山西省汾河灌区渠道防渗衬砌施工的探讨（居英威）

时间：2021-01-17 08:08:13　来源：柠檬阅读网本文已影响人

摘要：通过对汾河灌区渠道防渗衬砌运用及近几年灌区节水改造工程中渠道衬砌型式的实施，针对本地区的气候及施工特点，提出了在汾河灌区渠道防渗衬砌中比较合理的衬砌型式。

关键词：渠道衬砌防渗节水运用

汾河灌区是山西省最大的自流灌区，位于山西省中部太原盆地，担负着两地一市十一个县区10万hm2农田的灌溉任务，同时还担负着太原市部分工业用水和城市用水，农田灌溉面积占全省水浇地面积的1/10。由于汾河来水量逐年递减，汾河水库库容因淤积而逐年减少，致使汾河灌区成为一个典型的缺水灌区，2007年水库可供水量8300万m3，可供农业灌溉渠首水量仅为1401万m3，只灌溉了其中的0.5万hm2农田，因此必须采取强有力的工程措施，进行渠道防渗节水，扩大灌溉面积。

一、渠道衬砌运用情况

山西省汾河灌区初建成时，全部渠道均为土质渠道。为了提高水的利用率和灌区的灌溉效益，灌区在管理运用的50余年中，陆续对干、支渠道部分渠段进行了衬砌防渗、防护，至今不同形式的衬砌渠道总长已有130km。这些工程对灌区水利事业的发展发挥了巨大作用。然而，目前大多数衬砌渠道有不同程度的破损，有48km渠道已失去了防渗作用。

20世纪80年代初，在汾东灌区东一支渠道上，兴建了1.3km现浇混凝土防渗，结构形式为全面现浇10cm厚混凝土板，运行了3年～5年后，渠坡中下部开始出现裂缝，以后裂缝逐年加宽增多，至10年后基本破坏。

20世纪80年代末期，在汾西迎四支渠上，铺设了预制加厚混凝土板防护，其厚度由原来的8cm～10cm增加到14cm～16cm，运用5年～6年后，中下部就开始出现裂缝。还有个别衬砌渠段，当年竣工，经过一个冬春，中下部就开始出现裂缝。

上述的衬砌渠道，都是修在填方渠道上，不仅为了防渗而且有防护的作用。一般运行2年～5年后，由护坡中下部开始出现裂缝（尤其是背阳面），此后破坏程度逐年加快。运行5年～10年，就逐渐失去了作用。

二、渠道衬砌出现的问题

1.裂缝问题

现浇混凝土根据实际运用情况看，在北方温度较低的地区，主要是边坡产生水平裂缝和伸缩缝的漏水。据调查，裂缝主要产生在阴坡，阳坡裂缝较少，渠道混凝土衬砌裂缝的原因很多，涉及到当地的自然气候、地形地质、设计的合理性、施工的季节、方法、质量、以及渠道运用条件。

土壤冻胀及冰冻压力：渠道混凝土衬砌裂缝在阴坡、深挖方地段和受地下水影响的地方较多，而且在渠道经过冬季行水以后，发展更为突出，裂缝位置多在衬砌板斜长1/3至3/4处，当混凝土衬砌内部渗水结冰膨胀时产生相当大的压力，当温度升高时，冰开始融化，一冻一消造成冻融破坏。

温度应力：渠道混凝土衬砌阳坡出现裂缝一般较早，而以后发展却较阴坡为慢，裂缝位置一般多在坡高的1/2左右。据观测，当气温从18℃左右增至35℃左右时，混凝土板面温度由23℃左右增至40℃左右，温差18℃左右，如不采取其它措施，必须停工，但根据工期要求，为不影响渠道引水，工程必须如期完成，采取了以下控制温度在25℃以下的方法：1.预冷材料，石子用冷水冲洗并用彩布条遮盖；
2.用塑料水管循环冷却拌制成的混凝土；
3.避开高温在17:00以后浇注。我们认为阳坡混凝土板裂缝温度应力是一个重要的破坏因素。因此施工温度最好掌握在5℃～25℃以内。

施工质量：渠道混凝土衬砌质量一般是比较好的，但有些地方较差，有不少裂缝在很大程度上是由于混凝土振捣不实，浇筑厚度不够或不均匀等原因造成。

基础沉陷：填方渠段混凝土预制块衬砌裂缝，除安砌、勾缝质量外，基础沉陷是一个很重要的因素、解决办法最好是设置混凝土底梁。

2.防渗效果的问题

从防渗渗水情况来看，在近几年已衬砌的几种型式渠道上，行水时间全部在15d以上，从衬砌背后取土样分析来看，含水量从大到小依次为浆砌石、预制板、预制板加防渗布、现浇混凝土。这说明现浇混凝土防渗效果最好，浆砌石最差。

三、实施范例

这几年，汾河灌区利用国债资金进行灌区改造，对部分险工地段进行了衬砌。如二坝上游衬砌1.8km,以防护为主，靠近二坝库区，渠道南北走向，秋冬浇过水时间长。衬砌型式：下部为40cm厚，斜长200cm的浆砌石，上部采用100cm×50cm×10cm的混凝土预制板，渠底为干砌石，基础为浆砌石。此型式经6年实际运行，完好无损，尤其是下部易坏处的砌石现原封未动。二坝东干上段防渗衬砌型式见图1。

二坝西干迎四支渠衬砌4.55km,以防渗为主，靠近村庄属填方渠道，渠道东西走向。渠道全断面铺设土工布（一布一膜），边坡铺设59cm×39cm×12cm的混凝土预制板，底板现浇12cm厚标号为C15的混凝土，抗冻等级为F100。现已运行7年，完好无损。二坝西干迎四支渠防渗衬砌型式见图2。

三坝总干渠上衬砌0.8km,以防护为主，渠道靠近库区属东西走向，地下水位高，地基透水性差，而且两岸有侧渗补给，秋冬浇过水时间长。由于断面大稳定性差，渠底采用全断面干砌石，边坡铺设60cm×40cm×12cm的混凝土预制板，底板现浇12cm厚标号为C15的混凝土，抗冻等级为F100。坡面设置一排侧向排水管，位置在第二层与第三层接缝处，水平间距为3m。排水孔采用PVC管材外包两层棕皮，并用粗砂砾料反滤结构，管长40cm，内径15cm，板后汇水段打孔成花管（孔径为3mm～4mm），孔数不少于8个，而且布孔均匀。现已过几个冬春，运行良好。三坝总干渠道防渗衬砌型式见图3。

施工过程中要严格执行质量标准，确保土坡、垫层的填筑质量和坡面预制板间的填缝质量。在渠道运行管理中要坚持定期检查和雨后检查制度，发现问题及时处理，以防破坏面大。堤顶养护过程中要保持顶面外侧低一些，以便使雨水排向堤外，防止雨水流入板下。渠道梯形断面两底角部分如有少量淤土可以适当保留，它对保护底角稳定和防冻有利。

四、渠道衬砌施工的体会

1.为了提高工效、保证混凝土衬砌的防渗效果和耐久性，混凝土衬砌的施工，在条件允许时可尽量采用机械振捣。另外在混凝土浇筑前对基础洒水湿润，以减少土壤吸收混凝土的拌合水量。

2.为防止地面径流冲毁渠道边坡的混凝土板，要认真做好沿渠的防洪排水工程，无论是现浇，还是预制板，渠顶都必须封好，对渠外坡的大型山洪沟应采取相应的排洪工程，将水引入渠道，避免洪水抄后路。

3.渠道混凝土衬砌的伸缩缝和裂缝是衬砌渠道渗漏的主要通道，当伸缩损坏和裂缝产生后，应认真处理，及时维修，北方地区的无霜期短，在气温较低的施工中，要适当掺入添加剂，对抗冻裂有很好的效果。

4.在预制板砌护的型式中最好是在边坡底部设置混凝土底梁，既可防止坡板下滑，又可避免基础沉陷。

五、结束语

从渠道衬砌的形式上是多种多样，从材料上有浆砌石、混凝土预制板、现浇混凝土、塑料薄膜、土工防渗布。从渠道断面形式上有矩形、梯形、和复式断面。通过以上分析，汾河灌区所采用的几种渠道衬砌型式中，全断面铺设土工布，边坡下部砌筑浆砌石，上部采用预制板的型式，防渗兼防护效果好。全断面铺设干砌石，设置排水管，上覆预制板作为防护型式比较好。在以防渗为主的渠道断面较小的渠段则采用全断面铺设土工布，上覆混凝土预制板型式，除满足防渗条件外，还能达到减少投资的效果。只有注意各方面的因素，方能确定最佳的渠道衬砌形式，达到防渗的最佳效果。

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