滨州市道旭引黄灌区渠道衬砌浅析

董兴利

（滨州市小清河管理局，山东滨州256600）

滨州市道旭引黄灌区渠道衬砌浅析

董兴利

（滨州市小清河管理局，山东滨州256600）

道旭引黄灌区是滨州市中型引黄灌区，输水干渠总长33.3 km。渠道衬砌作为一种广泛应用的渠道防护技术，在灌区续建配套与节水改造中作用显著。本文对道旭引黄灌区衬砌渠道存在的问题进行了总结，并分析了其成因，从设计、施工及管理等方面对灌区渠道衬砌工程提出了对策。

道旭灌区；渠道衬砌；冻胀

1　灌区及其衬砌渠道基本情况

道旭引黄灌区是滨州市属中型灌区，位于山东省滨州市，黄河右岸，是国家新增千亿吨粮食产能区规划的重要区域。随着当地经济发展，灌区内工农业需水不断增加，原土渠引水历时长、流速小、渠道淤积量大、灌区运行成本高等因素，造成供给矛盾。道旭引黄灌溉管理局于2005年争取国家项目，灌区节水配套项目于2007年实施，2009年竣工，衬砌长度8.8 km，衬砌率为26.43%。骨干渠道工程现状详见表1。

表1　骨干渠道工程现状调查表

灌区渠道衬砌的主要结构形式：渠道边坡采用混凝土预制板衬砌，厚度为6～8 cm，板下铺聚乙烯复合土工膜，基础为混凝土齿墙，渠道两侧顶部采用混凝土封顶。

2　衬砌渠道存在问题及原因分析

通过多年的观测和检查，发现衬砌渠道仍存在一些问题，影响和制约着灌区工程效益的充分发挥。

2.1冻胀（融）破坏

冻胀（融）破坏主要表现形式有：1）衬砌混凝土板表皮脱落、破碎、强度下降，以渠道底部和坡面水位变动区最为常见；2）衬砌混凝土板起鼓架空、错位，坡面出现裂缝，结构缝或伸缩缝脱落等，这种破坏多发生在渠道边坡腰部位置。3）混凝土基础齿墙、封顶板表皮脱落，强度降低。一般情况下，渠道阴坡冻胀（融）破坏程度要比阳坡严重。

发生冻胀（融）破坏主要取决于气温、土质和水3个因素。破坏原因主要有：1）本段渠道基础土质多为砂壤土、壤土及裂隙发育的黏土，各含水层间水力联系较为密切，地下水位埋深0～4.4 m，具有中等透水性，使得土层含水量偏高，形成持水层，而受地理位置影响，此深度正处于衬砌基础埋深，灌区属亚热带气候，冬季冰冻线即在此范围，极易受冻。从衬砌板发生裂缝的部位分析，大部分裂缝发生板下铺设砂石垫层的渠段，且主要集中在阴坡，板下铺设保温板的渠段仅出现少量裂缝。灌区衬砌自2007年秋季开始实施，该年度雨量丰沛，使得土料含水率较高，加之该年冬季严寒，基础层由于受冻产生不规则变形，导致干渠混凝土衬砌面板被拉裂。2）“冻结－融化”循环和应力的反复作用。灌区所处地理位置为暖温带半湿润季风气候，冬季年最冷平均气温为-8℃左右，年绝对最低气温可达-15℃，且负温持续时间较长。灌区渠道冬季一般有1次冬灌输水过程，冬灌停水时土体含水量高，这些水分在负温下冻结成冰，导致土体冻胀破坏土体原结构。3）对冻胀和冻害的防护不够。衬砌工程是一种线性工程，距离长。黄河下游地区施工时间一般在秋后灌区停水期，施工中不会像水工建筑物工程那样局部采取比较完善的冬季施工保证措施，混凝土的抗冻性能相对较差。

2.2渠道局部淤积

在渠道衬砌前，淤积比较严重，几乎年年需要清淤。衬砌工程实施以后，渠道的淤积现象明显减轻，基本能保持冲淤平衡。但也有个别衬砌渠段淤积比较严重，例如：总干渠5+200～6+400衬砌段淤积比较明显，并且落淤呈沙丘状布置，弯道处局部淤积甚至到了整个渠道断面面积的1/3，渠道输水时阻水明显。引起淤积的原因主要有两个：一是引水流量小，流速小于不淤流速，逐步造成淤积；二是渠段弯道多，受离心力的影响，水流平均流速内弯小，外弯大，故在渠道转弯处，内弯易发生淤积现象。

2.3地下水侧渗破坏

地下水侧渗破坏多发生在灌区下游挖方渠道，破坏点多见于渠坡中部偏下位置。下游渠道虽然考虑了渠坡渗流因素，并在渠坡上从坡底脚起往上一定范围内设置了排水反滤，但渠道混凝土板变形隆起和坍塌现象仍有发生，且在雨季最为常见。究其原因，主要是渠道在降雨后，两岸土壤饱和，地下水位急剧上升，此时，渠道往往处于停水状态，渠坡侧水压力加大，渠坡内地下水在水位差的作用下向渠坡渗流，土壤内摩擦角减小，引起渠道混凝土板与土壤的附着力相应减小，随着地下水位的升高及渗流压力的增大，混凝土板在持续的渗透压力作用下发生严重变形隆起，导致整个渠道衬砌板大面积坍塌和渠坡土壤严重流失。

3　对策措施

3.1合理规划设计

衬砌渠道纵、横断面设计应力求合理。下一步干渠衬砌及支渠衬砌应合理规划，与现状衬砌渠道平顺衔接，设计流速宜处于不冲不淤流速中值。灌区渠道多是宽浅式，不能一味追求最佳水力断面，要在实际基础之上合理选择横断面，避免深挖多填，排除因施工困难造成的不利因素。合理确定衬砌型式，齿墙尺寸，排水孔、反滤层位置，衬砌板厚度、混凝土抗冻、抗渗等级均应反复验算，结合工程实例不断改进，以求达到最优效果。

3.2提高施工质量

加强对土方及衬砌工程施工管理，提高衬砌施工质量。对边坡回填土施工，严格控制坡面基土压实度，增大土体密度，对土体内掺杂的有机物、碎料等杂质及时剔除，达到边坡回填均匀密实；进一步减少土体的渗透性，形成一层防渗层，减少边坡的水分入渗；严格控制衬砌板板缝填塞质量，从勾缝材料、施工工艺两方面控制，切实做到板缝密实、牢固，工程质量内实外光。

3.3加强工程及调水管理

要破除水利工程建设长期以来的“重建轻管”思想，加强衬砌渠道工程的日常管护，做好运行状况的检查，使衬砌渠道始终处于良好状态。对衬砌渠道出现的小问题要及时维修或排除，防止“小问题”变“大问题”，防微杜渐。

在灌区冬灌期，优化引水方案，合理调节冬灌时间，加强引水的科学调度。一是结合天气预报确定引水期和停水期，使冰冻期渠道处于无水状态，切断冻胀形成的内因。二是在冻结期以前引黄，使干渠堤防及基础层土体含水量在结冰前保持非饱和状态，或者在冻结期连续输水灌溉，使渠道土体始终处于高水位状态下，防止或减小渠道土体冻胀。

4　结语

渠道衬砌作为一种广泛应用的渠道防护技术，对抗渗、防冲、护坡、输水具有显著作用。但在道旭灌区局部渠段也存在一些不足，如冻胀破坏、渠道局部淤积、地下水侧渗破坏等，通过采用合理的衬砌形式、提高施工质量、科学管理调度一系列设计、施工、管理等措施后，可解决或减轻上述存在的问题，以确保渠道衬砌工程质量。

（责任编辑迟明春）

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1009-6159（2016）-09-0007-02

2016-01-13

董兴利（1976—），男，工程师