灌区渠道防渗修复技术措施研究

周建宝

随着我国经济的快速发展,对于灌溉区的渠道工程需求越来越多,为了满足贯彻区经济社会的发展要求,各地都将渠道工程建设作为重点工程来抓,推动了农田水利工程的快速发展。但是由于受到技术等条件的限制,在渠道工程建设中渠道防渗问题一直没有得到有效的解决,渠道投入使用以后经常会出现渗漏问题,不仅影响了渠道的使用寿命,还浪费了大量的水资源,如何解决渠道渗漏问题是摆在水利工作者面前的一道难题。而随着科研和实践的进步,各种防渗修复技术已经开始应用到渠道防渗工作当中,一些修复技术较好的解决了渗漏问题,可以说为彻底解决防渗问题提供了相应的技术条件。

1 工程简介

XXX隐患灌溉工程是八十年代XX省重点水利建设工程,该工程自1980年建成以后,就成为XX省西北部重点灌溉工程,该灌区涉及三个县城、23个乡镇、312个自然村,灌溉面积为88万亩。该灌溉区是高扬程灌区,渠道主要是以梯形的填方渠道为主,总干渠的起点为XX县XX村,终点为XX县XX村,全场45km,填方渠段和挖方渠段分别为39km和6km。工程在防渗设计上在不同的渠段采用了不同的方案,其中填方段以80cm×70cm×8cm或80cm×70cm×10cm混凝土板铺衬、水泥勾缝作为防渗层,衬砌高度为2.9m。工程县管设计流量为4m3/s。该灌溉渠道投入使用三十多年以后,由于年久失修渗漏非常严重,已经影响到了工程整体使用寿命,此种情况下开始利用防渗修复技术解决渗漏问题。

2 渠道渗漏形成的类型和主要原因

2.1 渠道防渗层毁损的类型

从实践情况来看,渠道防渗层毁损的原因是多种多样的,但是总体上来说可以分为两类,也就是物理毁损和化学毁损。所谓的物理毁损主要指由于物理因素造成的防渗层毁损,主要是渠堤冻胀以后,在水的冷胀作用下形成防渗层混凝土板拱起、滑落、错台和水流冲蚀等物理变化,所导致的勾缝脱落而产生的防渗层混凝土板表面坡面、麻面、散架引起渗漏。此外,混凝土不合格也容易在流水及外力的作用下使防渗层产生裂缝、渗漏问题。所谓的化学毁损相对来说比较复杂,一般来说混凝土结构的防渗层不容易在化学作用下损坏,但是随着一些不法企业一些违法排放,导致水的质量不断下降,水中的化学物质对防渗层的侵蚀越来越严重。渠道防渗层的破坏,不及直接影响到渠道工程整体防渗功能,还增加了渠道输水损失,降低了输水过程中的效率和安全性,浪费了珍贵的水资源。

2.2 渠道防渗层毁损的主要原因

渠道在自然环境当中,除了因为自身物理、化学方面的原因导致硬度等性能下降之外,还可能因为外力等方面的因素破坏防渗层,综合来说导致防渗层毁损的原因主要有以下几点:

2.2.1 冻胀破坏混凝土结构的稳定性

由于该水利工程位于北方黄河地区,冬季温度比较低、时间比较长,渠道在使用过程中很容易发生凍胀破坏作用。从实地考察的情况来看,该渠道冻胀主要发生在总干渠、深挖方渠段,这是因为这些渠段冬季存水量较多,在温度较低的情况下结冰以后产生的冻胀对防渗层的破坏非常明显。以总干渠深挖渠段为例,该渠段主要采用的是自喷井向干渠喷水设计方案,在这一渠段土壤的含水量较多,冻胀现象比较突出,多出混凝土防渗层出现了暴起、脱落等现象。主要原因是,土壤含水量较多的情况下,如果当地气温长期处在0℃以下,土壤水分结冰以后会膨胀0.09倍,虽然膨胀系数不高,但是产生的破坏性、尤其是对衬切混凝土板的外向推力足够破坏脆弱的防渗层,导致混凝土板翘起、滑落、勾缝脱落。

2.2.2 人为因素也是导致防渗层破坏的重要原因

人为因素也是导致防渗层破坏的重要原因,该渠道始建于上世纪七十年代,当时并没有专业的水利施工队伍,施工过程中所需要的混凝土预制板都是周围村民从工地领料以后,回家预制好以后再运到工地的,而不是专门的预制板生产单位生产的。由于村民没混凝土预制板制作技术和经验,因此很难保证混凝土预制板的质量,很多预制板根本达不到设计寿命,在施工过程中出现了勾缝砂浆强度低、施工挤压不实等问题。从该渠道工程目前的现状来看,衬砌板麻面、散架、勾缝脱落较为严重,成段出现的地方不少,这些都是混凝土板质量问题导致的防渗问题。

3 灌区渠道防渗修复技术措施

对于灌区渠道防渗修复应该根据其形成的原因采取针对性的措施,主要是依托现有的技术和能力来满足渠道防渗修复的需要。就笔者在这一方面的经验来说,主要有以下几种措施。

3.1 勾缝脱落修复技术

勾缝脱落是防渗层毁损最常见、最普遍的现象,也是防渗修复技术措施的重点内容,为了减少勾缝脱落对防渗层的破坏和影响,渠道管理人员应该勤检查、勤修复,具体要求是在每次灌溉结束以后,要组织管理、技术人员对总干渠、干渠进行全面细致的检查,对检查中发现的大面积的勾缝脱落现象进行修复。修复技术要求是先清除板缝内的杂草、泥沙和松动的水泥块,用混凝土填实板后的空隙,然后用高压水枪将板缝冲洗干净,再用1∶2的水泥砂浆将板缝填补、捣实,压成平缝和凸缝后找平。为了增强勾缝混凝土填充材料的强度和粘结性,可以适当的加一些胶凝材料。

3.2 混凝土板麻面修复技术

对于混凝土板麻面的修复一般有两种选择,第一种,对于已经形成麻面但是混凝土板的强度依然较好的可以采用混凝土砂浆修补法,具体就是先用水将混凝土板清洗干净,然后用1∶1的水泥砂浆进行罩面,厚度保持在2mm左右,然后进行14d以上的保湿养护,保证罩面混凝土强度。第二种,对于已经形成的麻面切混凝土板的强度一般的,可以使用专门的修补材料进行修补,如维修速补胶,与混凝土一块使用,依靠这种材料良好的粘结性、柔韧性和高防滑性,提高麻面修复的效果,增强混凝土板的强度。

3.3 混凝土板酥松散架修复技术

混凝土板酥松散架一般情况不可能单纯使用填充材料就能解决的,这种现象主要出现在总干渠上,XXX渠道当中出现的比较多一些。为了彻底解决这一问题,施工技术人员采用了整体更换混凝土板的方法,也就是先清除掉原来已经毁损的混凝土板,对于板后湿度过大影响混凝土板的使用的,采用深挖换土的方法,重新捣实削平之后,在更换相同尺寸的混凝土板。需要注意的是伸缩缝的处理,由于沥青砂浆法在伸缩缝的处理上效果并不是很明显,现在在处理过程中多使用焦油塑料胶泥进行修复,使用过程中要先将伸缩缝清理干净,在填充密实。

总之,灌区渠道防渗修复技术应该根据混凝土板破坏类型和原因采取针对性的修复措施,运用各种先进的修复技术和修复材料增强修复的效果,只有这样才能较好的解决这一问题。

参考文献

[1] 李保平.浆砌石衬砌在渠道防渗中的应用及对策[J].山西建筑,2008,34(4):357～358.