灌区节水改造渠道防渗衬砌形式的探讨

李锦玉

(酒泉市泓坤水利水电工程有限公司,甘肃酒泉 735000)

灌区节水改造渠道防渗衬砌形式的探讨

李锦玉

(酒泉市泓坤水利水电工程有限公司,甘肃酒泉 735000)

通过近几年灌区节水改造工程中渠道衬砌的实施,探讨了酒泉市几种有代表性的渠道衬砌形式的运用现状和存在主要问题,并提出了解决途径和措施。

渠道衬砌;形式;探讨

0 引言

目前,全社会大力推行节水灌溉,渠道作为节水灌溉的重要组成部分,节水潜力很大。近年来,国家加大节水灌溉投入力度,大力实施灌区节水改造项目,在灌区节水改造实施的过程中,灌区防渗衬砌形式直接影响工程的寿命和防渗效果。笔者结合自身工作实践,以酒泉市渠道防渗工作为例,从渠道防渗的形成入手,分析渠道砼衬砌中存在的问题,针对问题提出自己的解决见解,以共同探讨。

1 渠道衬砌形成及运行效果

1.1 土渠

土渠也就是没有采取任何防渗衬砌措施的渠道。水利用系数较低,但是在酒泉市各灌区至今还有相当大比例的土渠存在,主要是斗农渠较多,目前普遍存在淤积和杂草丛生现象,直接影响着渠道过水能力。

1.2 浆砌石衬砌渠道

这种衬砌渠道多采用梯形断面形式,如洪临灌区大多采用浆砌石衬砌方案,这也是一种极其普遍的渠道衬砌形式。浆砌石衬砌以其能就地取材、抗冲流速大、耐磨能力强、抗冻和防冻害能力强、使用寿命长、维修改造方便,并具有较好的防渗效果和较强的稳定性,在酒泉地区应用相当普遍,目前大部分浆砌石衬砌渠道运行情况良好,只是一些衬砌年代较久远的渠道,如洪临灌区东洞干渠、西干二支渠,已经历了多年的运行,渠底及渠坡下部浆砌石已被冲刷破坏,块石表明裸露,施工缝砂浆脱落,已起不到防渗的作用。从洪临灌区东干渠、西干渠、营尔河干渠衬砌的浆砌石渠道运行情况看,冻胀对浆砌石渠道整体影响不明显。

1.3 预制混凝土板衬砌渠道

从上世纪 60年代开始,酒泉各灌区就开始使用预制混凝土板衬砌渠道。一般预制板都用在渠道护坡上,采用的断面形式有梯形、弧底梯形。防渗结构形式有单一板和板膜复合防渗两种。最初在施工的过程中,为了便于施工,一般采用小块预制板护坡,而且对渠坡的冻胀性地基未进行针对性的置换,经过多年的运行后,渠道预制块大面积冻胀、开裂,伸缩缝数量太多,缝裂现象较严重。因此在灌区续建配套与节水改造项目实施后,改用了较大的混凝土预制块以减少缝的数量,同时加强渠基抗冻胀处理,采用置换渠基和加大渠基垫层的方法改善预制混凝土板衬砌的防渗和抗冻胀效果。同时受自然条件和春灌的影响,我市灌区的施工期受到很大的制约,往往在封冻前后一个月内完成土方,翌年春解冻前完成面板的铺设。在边坡铺设混凝土面板时,尚未完全解冻,当基土解冻后,则会造成坡面的不均匀沉陷。因此,在边坡混凝土面板铺砌时,要合理地调整施工进度,铺设时间不宜太早。而且,铺设面板时尽量先铺阳坡,后铺阴坡。

预制混凝土 U形槽衬砌渠道在酒泉灌区也极为普遍,特别是用于田间输水的农渠最为常见。U形断面与梯形断面相比,不仅具有湿周短,水力条件好,流速快,输沙能力强,省工省料,省地等优点外,还由于能改善渠道坡脚附近冻胀产生的应力集中情况,使冻胀应力在渠道横断面上分布较为均匀,可适应较大的冻胀力和融沉变位。

1.4 现浇混凝土板衬砌渠道

现浇板以其施工缝少,整体性强、现场浇筑振捣混凝土与基土结合较好,不易在混凝土与基土间形成空隙,有利于减少渠水渗漏和基土水分的增加、可有效的控制渠土冻胀等特点成为酒泉灌区采用较广的一种衬砌方式,其主要断面形式有梯形、弧底梯形以及 U形等。

梯形断面的现浇混凝土板衬砌渠道是酒泉灌区最为常见的、也是使用比较广泛的一种防渗结构形式,像洪临灌区西干渠、东干渠上段、营尔河干渠上段、引讨济洪渠等。这种衬砌形式虽然断面形式简单,便于施工,边坡稳定,在地形、地质无特殊问题的地区,可普遍使用,可是与弧底梯形相比存在相差最佳水力断面较远、工程量大,适应冻胀变形能力差等缺点。

弧底梯形现浇混凝土板衬砌形式,特别是现浇混凝土板下铺设两布一膜的土工织物的衬砌形式是近两年我市灌区续建配套与节水改造项目中应用比较独特的衬砌方式。这种断面形式较梯形断面更接近最佳水力断面,有利于输水输沙,特别是其适应冻胀变形能力强,能在一定程度上减轻冻胀变形的不均匀性。弧底梯形断面形式目前在党河灌区的干支渠道上运用比较广泛,采用现浇和预制混凝土板相结合的衬砌方式。从目前的已建成的衬砌渠道运行情况看,大部分渠道衬砌基本完好。

2 渠道衬砌中存在的主要问题

2.1 冻胀问题

酒泉地区地处季节冻土区,平均冻深在 1.4 m左右,属冻胀区域,仅靠衬砌渠道自身结构难以抵抗冻胀变形。按照SL23-91《渠系工程抗冻胀设计规范》:在季节冻土标准冻深大于 30 cm的地区衬砌渠道,必须进行抗冻胀的设计。因此,在灌区实施渠道衬砌工程建设时,必须要有防冻胀的措施。

2.2 裂缝问题

根据实际运用情况看,在温度较低的灌区,主要存在边坡水平裂缝和伸缩缝漏水。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、以及渠道运行条件。

2.3 冲刷问题

对于一条好的渠道要求,应当是不冲不淤,即在设计条件下,流速达到最大允许程度,使过水断面尽量减小,这样即可节省工程投资又可减少蒸发渗漏损失,提高水资源利用率。但是在实际运作过程中,又经常见到很多渠道修成后,受到不同程度冲刷,对工程造成破坏,造成渠道冲刷的原因,一是施工时基础处理不好或施工质量差等原因,达不到原设计流速;二是渠道设计不合理,纵坡过陡,渠道输水流速大于不冲流速,从而发生冲刷。

3 解决措施

3.1 选取防冻胀措施,减少冻胀破坏

在衬砌渠道的设计中应首选防冻胀的结构形式,尤其是在对衬砌面板的支撑方式上,应选取能够避免产生冻拔的形式,比如齿墙形式等,同时在渠道衬砌时采取保温措施、置换渠基和加大垫层厚度等措施,减少渠道的冻胀破坏,并制定合理的施工组织计划和进度控制计划,消除施工期冻融造成的影响。

3.2 采取技术措施,预防裂缝产生

混凝土裂缝的产生贯穿于施工和使用全过程,跟材料的选用和配合比的设计紧密相关,为了防止和减少混凝土裂缝,可采取适当的技术措施加以预防。把好原材料的选择关,选择级配良好、性能好指标高的原材料,确定合理的配合比,保证基础结构密实平整,防止不均匀沉降引起混凝土的裂缝。

3.3 提高设计标准,减少渠道冲刷

在工程施工前,尽可能的做好项目前期工作,提高渠道设计标准,合理确定衬砌断面,科学选择水力要素,把好施工质量关,制定切合实际的运行管理制度,严格控制超过不冲流速及低于不淤流速的运行时间,有目的、有计划使冲淤变化在一个灌水周期内达到年际的平衡,切实从设计、施工、管理等环节上降低渠道的冲刷破坏。

[1]韩苏建等.关中灌区渠道衬砌结构形式现状综述[J].防渗技术,2002,2.

[2]塔依尔·赛麦提等.渠道遭冲刷被破坏的原因与防治方法[J].内蒙古水利,2008,1.

[3]张明帅.渠道混凝土裂缝预防及处理[J].农业科级与信息,2009,22.

[4]王雪晶.渠道工程冲刷、淤积、渗漏的防护措施[J].水利科技与经济,2005,6.

Discussion on the form of Channel Seepage Prevention Lining in W ater Saving Rehabilitation Engineering

LI Jin-yu

(Hongkun Hyd raulic and Hydropower Engineering Lim ited Company of Jiuquan City,Jiuquan,Gansu Province 735000)

After recent years imp lementation for channels lining in Water Saving Rehabilitation Engineering,Application status and existent issues for several representative channels lining of Jiuquan were discussed,solution and measures were put forward.

channels lining;form;discussion

TV 52

B

1004-1184(2011)01-0093-02

2010-10-18

李锦玉(1955-),男,甘肃酒泉人,工程师,主要从事水利工程施工及管理工作。