证明预制U型板衬砌，无论从水利性能还是从渠系优化的结果来看，在石门灌区是一种更适用于小型渠道衬砌防渗的措施，它易于预制，形式灵活，过水条件较好，占地少，便于施工，是一种良好的渠道形式。在灌区的支渠的尾水段得到广泛应用。其衬砌结构图如下：

U型砼预制板衬砌敷设土工膜渠道衬砌结构断面示意图

2.1.2现浇砼防渗衬砌在该项目中主要为梯形断面现浇砼衬砌和U型断面现浇砼衬砌两种形式。

①梯形断面现浇砼衬砌在石门节水改造项目中是应用最多、最广泛的一种，主要是应用在流量较大的干、支渠。由于该项目的大部分渠道在丘陵地带，受施工道路和场地的限制，在选用施工方法时，就采用不受场地限制的钢滑模现浇方式。衬砌渠道设计流量大于20m3/s时，选用C20砼；衬砌渠道设计流量小于20m3/s时，现浇砼的标号采用C15砼。衬砌厚度视工程等级而定，一般在8—12cm。从渠道衬砌开始每4米设横向伸缩缝一条，渠底板与两侧斜坡交界处留纵向施工缝，采用聚氯乙烯热灌嵌缝。这种衬砌形式在石门灌区的渠道条件中有普遍的适用性，具有防渗性能良好、糙率底、施工方法便捷等优点。对施工工艺有一定的要求，需要掌握施工工艺，做好施工组织设计，否则工程进度、质量将会受到影响。

②U型断面现浇砼衬砌在石门节水改造项目的支渠上有应用。可以采用U型渠道衬砌机，或者滑模现浇进行施工。如果采用滑模现浇施工方法，根据本灌区土壤为粘土、亚粘土钙质结构为主的情况，为增加结构强度，在U型衬砌之下可增设条形勒带。

2.2浆砌石防渗

浆砌石防渗的优点是自重大稳定性好、坚固、耐磨、抗冲等；缺点是施工原材料受地理环境限制，施工质量难控制，造价高，防渗效果受施工工艺的影响较大。由于灌区当地有石材供应，依据浆砌石防渗这些特点，在许多渠道上采用浆砌石防渗与多种形式组合进行使用，极大地发挥了浆砌石衬砌防渗的效益。根据渠道具体的情况，可采用一侧渠坡现浇砼防渗，一侧渠坡砌石防渗；一侧渠坡预制板防渗，一侧渠坡砌石防渗等多种形式。通常的渠道衬砌砌石厚度在30-50cm左右。采用M7.5的砂浆砌筑，M10的砂浆抹面，经过抹面后砌石渠道即减小了糙率，又增强了防渗能力，在石门灌区的渠道防渗上是应对病害较多的一种措施，浆砌石防渗的综合应用较多。其衬砌结构图如下:

浆砌石与砼衬砌渠道结构断面示意图一

浆砌石与砼衬砌渠道结构断面示意图二

2.3复合土工膜防渗

在石门节水改造项目中复合土工膜是结合其他的衬砌防渗措施一起使用。主要优点是施工方法简单，造价低、防渗效果好，适用性强。主要应用在防渗要求较高的渠段或工期紧张的抢险工程上。施工方法是在充分碾压后的土地基上敷设复合土工膜，然后上面再铺设其他衬砌物。在施工中要注意保护复合土工膜的完整性，在边角、搭接处要特别注意施工工艺和方法，否则将影响防渗效果。在石门节水改造项目中作为治理高大填方病害渠段的重要技术手段使用。在使用中发现它更适合地下水位较低的渠段，对于地下水丰富和地下水水位较高或者地下水变化较大的渠段使用时需要慎重选择，并且要充分地考虑地下水变化的影响以及在渠道荷载变化时温度应力对渠道的影响。(其衬砌结构参见U型砼预制板敷设土工膜渠道衬砌结构断面示意图)

2.4导滤管

石门水库灌区节水改造施工中，导滤管是适用于地下水较高或地下水变化较大的渠段，为防止外部水压对渠道破坏时的一种疏通导排措施，是经济便捷的。它可以配合各种防渗措施使用。施工方法是在距离衬砌渠道底部30cm高的渠坡上埋设PVC管，管径可根据施工点的地下水和当地的降水以及渠道的防渗形式等具体情况进行选用。导滤管可在渠坡上梅花布置或等排等距布置。导滤管低的一侧伸出渠道衬砌面，管口保持与衬砌面平行便于减压排水；导滤管高的一头用棕丝或土工布等材料包裹扎紧伸入渠坡土地基中，为防止堵塞在管口外做0.2m*0.2m*0.2m砂砾石的排水棱体。这种方法也是石门灌区渠道衬砌防渗疏导的一种自创方式，它减轻了渠道外侧水压对渠道的破坏，也给予了外部土方在雨季含水量过大时一个减压、泄水的渠道，巩固了渠道两侧土方的稳定性，并延长了衬砌的使用寿命，且经济易操作。其结构图如下：

布设导滤管的渠道衬砌结构断面示意图

2.5盲沟排水

盲沟排水在石门节水改造施工后期用得较多，主要用于地下水水位较高或变化较大的渠段，这些渠段附近有塘、库、泉等水源，渠道受周边水源的影响较大，容易造成渠道的变形或失稳。为了保证渠道的稳定性，采用降低地下水位和减少周边水压力的思路，根据具体渠段结合渠内布置导滤管，渠道下面布设纵、横盲沟，盲沟具有一定的坡度，在汇聚点设置排水明沟与盲沟相连，这样大量的地下水或渗水从盲沟导出至明沟内泄走，即降低了地下水水位升高对渠道的损坏，又及时排除土壤中的多余渗水减少了土基失稳带来的灾害。施工方法，根据渠道的具体情况，在设计渠底线以下按一定的坡度、深度开挖盲沟，沟的深度和宽度要根据渠道的大小、地下水的水位等具体的情况来定，开挖的盲沟可以纵、横布置相互连接，在沟内用级配砂砾石回填，也可以在盲沟内侧壁和底部的敷设双层土工膜，然后回填土方至地面高度。

3.技术特点

石门灌区是陕西唯一的大型水稻灌区，地处中国南方，与陕西的其他大型北方灌区有着截然不同的灌溉方式，在灌区节水改造施工中因地制宜地创造出了适合自己灌区特点的新型方法：

施工技术方面：采用浆砌石与砼现浇结合；浆砌石与砼预制板结合；浆砌石与砼现浇及砼预制板结合等。一个断面多种材料的施工方式，在保证渠道的安全、质量的情况下更加经济有效的处理了病险渠道。在渠道断面上斜插PVC管作为导滤管，为汛期渠道外围的土基排水、降压打好了基础，大大地降低了渠道病害的危险，很好地保证了渠道稳定、安全的运行。盲沟排水与渠道的结合，为渠道降低地下水和及时泄减土基中的渗水开辟了新途径。

施工材料方面：导滤管外围包裹砂砾石和棕丝，防止了泥沙淤滞，延长了导滤管的寿命。盲沟内壁土工膜的敷设，避免了泥沙的堵塞，保证渗水通畅的汇聚、导出。