渠道防渗中的混凝土和塑膜双层设计与施工

　　【摘要】采取渠道防渗能提高渠系水的利用系数。设计一条安全、优良的渠道工程，需要综合分析各种因素，尤其要考虑渗漏、冻胀、冲刷淤积、盐胀、地下水的顶托、腐蚀等不利因素，达到省工省料、安全、适用、合理的设计要求。本文主要介绍渠道防渗中的混凝土和塑膜双层设计与施工问题。
　　【关键词】渠道，防渗，混凝土，塑膜
　　1、引言
　　中国是一个水资源贫乏的农业大国，每年农业用水浪费达到1730亿m3，渠道输水渗漏是浪费水的主要原因，解决渠道渗漏问题是缓解中国水资源短缺的重要途径之一。采取渠道防渗能提高渠系水的利用系数。设计一条安全、优良的渠道工程，需要综合分析各种因素，尤其要考虑渗漏、冻胀、冲刷淤积、盐胀、地下水的顶托、腐蚀等不利因素，通过多方案的技术比较，达到省工省料、安全、适用、合理的设计要求。
　　2、防渗设计
　　渠道防渗是目前应用最广泛的节水改造措施。常见的有以减少渠床土壤透水性的塑膜、土工膜防渗措施，但由于土渠抗冲刷能力差，易淤积，所以在渠床防渗漏的措施基础上采用建立不透水防护层的防渗措施，两者结合，形成双层防渗防护结构。土保护层塑膜防渗渠道具有造价低、抗渗能力强等优，适用于经济欠发达地区，但因其边坡稳定性较差，主要用于梯形断面渠道。土料防渗和水泥土防渗虽然造价较低，但强度和抗冲性能不理想，在早期渠道防渗中常用。膜料防渗造价低，防渗效果好，适宜于土质渠床防渗，但膜料容易损坏。水泥砂浆抹面防渗，虽然防渗性能较好，造价不高，但耐久性差，运行5—8年后，防渗体隆起，与原基面脱离。混凝土防渗抗冲性能好，使用寿命平均超过四十年。目前，节水改造设计中多采用混凝土和塑膜双层防渗渠道，其耐久性和防渗效果非常好。
　　2.1混凝土设计。混凝土以其防渗效果好、糙率小、强度高的优点被应用在渠道防渗工程中，一般减少渗漏损失水量的85％一95％以上，可以提高输水能力20％～30％，减少渠道的断面尺寸和耐久性强的特点，是适用于不同的地形、气候和使用条件的大、中、小型渠道和农业节水灌溉工程。混凝土防渗渠道按照施工工艺分为预制混凝土渠道和混凝土渠道。预制混凝土在渠道防渗应用中，通常用板和块两种。预制块尺寸有40～50cm的方块，也有长方形块，根据渠道大小、搬运方便确定。预制混凝土板防渗是近年应用最多的渠道防渗工程措施，预制混凝土标号C15，板尺寸(40～50)cm~(60～80)cm(6—10)cm。混凝土预制板的砌筑，首先按设计断面进行土渠清基削坡，砌筑混凝土预制板，铺设时，在边坡上应按拉好的边坡线自下而上的铺设，每一预制板都要放置平稳。通常采用竖缝错碴，横缝相通，分层铺砌，板与板之间留2—3em缝隙，以便勾缝。为了增加渠道边坡混凝土板的稳定性，防止地表迳流注入混凝土板背面，渠坡混凝土板顶端要做好压顶封口，即在两边坡顶加砌一层30cm*60cm*6cm混凝土板盖顶，也可夯打三合土后用水泥砂浆抹面封口并略倾斜，以利排水。为防止结构破坏，一般应每隔5～10m做一道与渠道轴线垂直、坡底连通的伸缩缝，缝宽2～3cm，伸缩缝用沥青砂浆灌实止水。勾缝采用M100水泥砂浆。一般的做法应该是：勾缝前，用粗铅丝钩或小径钢筋钩、钢丝刷清除预留缝隙(一般最少要保持2.5cm以上的勾缝深度)内的砂子、小石或垫层的浆料，用水冲洗预留缝隙的表面，再用规定标号的水泥砂浆勾缝，待初凝前加抹表面或用水泥涂刷，以堵塞表面砂孔。勾缝面应与混凝土板齐平，不要勾凸缝，以免增大糙率。勾好缝后一定要洒水养护，防止砂浆早期干缩裂缝。这种混凝土板防渗工程投资小，防渗效果好，但勾缝多，灌浆勾缝处理不好造成渗漏严重，容易造成冻涨滑坡破坏，使用寿命短，年度维修费用增大；单纯使用预制板防渗已不多见。
　　2.2塑膜铺衬设计。塑膜防渗一般均为埋藏式，以土为塑膜保护层，由于塑膜的不透水性与表面光滑，致使塑膜上面的保护层土体受力状态发生变化。相对于渠道边坡土层稳定有利的渗透压力消减，粘结力锐减，造成渠内水位变化的情况下，塑膜上的土体受水的浮力和土体自重的影响，极易沿塑膜表面下滑，同时因渗水压力减弱，造成抗冲刷能力减弱，因此塑膜防渗需认真计算不同糙率时的流速，并使之小于土渠允许的不冲流速。以素土作为塑料薄膜保护层的防渗渠道，其渠道断面结构主要分渠基底层、塑料薄膜层、土保护层，结构尺寸可依据渠道输水量确定。考虑渠道单位长度的费用组成，应包括土方工程费用、膜料成本费用、土方回填压实费用及占用土地费用。渠道断面经济性好即为在渠道底坡、渠道表面糙率系数己知条件下，满足渠道不冲、不淤流速要求和渠道在水位突然下降及降雨条件下的稳定要求，使渠道的单位长度造价低。
　　3、混凝土防渗施工
　　混凝土衬砌施工方式有二种：一种是预制板衬砌．它受气候影响小，这种方式施工的渠道接头多，整体性差，容易破坏；另一种是现场浇筑，这种施工方式渠道整体性好，强度高，衬砌接缝少，容易管理。
　　3.1地基面的清理。现浆浇筑前，先把渠底及边坡上的淤泥、杂草清除干净，将砌体表面洗刷干净，打掉松动、老化的勾缝，有利于混凝土与原砌石面牢固结合，清理渠坡原砌石面长度按防渗衬砌长度外延20cm。然后放样定桩，按照设计尺寸，用水准仪进行放样定桩，牵绳挂线。
　　3.2原材料要求。现场拌制混凝土的粗骨料要求分配良好，质地坚硬清洁：细骨料采用中粗砂；水泥用符合标准R32.5普通硅酸盐水泥，并要求具有出厂合格证；水用自来水或干净的河水。各原料均要按规定抽样进行试验，并按比例(>30％)进行见证．原材料检验合格后方可使用。
　　3.3混凝土拌制和运输。施工时应根据砂、石的含水率加以调整。拌制时拌料按粗骨料→水泥→细骨料的进料顺序进行，并且保证混凝土拌合物的每盘搅拌时间不少于90秒(自落式搅拌机)。混凝土在运输过程中注意预防拌和物的流失，装料不能太满，应比斗车上沿低10cm。装混凝土前，把设备上的杂物清除干净，洒水湿润，浇筑完毕，应把搅拌机与斗车冲洗干净。
　　3.4混凝土浇筑。混凝土浇筑的顺序为先渠坡后渠底，混凝土入仓时分料要均匀。每层仓面要保持规定的厚度，采用平板式振动器进行捣实．混凝土振实以混凝土面不再明显下沉，没有气泡和开始泛浆为标准。渠坡平仓振实实要由下往上的顺序进行。混凝土浇筑时要保持连续性，如因故中止且时间超过浇筑混凝土允许间隔时间，要按施工缝处理。若雨天施工，必须及时覆盖，防止雨水对新浇混凝土的冲刷。现浇完毕后应及时收面，混凝土表面的缺陷应用M10水泥砂浆进行修补装饰。
　　3.5伸缩缝施工与填充。混凝土现浇完毕，混凝土初凝后，每隔5米设一道横向伸缩缝，伸缩缝力求平直美观整齐，缝宽均匀。伸缩缝填充用沥青砂浆，将拌制好的沥青砂浆灌人缝内，迅速向缝壁持压，使填料与缝壁充分胶结。
　　3.6混凝土养护.混凝土筑完毕，应及时洒水养护，保持混凝土表面的湿度，使水泥的水化作用进行充分彻底，并防止其发生不正常的收缩裂缝，以保证混凝土达到应有的强度和耐久性。一般应在浇筑完成12小时内开始养护，连续养护时间以达到28天强度的60％为宜，一般不少于14天。每天浇水次数以气候条件为准，常规每天不少于3次。
　　4、塑膜防渗渠道施工
　　塑膜防渗槊道的施工程序大致可分为渠道基槽开挖、基槽整修、铺膜回填(整修)三个步骤。渠道防渗施工，一般作业线较长．均为大规模群众性施工。严密的施工技术指导和各道工序严格质量检查验收是渠道防渗达到预期效果的关键。在整个施工过程中必须建立一套严格的施工规范(方法)和验收标准，每一道工序必须有专人施工技术指导和验收，未验收合格不得进行下一道工序。
　　4.1基槽机械施工。机械(挖掘机)按设计放线先把渠床内大部分土方挖出并堆放在预修渠堤位置处，渠床(基槽)土方一般不够，须挖掘机直接外吊挖够。大量缺土须补够然后人工整修、铺膜、回填达设计标准。机械施工的关键是要保证人工整修时不得大量多土或缺土，标准是：基槽要达到85—95全长不多不欠土，回填整修后渠堤外坡一边土方不得多(欠)土方量1.5m3。机械施工的目的在于节省劳力，提高工作技率，须有经验的施工技术人员指导施工。
　　4.2基槽整修、铺膜回填整修成形。基槽整修是保证防渗质量的关键，底宽、开口、铺膜高度及内坡平整度必矫选到设计标；偏差值满足要求，经过施工员验收后方可铺膜。铺膜前必须清除基槽内草根杂物，挖除树根以免剌破薄膜，粘土疙瘩要打碎，铺膜时要自渠道下游向上游，由渠道一岸各另一岸铺设上游一幅压下游一幅扣接好，扣接宽度15—20cm，中间接缝也按相同方法扣接好。塑膜不要绷得太紧，要留3—5%的褶皱，塑膜底下的空气要排出，渠堤内坡水平压膜宽度25—30cm，严禁半边开挖，半边铺膜，确保铺膜质量。
　　4.3保护层回填要选择细碎牯性土或砂壤土。严禁盐碱土回填及大块粘土疙瘩沿内坡薄膜面滚下以免砸碎薄膜，树根杂物要拾尽，最好采用分层夯实，每层20—25cm，土壤含水率在19—20%为佳，保护层回填每20m要按成形断面尺寸拉线控制，要做到“六面平、七线直”。基槽和成形断面高程验收均采用水准仪。防渗渠道对进口、弯道及建筑物上下游易受冲剧的渠段，要采取相应的防冲、护坡、消能措施。
　　
　　防渗渠道不仅可以节约用水，控制地下水位，而且能够减少清除淤泥工程量，节省劳动力，达到提高水的利用系数。我国在渠道防渗技术及其工程应用方面已有长足的发展，随着各项新技术的发展，就要求我们在实际工作中要根据实际情况，因地制宜的选择合适的防渗技术和材料，这样才能提高水资源的利用率，使防渗技术有效的发挥作用。