浅谈渠道防渗工程措施及其施工技术

2012-04-14刘兴王信

陕西水利 2012年6期

刘兴王信

（1.清涧县水土保持工作站陕西清涧 718300；2.榆林市水利工作队陕西榆林 719000）

1 引言

目前农业节水灌溉正在成为农业生产和现代农业发展先进水平的标志，越来越受到农业管理部门和专业人士的广泛关注。渠道防渗是提高农业用水的综合利用程度、节约灌溉用水、挖掘水源潜力、扩大灌溉面积行之有效的措施。据文献资料，由于缺少渠道防渗措施，目前我国渠道灌溉用水利用系数很低，较好的大、中型灌区为0.55～0.65，一般的大、中型灌区在0.5以下，而差的仅为0.24～0.32，水量损失普遍在一半以上，更有甚者达到70%～80%，这样不仅浪费了灌溉水量，相对缩小灌溉面积，还提高了地下水位，导致土壤盐碱化及渍害的发生，严重影响着农业生产。积极推进渠系防渗以减少输水损失的主要技术措施，仍为今后节水灌溉发展的主要方向。

为了减少渠道水量损失，各地广泛采取渠道防渗措施，取得了明显的效果。在清秀渠灌区采用三合土、块石、混凝土等不同材料衬砌了24km的干、支渠道，不仅水量损失大大减少，且改善渠床基本条件，减小了糙率（糙率由衬砌前的0.025减小至0.014～0.016），提高了渠道输水能力。渠系灌溉用水利用系数也从1975年的0.47提高到目前的0.68左右，提高效果非常显著。笔者根据近三年来在清秀渠灌区渠道改造的施工经验，就渠道防渗工程措施及其施工技术进行总结，以供类似工程参考借鉴。

2 渠道防渗形式及施工技术

灌区渠道防渗工程措施种类众多，主要是通过改变渠床土壤渗漏性能和渠床上加做防护层（即衬砌护面）来实现。根据不同地区气候条件、地质条件、土质条件等因素的空间分异特性，可分为土料夯实防渗、土料防渗、混凝土护面防渗、塑料薄膜防渗、砌石衬砌防渗等。

2.1 土料夯实防渗

土料夯实防渗即是采用人工或机械对渠底和内坡进行夯实，增加渠床土壤密实度，减小土壤透水性。这种措施适用于田间支渠防渗施工，它具有造价低、适应面广、施工简便和防渗效果好等优点。

土料经过夯实后，土颗粒间接触点增多，通过薄膜水化学反应形成胶体溶液，强化了土颗粒之间的相互粘结，形成更加密实的土体结构，从而达到防止和减少水的渗漏。经过夯实的渠道，一般可减少渗漏量1/3～2/3。陕西省水利科学研究所的试验表明，如仅将渠底黄土夯实（影响深度30cm～40cm），每公里渠道的渗漏损失可由原来的2.42%减少到1.6%，减少渗漏量34%；如将渠底翻松夯实30cm～50cm再夯实后，渗漏损失可由原来的每公里3.3%减少到0.9%，减少渗漏量70%；如全断面夯实（底30cm，坡50cm），则渗漏量可由原来的每公里3.3%减少到0.13%，减少渗漏量90%。

施工中应注意在夯实渠道土料之前，首先必须将其内杂草和其它污物清除干净，最重要的是要严格控制土料的含水率，它是减少渗漏的关键因素。只有严格控制土壤含水率使之接近最优含水率，才能获得最大的干容重和最小的透水性。土壤最优含水率可通过现场试验确定。

2.2 土料防渗

土料防渗即是在渠床面上铺一层一定厚度的粘性土、粘砂混合土、灰土、三合土和四合土等材料，夯实或碾压后形成一层紧密的土料防渗层，以减少渠道在输水过程中的渗漏损失。渠道土料防渗的工程措施主要适用于渠道内水流流速较低的小型渠道及农、毛渠等。具有投资少、见效快等优点，但抗冻性能、耐久性能差。

施工时也应首先清除掉渠底和渠坡上的含有机质多的表层土和草皮、树根等杂物，然后选择合适的土料、石灰以及掺合料，土料应经过粉碎、过筛，其粒径不超过20mm，石灰粒径不超过5mm。经过试验选定防渗土料的配合比，并严格控制土料的最优含水率，土料拌合后的含水率与最优含水率的偏差不超过1%。根据土料种类的不同，渠床面上所铺土料厚度也有所不同，一般渠底铺土厚度10cm～40cm，渠坡铺土厚度10cm～60cm。当铺土厚度大于15cm时，应分层铺筑碾压或夯实。渠道土料防渗工程措施一般可减少渗漏量60%～90%。

2.3 混凝土护面防渗

混凝土护面防渗即是将一定厚度的混凝土铺设在渠床表面，形成一层透水性很小的混凝土防渗层，以减少渠道在输水过程中的渗漏损失。混凝土护面防渗在大中型渠道中均可采用，其防渗效果好，可减少渗漏损失85%～95%以上。混凝土护面防渗耐久性好、寿命长，一般可运用50年以上，混凝土护面糙率小，可加大渠道水流流速，缩小断面，节省渠道占地，另外混凝土护面强度高，防破坏能力强，便于管理，但其造价相对较高。

混凝土衬砌厚度应根据基层的不同情况，结合渠道流量大小，确定不同的衬砌厚度和施工工艺。当基层为砂砾土、砾土、风化（有裂隙）岩石且流量小于2m3/s时，混凝土衬砌厚度采用3cm～6cm，当流量大于2m3/s时，混凝土衬砌厚度采用4cm～10cm，若混凝土衬砌厚度小于5cm可采用压力喷射法施工。当基层为密实的砂壤土、砂土或挖方渠段且流量小于2m3/s时，混凝土衬砌厚度采用4cm～8cm，当流量大于2m3/s时，混凝土衬砌厚度采用6cm～12cm，同时应注意对基层要进行砾石垫层处理。当基层为黄土、轻壤土或填方渠段且流量小于2m3/s时，混凝土衬砌厚度采用4cm～8cm钢筋混凝土，当流量大于2m3/s时，混凝土衬砌厚度采用6cm～10cm钢筋混凝土，同时应考虑防冻胀措施。

为方便施工，混凝土护面的渠道断面一般采用梯形或U型，混凝土标号采用C10～C20，同时应布置适当间距的纵向、横向伸缩沉陷缝，以适应其变形，沉陷缝缝宽一般为1cm～1.5cm。

在地下水位较高的渠段，为了减少对护面的浮托力，使混凝土板受力均匀，防止发生裂缝和滑坡现象，还应设置排水垫层，厚度采用10cm。

2.4 塑料薄膜防渗

近年来，随着塑料化工的发展，不少地区已广泛采用塑料薄膜铺衬在渠床上，并在薄膜上覆盖约30cm厚的当地土料，取得了良好的防渗效果，特别是在冻土土方渠段中效果最为明显。

为了不污染水质，目前多采用无毒聚氯乙稀薄膜，它具有体轻、柔性好、抗冻性能好、价格低等优点，铺设时要注意清理渠道表面，同时应在薄膜表面铺设保护层，做好保护层的设计和回填夯实是十分重要的工作，一般每次回填厚度为20cm。

用塑料薄膜进行渠道防渗优点很多，主要是防渗效果好、重量轻、造价低、运输方便、施工简单、抗腐蚀性强，特别是在小型渠道衬砌中，是一种值得推广的施工工艺。用塑料薄膜防渗，每平方米工程造价约为混凝土衬砌投资的1/5～1/10。

2.5 砌石衬砌防渗

砌石衬砌防渗即是将石料浆砌或干砌勾缝铺设在渠床表面，形成一层不易透水的石料防渗层，以减少渠道在输水过程中的渗漏损失。渠道采用砌石衬砌防渗工程措施后，防渗效果较好，可减少渗漏量50%左右，且抗冲流速大、耐磨能力强，抗冻和防冻害能力也得到大大提高，适用于石料丰富的地区。

砌石衬砌大多采用块石、条石、片石，最好用浆砌，但为了降低成本也可以用干砌。采用浆砌块石防渗时先将石料用水洗刷干净，两边面石砌好后，在其中倒入砂浆，砂浆厚度一般为每层厚度的1/4～1/3，然后填塞碎石块进行灌浆；砌筑块石或片石时，应注意将模缝与纵缝相互错开，砌体应洒水养护7d；在地下水位较高的地区，应在砌体下设排水孔。采用干砌块石防渗时，应先将渠床清理干净，并进行平整和夯实，在渠底铺一层约5cm厚的沙浆垫层，然后将石块放平稳，并用碎石塞紧。衬砌的石料要求质地坚硬，块石衬砌的厚度一般为20 cm～30cm；条石衬砌一般要求长40cm～50cm，宽30cm～40cm，厚8cm～10cm；片石衬砌要求面大、平整，厚度要求不是十分严格的。