周志鸿

(新疆生产建设兵团十二师水务公司，乌鲁木齐830013)

新疆地处西北干旱地区，水资源相对匮乏是制约本区农业发展的一个重要因素。随着国家西部大开发战略的实施，为缓解水资源匮乏的问题，国家投入大量资金，安排了大型灌区节水改造、中型灌区节水改造以及小型农田水利建设等项目。这些项目主要针对已有的老灌区，这些灌区一般已形成十几年或几十年，由于兴建时缺乏统一规划，而且缺乏资金进行必要的水利建设，一般灌溉渠道为无防渗土渠，渗漏严重，不但造成水资源的大量浪费，而且引起灌区内局部地下水位上升，土壤盐渍化加剧，水分生产率很底。因此，灌区常规节水改造项目一般主要解决老灌区灌溉渠道的防渗问题。

近几年完成的渠道防渗工程中，混凝土板加塑膜双防型式由于耐久性、防渗效果较好得到广泛采用。而对于老灌区，渠道防渗改造由于受灌区农业灌溉影响，施工期一般较短，常采用预制混凝土板加塑膜型式。以下就近年来在此种结构型式设计中遇到的问题谈几点经验。

1 渠道断面型式

一般预制混凝土板铺砌的渠道均采用梯形断面，梯形断面渠道土方工程施工条件较好，土方密实度也较易达到。但在工程运行中，发现此种断面在梯形坡脚处水流条件较差，由于边坡板下滑挤压底板，常造成此处的伸缩缝失去作用，而且形成应力集中，新疆地处寒冷地区，坡脚处也是受冻胀破坏最为严重的区域。

为避免这些问题，经反复研究讨论及工程实际验证，我们认为梯形弧脚断面能够较好的解决这些问题。弧脚处采用整块预制，成型断面为弧面平底断面，将坡脚处最薄弱区域变为整体，与梯形断面相比，增加的工程量非常少，改善了此处水流条件、避免了应力集中、提高了抗冻胀性能，平底面在施工当中因板下土方仍为梯形，碾压、削坡、控制土方断面等均与梯形断面相同。因此后期设计中经常采用此种断面，经近年工程验证，该断面型式在施工上较易完成，实际运行中水流条件、抗冻胀性能均较好。

2 渠道防冻胀破坏

在寒冷、严寒地区，防冻胀措施是刚性衬砌渠道成败的关键问题。如果处理不好，输水后的一个冬季就会使预制板隆起冻坏，板块脱落，不但造成巨大的工程损失，还影响到第二年农业用水。

渠道的防冻胀处理一般常用的有换填法和保温法两种，换填法是将渠床基土换为非冻胀土(风积砂或砂砾石)，不使渠床内水分向冻峰面转移而避免冻胀;保温法是将保温材料(一般是苯板)铺于板下，使渠床基土处于正温而避免冻胀。

换填厚度和保温材料厚度均可采用(DL/T5082－1998)《水工建筑物抗冰冻设计规范》公式计算，一般情况下换填风积砂的厚度为保温苯板厚度的8～10倍，即风积砂材料便宜但工程量大，苯板价格高但工程量少。

由于风积砂在新疆地区分布较广、价格低，是换填法采用的主要材料，合格的防冻换填砂指标见表1。

表1 风积砂特征值表 mm

采用此法工程控制的要点是含水率和压实度指标。此两点相辅相成，当沙含水率低时，压实机械几乎无法将其压至设计要求，含水率过高时，又会造成边坡换填层向渠底滑塌。一般来说，风积砂含水率应控制在15% ～18%为宜，压实度达到0.75时，干容重可达到1.5～1.55 g/cm3，此标准经多项工程验证，可保证渠道无冻胀破坏。

苯板保温法工程需控制的要点是苯板质量和渠床平整度。一般水利工程项目苯板的质量要求见表2。

苯板质量控制主要是在生产厂家，这一点可在材料采购时进行控制。要控制渠床基土平整度，是因为防冻用苯板单块面积宜大不宜小，其长度一般在6～8 m，宽度在1～2 m。由于单块面积较大，且苯板本身抗折断性能较差，当渠床平整度较差时，苯板上铺设混凝土板后就易变形断裂，使其上混凝土板间缝开裂渗水，不但大大影响其抗冻胀性能，而且减弱了混凝土板的整体性，影响渠道的使用寿命。

表2 聚苯乙烯泡沫板性能表

经济上比较，按一般工程经验，在土路面情况下，风积砂运距超过4.5 km时，其工程造价就高于苯板。这两种方法在很多工程中均使用过，其防冻胀效果也较好，具体工程当中使用那种方法，主要根据工程区的具体情况分析确定。

3 关于预制混凝土板下找平层处理

预制混凝土板加塑膜双防渠道在板与膜之间均需设找平层，厚度一般为2 cm，其作用一是保护防渗塑膜，二是确保渠道成型断面平整度。在通常设计中该层材料采用风积砂，由于价格便宜，施工中常存在铺膜断面较大，找平层厚度增加。而该层由于处于膜上板下，预制板间渗漏水进入后几乎无法排出，使其达到饱和状态，造成边坡下层板扬压力过大引起破坏;同时由于层厚不均匀，饱和状态下的风积砂冬季冻胀位移量不同，板间勾缝材料开裂甚至脱落，次年运行时水流自开裂的缝间将沙粒带出，形成板下空洞引起预制板塌陷、脱落，且由于风积砂材料本身抗冲性能很差，一块板脱落后往往造成大面积的沙层被淘出，引起大面积的预制板脱落，渠道破坏严重且维护费用很高。实际工程中曾经有找平层最大厚度达到10 cm，预制板破坏后发现及时，只有用沙袋压住脱落区，才没有造成更大面积的破坏。

为防止此现象也曾采取了许多措施，但由于风积砂材料与渠床土料价格差距很小，而渠床基土的平整度控制比较困难，施工单位多采用加厚找平层的办法满足成型断面的平整度。根据现场施工经验我们在设计中将找平层材料换为M5砂浆，由于砂浆价格远高于渠床土方，而核定工程量时仅按设计厚度2 cm计算，施工单位就会尽量将铺膜断面做至设计要求尺寸，以求减少砂浆用量。从实际完成的一些工程来看，采用M5砂浆找平层后该层最大厚度仅在4 cm左右，工程质量大为改观。而且采用此材料后，上述风积砂材料的诸多弊端均不存在了，工程运行维护也费用大大降低了。

经济上比较，风积砂找平层与砂浆找平层虽然差价较高，但此部分工程量在工程总投资中所占比例较少，对工程总投资影响不大。因此，双防渠道找平层材料宜选择采用M5砂浆。

以上几个问题是渠道防渗改造中经常遇到的，经多次工程实践，总结得出一些方案，对以后的渠道防渗设计具有一定的指导意义。

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