石堡川灌区渠道防渗技术探讨

秦 涛

（渭南市石堡川水库灌溉管理局 陕西 澄城 715200）

渠道防渗处理是提高渠道水的利用率的有效途径，也是增强渠道行水安全的主要措施。石堡川灌区地处暖温带气候，冬季寒冷，夏季酷热，渠道有着不同程度地冻胀现象，加之工程建设于上个世纪六七十年代，建设标准低，工程“跑、冒、滴、漏”已成为灌溉管理工作的软肋。本文对渭南市石堡川灌区渠道现状和存在问题进行客观分析，总结灌区在渠道防渗处理时材料选择和技术处理，旨在推动灌区提高渠道水利用系数，为区域农业增产和农民增收更好地发挥骨干工程整体效能。

1 灌区概况

石堡川灌区位于关中平原与陕北黄土高原接缘地带，灌区配套干渠1条，长38.7km；支渠8条，分支渠12条，长245.2km；斗渠397条，干斗23条，长465.4km。耕地面积76万亩，控制面积52万亩，设施灌溉面积40万亩，有效灌溉面积31万亩，承担着延安、渭南两市的洛川、白水、澄城、蒲城4县18个乡镇180个行政村的农田灌溉和30万人的饮用水任务。灌区运行四十多年，总引水量5.12亿m3，灌溉面积640万亩次，累计创造社会效益30余亿元。改变了传统的旱作农业习惯，农村产业结构调整迅速，粮经比例由开灌前的9∶1提高到5∶5，复种指数达到1.6，灌溉效益十分显著。

2 灌区渠道现状及存在问题

2.1 灌区田间配套差

石堡川工程建设于上世纪六七十年代，属边设计、边勘测、边施工的“三边”工程，灌区干支渠工程设计标准低，建造质量差，工程遗留问题较多；田间工程由当地政府实施，配套不到位，加之四十多年运行，工程老化、失修毁坏严重，灌溉期间“跑、冒、滴、漏”时有发生，致使灌溉水浪费严重，阻碍农业增产、农民增收和灌区经济发展。

2.2 冻胀使渠道渗漏更为严重

近年来灌区续建配套与节水改造项目逐步实施，渠道防渗技术得到了推广应用，但灌区冬季严寒，夏季酷热，冻胀因素使渠道不同程度出现水平裂缝、预制板鼓起等现象，加速了防渗工程老化失修。

3 渠道防渗技术在灌区的应用

3.1 渠道防渗断面结构形式

设计流量大于9.0m3/s，选择弧形坡脚梯形断面或梯形断面；设计流量在3m3/s～9.0m3/s时，选择弧形坡脚梯形断面或弧底梯形断面；设计流量在1m3/s～3m3/s时，选择弧底梯形断面或U型断面；设计流量小于1.0m3/s时，选择U型断面。通过近几年砼渠道施工对比发现：U型断面较梯形断面每公里输水损失可减少3.7%，冻胀程度仅为梯形的1/3～1/4，是渠道防渗处理最佳选择方案。

3.2 防渗材料

采用复合土工膜防渗，即一布一膜土工布。由于其抗拉强度较高，抗穿透能力和抗老化性能好，可不设过渡层；土工布表面摩擦力大，防滑效果好，便于安砌或浇筑砼板。支渠防渗采用土工布柔性材料做防渗层，其上再用C15砼刚性材料作为保护层，厚度一般7cm～10cm。用此技术处理后的渠道，防渗效果好，渗漏量是单纯的砼防渗材料的1/6，是砌石材料的1/13，是土渠（不防渗）的1/21。延长了渠道的工程寿命。比如明铺式膜料防渗，使用时限在30年以上。同时膜料防渗层可以保温，从而减轻冻胀破坏，使砼保护层裂缝减少，延长了工程寿命。购买土工布的投资虽较减薄砼节约的投资稍高，但其减轻了冻胀破坏，减少了维修费和管理费。

3.3 伸缩缝止水材料

在灌区石索双曲拱渡槽改造加固中，灌区采用“赛柏斯”水泥基渗透结晶型混凝土系列防水材料对内外表面进行涂刷。该产品具有独有的活性化学物质，利用水做载体，借助渗透作用在砼的微孔及毛细管中传输、充盈，形成不溶于水的枝蔓状结晶并与砼结合成整体，从而能永久性地防水和保护钢筋，同时可以显著地增强砼的结构强度。通过处理的灌区石索双曲拱渡槽，防渗效果明显。

4 施工中几个技术处理问题

4.1 防渗渠道基槽的填筑与开挖

灌区渠道衬砌均是在旧渠道上进行，一般施工是在非灌溉季节，对大于2.0m3/s干、支渠工程或有防冻要求的工程，采用换填土等方法。同时由于全渠槽填筑土方量较大，故采用局部填筑补齐的方法进行填筑，填筑面宽度应较设计加宽50cm上，以满足蛙式电夯机的正常工作面，开挖时仅开挖填筑时加宽的50cm的部分土体，然后按整修渠槽的方法修整渠道基槽，直至达到设计要求为止。在填筑过程中，对渠基含水量大，采用抽排、翻晒等方法使基土风干。对流量小于2.0m3/s的支渠及斗、分渠，首先进行清淤和清基土，再分层夯实至设计高程，用U形开渠机进行开挖，达到防渗层断面设计要求。

4.2 土工膜的加工和铺设

该工序包括剪裁、接缝、铺设等项工作。复合土工膜规格为一布一膜，其中上面一层为100 g/m2～150g/m2的土工布,下面一层为不小于0.25mm厚的聚氯乙烯膜。成卷的土工膜料应根据铺膜基槽断面尺寸的大小及每段长度剪裁，剪裁长度应以其大块膜料为主，并兼顾便于搬运和铺设；在膜料连接时，灌区改简单的搭接及粘接剂粘接为机器双焊缝焊接，搭接宽度一般不小于10cm；在铺膜时基槽表面洒水湿润，以保证膜料紧密贴在基床上。同时应注意铺设速度和砼铺砌或浇筑的速度相配合，当天铺膜，当天浇筑好砼板，以免膜料裸露时间过长。

4.3 砼板安砌、浇筑

为确保砼渠道防渗效果及耐久性，除了正确合理的设计外，还必须提高施工技术水平，确保施工质量，做到优质、经济、安全。上个世纪90年代U型渠道衬砌机在灌区已得到广泛应用，1992年灌区对U型渠道衬砌机进行改进，在生产厂家技术帮助，根据灌区实际，制作出CU4型渠道砼衬砌机，修正了土模、浇筑成型、振捣密实问题，切缝和渠道压边等工序连续一次完成，提高了渠道衬砌的速度、降低了工程造价，使渠道防渗工程施工已向半机械化和机械化发展；在斗、分渠施工中，灌区用衬砌预制板振动台技术进行渠道衬砌，该技术采用聚氯乙烯双层内膜工艺，实现全U型、半U型平板等各种构件的工厂化生产，保证了渠道防渗预制构件质量、强度，提高了生产效率，降低了工人的劳动强度及生产成本，更突出降低了预制板的糙率，加快了工程的建设速度；在支渠工程施工中，为适应沉降变形破坏，弧底均采用C15砼现浇，坡板为预制板。厚度一般7cm～8cm。预制板采用工厂化生产提前预制，解决了现浇砼由于不均匀沉陷等原因造成的难以避免的裂缝。在安砌时，采用滑道就位，保护土工膜完整性，在基础稳定后，采用SDQHZ(大弧底形)衬砌机进行渠底整体现浇。该机械是集砼振捣、模具、成型于一体的行进形组合衬砌机，解决了因砼入仓振捣不及时而形成的砼脱水、振捣不均匀、密实度差、砼成形不规格、易变形、伸缩缝需二次施工等缺陷，具有砼入仓路径短、振捣充分均匀、砼板成形规格、砼板原浆收面、伸缩缝同步密实嵌入、省工、省料、易于操作等突出功能，适应于内坡比1∶1～1∶1.25之间的各种渠道的砼衬砌；干渠工程采用弧脚梯形及梯形两种断面，利用SDQTZ(梯形)衬砌机进行机械化施工，对于弧脚梯形，仅对衬砌机面板横管架稍做变动，同样可以适用。

5 防渗效果及结论

石堡川灌区在渠道防渗衬砌工程中，积极采用新材料、新技术、新工艺和新设备，取得明显成效。近几年累计衬砌干、支渠道148km，中低产田建设43处，衬砌斗分渠200多条，共316km。工程的实施，大大提高了灌区渠系数利用系数及灌溉水的利用率及水分生产率，输水能力逐年增加，年节约水量约700多万m3，节水效果十分显著，改善灌溉面积194万亩，扩灌面积3万多亩，对提高灌区抗御自然灾害的能力、促进灌区农业结构调整和农业增产、农民增收，实现灌区水资源的合理配置，保障农村经济的可持续发展起到了一定的作用。另外，新材料、新技术、新设备的应用，对提高防渗工程质量、加快施工进度，降低工程造价和提高工程效益起到了良好的作用，为今后灌区渠道防渗工程技术向机械化乃至灌区实现水利现代化奠定了坚实基础。陕西水利