中小型输水渠道裂缝扩大现象的紧急处理

唐天保

(新疆电力设计院，乌鲁木齐 830002)

输水渠道是水工建筑物中比较重要的结构，担当了水资源输送的功能作用。近年来水电站质量检查报告显示，输水渠道面临着较多的裂缝病害，给水资源调控系统的安全作业埋下了巨大的隐患。根据输水渠道裂缝成因及其扩大化因素，制定切实可行的紧急处理方案是很关键的。

1 输水渠道的结构组成

建筑中的渠道是指具有自由水面的人工水道。地面上的渠道多为开敞式明渠。埋设在地面下四周封闭的称为暗渠。渠道按用途可分为:灌溉渠道、动力渠道、供水渠道、通航渠道和排水渠道等。在实际工程中，常是一渠多用，如灌溉与通航、供水结合，灌溉与发电结合等。渠道设计的主要内容为:渠道选线，确定断面形式和尺寸，拟定渠道防渗措施等［1］。长渠道通过非密实的黏土层、无黏性土层或裂隙发育的岩石层的渗漏损失，有时可达引水量的50% ～60%。渗漏不仅损失水量，影响工程效益，而且还将引起地下水位升高，对填方渠道甚至出现塌滑破坏。为此，需要在渠床表面加做护面等渠道防渗措施。

2 中小型输水渠道裂缝扩大的成因

新农村政策提出之后，国家日趋加大了农业基础设施建设的投资，提出了中小型水电站规划与建设方案，满足了地区农业生产的需要。尽管中小型规模在使用性能方面有其独特的价值，但实际运用于水资源调控还存在着诸多弊端。水工建筑物病害是水电站改造常见的问题，不仅影响了建筑物结构的安全与稳定性，也阻碍了水电站调度系统运行的效率。输水渠道在水工建筑物里是一个重点结构，其常出现不同程度的裂缝现象。裂缝的成因有以下几种:

1)设计因素。水电站建设前期都要经过详细地设计，由设计院提供科学的建造方案指导施工。设计方案存在的种种缺陷，对水工建筑物施工造成了误导作用，破坏了输水渠道结构的完整性。例如:工程设计师编制输水渠道工程方案时，未经过现场实地考察而随意性设定渠道参数，输水系统的整个布局与水电站空间面积不符合。使用一段时间后，渠道会因为无力承受输送压力而出现裂缝现象。

2)施工因素。任何一个规模的水电站工程，其施工质量是决定水工建筑物使用价值的关键因素。相反，施工单位选定的工艺方案不合理，将会引起不同类别的建筑病害。为了加快工程进度，施工人员盲目地调整输水渠道的操作工序，没有按照水利工程建造标准完成结构的筑造。如:水电站内沟渠的开挖位置不准确，输水渠道安装质量不达标，人工渠道混凝土施工不合格等，都是裂缝形成的因素。

3)管护因素。中小型输水渠道出现裂缝，其最初成因是设计与施工环节操作失误所致。但是，旧水电站综合勘测报告显示，输水渠道裂缝形成与后期管理和维护工作也存在密切的联系［2］。这是由于水工建筑物竣工初期，所有结构都保持了完整的耐久性，经过一段时间的水利作业，水工建筑物会因受力荷载增大、病害处理不当、结构防护缺失等原因，形成新的裂缝，旧裂缝则会有明显的扩大现象。

3 输水渠道裂缝病害的紧急处理

由于多项因素的共同作用，水电站输水渠道形成了不同程度的裂缝，且部分出现了裂缝扩大化的问题。若将存在裂缝的渠道运用于水资源输送，不仅加剧了水工建筑结构性能的损坏程度，也增加了传输过程中的水资源耗损率，造成大量水源被浪费。因此，针对输水渠道存在的裂缝问题，水电站应及时联系相关部门，分析裂缝病害的成因，制定切实可行的紧急处理方案。结合实际工作经验，笔者编制了一套相对科学的紧急处理方案:

3.1 病害勘测

水工建筑物组合形式复杂，遍布于水电站内的各个地方。输水渠道按照不同的使用功能，广泛地分布在水电站的隧洞、渡槽、管道等各个点。因而造成裂缝病害形成的因素也各不相同。为了提高输水渠道裂缝处理的效果，发现裂缝后必须经过详细地勘测，收集与渠道裂缝相关的数据资料。如:裂缝的尺寸、深度、外形、位置等，这些都是制定紧急处理方案需要参考的内容。

3.2 成因分析

结合勘测人员提供的数据，深入地分析输水渠道裂缝形成的因素，必要时可进行有关指标的计算对比。正常的分析流程，先除了从设计、施工、管护等大范围确定裂缝的形成时期，再进一步分析引起裂缝的细节原因［3］。通常，中小型水电站渠道裂缝成因包括:受力荷载、渠道结构、筑造材料等，检修人员掌握这些因素能够指导处理方案的设计，以保证裂缝现象得到最有效地控制。

3.3 编制方案

当具备了足够的分析材料，施工单位便可以制定裂缝处理方案，以尽快抑制输水渠道裂缝的扩大化。根据笔者从事的水利工程病害处理经验，渠道裂缝紧急处理的关键是技术方案，以裂缝病害的形成因素与表现程度为指导，提出切实可行的技术措施。一般情况下，水工建筑物裂缝病害处理的常用技术:

1)填补技术。将存在裂缝的渠道位置进行修补，选用高分子建筑材料填充，使裂缝能够尽快粘合。这种方法适用于小型裂缝的处理，可起到较好的抗渗抗裂作用;

2)开凿技术。遇到比较严重的裂缝问题，则需选用开凿技术进行综合处理。大型裂缝的开裂面积较大，且深度较深。先把裂缝做开凿扩大处理，再用高性能砂浆或混凝土修复，使渠道结构尽快恢复原样;

3)灌注技术。利用树脂材料对裂缝强制性灌注，使渠道内的裂缝能完全被填满，如:使用环氧树脂进行灌注，能够快速地凝结裂缝。

3.4 后期养护

处理好的裂缝要经过一段时间的养护，以免输水渠道形成新的裂缝。水电站工作人员要控制好渠道内的水流量，防止水力荷载过大而冲蚀了渠道结构;日常运行阶段做好检修工作，及时观察到潜在的裂缝隐患;对于刚刚形成的裂缝现象，应及时安排检修人员处理，防止裂缝进一步扩大而损坏渠道的性能。

4 从渠道线路控制裂缝的形成

渠道线路可根据运用要求，结合地形、地质、施工等条件，初选几条线路，通过技术经济比较，择优选定。从渠道线路布局进行优化改良，可显著降低裂缝病害的发生率。其一般原则和要求是:

1)尽量避开挖方或填方过大的地段，最好是挖方和填方基本平衡，或挖方略大于填方;

2)在平坦地段，线路应力求短直，以减少工程量和水头损失。当受地形等条件限制、必须转弯时，其转弯半径不宜小于渠道正常水面宽的5倍［4］;

3)避免通过滑坡、透水性强和土壤沉降量大的地段;

4)通过山脊，挖方过大时，可选用隧洞;遇山谷，可采用倒虹吸管或渡槽;

5)尽量避免与道路、河流或其他渠道交叉，以减少交叉渠系建筑物。此外，还需考虑施工时的交通运输、动力和水源供应以及施工场地、取土场和弃土场的布置等。

5 结论

总之，中小型水电站由于投资小、收益大、易管理等特点，在新农村建设期间的应用价值受到肯定。水工建筑物是水电站最核心的组成结构，负责了站内水资源的综合调度。解决输水渠道裂缝问题是水电站改造的重点内容，其保证了水资源调度的有序进行，降低了裂缝病害造成的经济损失。

［1］张金萍.水工建筑物中输送渠道工程的应用价值［J］.水利工程研究，2010，15(07):33 －35.

［2］吕星云.中小型水电站输水渠道裂缝病害的成因［J］.山西建筑，2009，29(06):40 －43.

［3］李绍清.水电站输水渠道裂缝病害处理的工艺流程［J］.南京理工大学学报，2009，30(16):25 －27.

［4］王学海.谈从输水渠道线路控制裂缝发生的措施［J］.城市建设理论，2010，12(06):19 －20.