水利渠道施工中的渗透因素及防渗对策

李新根

(江西省袁惠渠工程管理局，江西 新余 338025)



水利渠道施工中的渗透因素及防渗对策

李新根

(江西省袁惠渠工程管理局，江西 新余 338025)

水利渠道工程是节水灌溉的重要组成部分。为了提高水利渠道的引水利用率，应该对导致水利渠道工程出现渗透问题的原因进行分析，然后采取多样化的防渗对策进行处理，以便于更好的提高水利渠道的防渗性能，避免造成水资源的浪费。文章针对水利渠道施工中的渗透因素进行了分析，并提出了水利渠道施工的防渗对策，要求在水利渠道施工之前必须对现场地质环境进行勘察，加强防冻材料改进研究和新型防冻结构的应用，推广和应用暗管、暗渠，加强对施工材料的管理，同时采用各种先进的防渗施工技术，以便于更好的提高水利渠道的整体防渗性能，进一步的提高水利渠道工程进行效益与社会效益。

水利渠道；渗透因素；防渗对策；防渗技术

0 前 言

水利渠道工程是节水灌溉的重要组成部分。为了提高水利渠道的引水利用率，应该对导致水利渠道工程出现渗透问题的原因进行分析，然后采取多样化的防渗对策进行处理，以便于更好的提高水利渠道的防渗性能，避免造成水资源的浪费。因此，文章针对水利渠道施工中渗透因素及防渗对策的研究具有非常重要的现实意义。

1 水利渠道施工中的渗透因素分析

1.1 地质问题

我国幅员辽阔，灌区地质环境非常复杂， 不同区域的水文地质状况不同，如果在进行水利渠道施工之前没有对现场地质状况进行勘察，则难以保证水利渠道施工的顺利开展，同时难以保证水利渠道的防渗性能，导致渗透问题的发生。

1.2 冻胀问题

水利渠道出现冻胀破坏的原因是冻胀应力分布不均匀，对水利渠道混凝土表面造成破坏，进而导致渠道出现渗透。在一些寒冷地带，冬天水利渠道停止输水，混凝土板块下的积水处于饱和状态，到和冷空气相遇时会结冰，抬高混凝土板块，当气温回升后融化成水，导致混凝土板块下沉，反复多次的上升和下沉，会导致出现混凝土板块脱硫板缝下滑的问题，对衬砌板造成损坏，导致渗透问题的发生。

同时，土壤冻结后承载力显著提高，并不会被压缩，但是当土壤解冻之后，承载力明显降低，导致水利渠道出现地基变形的问题，很容易破坏衬砌结构，导致渠道出现渗透问题。

1.3 地下水反渗

当灌区在雨雪后或者灌溉后，渠道两边的土壤处于饱和状态，导致地下水位上升，当灌区停止输水后，会导致地下水位下降，过大的地下水位差，会增大侧压力，向内侧挤压土壤，渠道两边土壤中的水会流向渠道地下，导致混凝土板块位移，对渠道造成破坏产生渗透。

1.4 材料问题

水利渠道最常采用的材料包括膨润土、石材、土工布、止水材料、混凝土、钢筋等，其中混凝土原材料的质量直接影响水利渠道工程的整体质量，由于水利渠道施工单位并不重视施工材料的采购和质量检测，导致许多质量不合格的施工材料进入到施工现场，并且也没有做好材料的储存和管理工作，导致材料出现受潮、变质等问题，影响水利渠道的施工质量，导致渠道出现渗透问题[4-6]。

2 水利渠道的防渗对策分析

1)加强地质、环境勘测。不同灌区水文地质状况不同，这就要求在进行水利渠道施工之前，必须对施工区域的土质环境状况进行详细、全面的勘察，根据土质状况确定合适的防渗方案。

对于北方严寒冻土区域，更应该在水利渠道施工之前进行全面、细致的勘察，观察和分析区域土壤冻结、消融的常规时间，并在特定的时间对土壤的渗透状况进行重新检查，并制定针对性的防渗方案，这对于提高水利渠道的防渗性能和稳定性具有至关重要的作用。

2)加强防冻材料的改良研究和新型防冻结构的应用。水利渠道采用的传统防冻材料包括胶结材料、膨胀蛭石、岩棉以及珍珠岩等。

现阶段，高分子聚合物以其独特的优势被广泛的应用在保温材料研究和制作中，在很大程度上提高了传统防冻材料的保温性能。研究人员通过对防冻材料的性能、造价以及结构等方面进行改造和优化，显著的提高其保温性能，被重新应用在水利渠道防冻施工中。

我国自20世纪60年代开始研发和应用新型的防冻结构，现阶段应用广泛的防冻结构包括楔形板、中部加厚板、肋梁板、空心板等，并且在实践应用的过程中获得了良好的防冻效果。

此外，虽然国外的各种防冻结构具有良好的防冻效果，但是造价相对较高，并不适合在我国大面积的推广和应用，这就要求科研人员应该借鉴国内外的先进经验，以此设计出符合我国国情的水利渠道防冻新结构[7-9]。

3)暗管、暗渠的研究和应用。暗管和暗渠在解决水利渠道渗透问题方面具有巨大的优势，通过将管道埋在冻土层以下，就能够解决冻土对水利渠道造成的不良影响，并且在暗管和暗渠中输水，引水利用率能够达到95%，具有非常强的适应能力，无论是在耕地、草原，还是在高山，都可以在地下修建暗渠，既能够节省水资源，又能够节省土地资源，同时还未农业灌溉提供很大便利。

暗管和暗渠的修建费用相对较高，在发达国家具有广泛的应用，但是在我国的应用范围有限。同时，因为暗管和暗渠的耐久性强，使用年限长达30a之久，具有非常高的研究价值，我国应该进一步的加强对暗管和暗渠的研究，以便于更好的提高我国水利渠道的防渗水平[10-11]。

4)加强对施工材料的质量管理。水利渠道施工单位应该加强对施工材料的质量管理，具体包括以下几个方面：在运输和储存材料时，应该严格的按照相关规定进行，例如，水泥和钢筋材料禁止存放在潮湿环境中，防止水泥遇水变质和钢筋锈蚀，保持储存环境的干燥性和通风性，同时还应该按照水泥的种类进行分开放置，水泥和墙边、地面应该保持30cm左右的距离；负责材料采购和供应的部门，应该对进场的所有原材料进行检查和验收，同时创建取样送检制度，检验合格之后才允许进入施工现场，不合格的材料应该及时的进行处理[12]。

5)采用多样化的防渗技术。现阶段，水利渠道防渗施工技术众多，并且各具优缺点，在实际应用的过程中应该根据区域的实际状况采用合适的防渗技术，具体包括以下几个方面：

2.1 沥青混凝土防渗技术

沥青混凝土防渗技术是将沥青、碎石和砂加热后搅拌，并压实成混合材料，具有良好的防渗性能，并且造价和混凝土接近，主要应用于北方水利渠道工程。沥青混凝土防渗技术有点在于稳定性好、耐久性好、防渗效果好、使用寿命长。缺点在于材料源少，价格较高，并且在高温下会产生一定的有害气体。

沥青混凝土防渗技术常用的结构包括两种，无整平胶结层防渗结构如图1所示、有整平胶结层防渗结构如图2所示。对于有整平胶结层防渗结构，热稳定系数必须超过4.5，渗漏系数超过0.001cm/s，该种防渗结构更适合于岩石地基；对于无整平胶结层防渗结构，水稳定系数必须超过0.9，斜坡流淌值不能超过0.8mm，渗透系数小于1×10-7cm/s，孔隙率小于4%，该种渗透结构更加适用于土质地基。

2.2 膜料防渗技术

膜料防渗是近几年新兴的一种防渗技术，膜料防渗技术中应用最广泛的两种技术为塑料防渗技术和土工膜防渗技术[13]。对于塑料防渗技术，塑料薄膜防渗技术被广泛的应用在国内外渠道防渗施工工程，将塑料薄膜均匀的摊铺在渠床上，以此达到防渗的效果，塑料薄膜防渗技术的优点在于防渗效果好、耐腐蚀性能强、质量轻、施工简单、成本低、运输方便等，是目前最经济、最实用的防渗技术，缺点在于使用寿命短，需要采用埋藏铺设方式，占地面积相对较大；对于土工膜防渗技术，土工膜防渗技术是水利渠道工程应用广泛的另一种防渗技术，由高分子聚合物加工形成的土工膜，具有良好的防渗性能，渗透系数介于10～14，厚度通常控制在0.1～0.4mm，可以将土工膜当做一种不透水的材料，土工膜防渗技术的优点在于良好的稳定适应性、定性效果良好、抗裂和抗裂性能良好、表面光滑、质量轻、耐腐蚀性能好、无毒、防渗性能良好、施工方便、成本较低、工期较短以及耐久性良好等，缺点在于使用年限相对较短。

图1 无整平胶结层防渗结构图

图2 有整平胶结层防渗结构图

2.3 砌石防渗技术

砌石防渗技术是把石料铺设在渠道表面，形成石料防渗层，以此提高水利渠道的防渗性能。在进行砌石防渗施工之前应该将水利渠道清理干净，然后把砂浆垫层摊铺在水利渠道表面，将石块安放在砂浆垫层上，采用碎石将出现的空隙填补完全。在进行块石砌筑施工时应该严格的控制厚度，通常将厚度控制在20～40cm，同时还应该将片石衬砌厚度控制在15cm左右，并采用水泥砂浆对勾缝进行处理。根据实践经验表明，砌石防渗技术的材料源广，成本相对较低，能够显著的提高水利渠道的防渗性能，同时还能够提高水利渠道的防冻能力。

3 结 语

总之，我国对水利渠道施工技术的要求不断的提高，要求水利渠道在施工的过程中必须重视渠道防渗施工，采用各种先进、有效的防渗对策，不断的提高水利渠道的防渗性能和运水效率。但是，导致水利渠道施工出现渗透问题的因素相对较多，如地质问题、冻胀问题、地下水反渗以及材料问题等，增加了水利渠道防渗施工难度，这就要求在水利渠道施工之前必须对现场地质环境进行勘察，加强防冻材料改进研究和新型防冻结构的应用，推广和应用暗管、暗渠，加强对施工材料的管理，同时采用各种先进的防渗施工技术，以便于更好的提高水利渠道的整体防渗性能，进一步的提高水利渠道工程进行效益与社会效益。

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TV672；TV223.4

B

1007-7596(2016)08-0048-03

2016-07-22

王新颖(1981-)，女，辽宁锦州人，工程师，研究方向为防汛抗旱、 水环境、水文水资源、水土保持等。