泾惠渠灌区渠道防渗抗冻胀预制混凝土空心板衬砌为技术初探

姚琳

（陕西省泾惠渠灌溉管理局 陕西省 713800）

1 概况

陕西省泾惠渠灌区位于八百里秦川腹地，北依仲山和黄土高原，清峪河自西向东穿过，西、南、东三面临泾、渭、石川河河谷，是一个从泾河自流引水的大型灌区，灌溉着泾阳、三原、高陵、阎良、临潼、富平六县（区）146.5万亩农田。

灌溉渠系有干渠6条，长92.3km，衬砌率63.8%。支渠、分支渠25条，长336.2km，衬砌率46%。灌区干支渠道共有各类建筑物2020座。

渠道衬砌经历了一个较长时间的发展过程，渠道衬砌的目的主要是降低渠道输水损失，减少淤积，便于渠道运行管理。经过长期实验研究和实际应用，渠道防渗工程逐步得到发展和提高，通过工程实际运用还存在不少问题。

2 灌区渠道衬砌中出现的不足

渠道防渗衬砌技术经过近几十年的发展，虽然有了很大发展提高，但是抗冻胀问题还是没有得到彻底解决，存在问题主要是设计标准偏低，施工工艺没有达到设计要求，工程运用中存在着施工缝脱落，预制板鼓起，裂缝，甚至错台，脱落等冻胀问题，特别是南北走向的渠道阴坡冻胀破坏相当严重。基土冻胀是衬砌破坏的首要因素，基土冻胀的主要因素是密实度不够，含水量大，保温性能差，施工缝脱落严重，以致形成渗漏、冻胀、破坏。渠道的防渗效果又与冻胀破坏密切相关，混凝土衬砌的渠道如果不进一步采用有效措施，其防渗效果是很难达到理想的目的。

3 不同衬砌形式防渗抗冻运用情况调查

泾惠渠灌区经过世行项目和灌区更新改造项目等，对灌区各级渠道进行了大量的衬砌防渗衬砌工程建设，对防渗衬砌技术进行不断的试验、总结和提高。防渗衬砌采用主要材料为卵石、块石，混凝土现浇板（预制板），肋梁板、中部加厚板、楔形板、楔形加肋板，空心楼板等。断面形式主要为梯形，矩形，U形渠、弧底梯形和弧脚梯形等。结构形式推广膜板结合的防渗形式。填缝材料由最初的油毡、沥青砂浆等发展到采用聚氯乙烯或焦油塑料胶泥。

依据实地调查和运用实践证明，空心楼板的防渗抗冻效果最好，其他断面形式都在防渗抗冻涨效果上多少都存在预制板鼓起，裂缝，甚至错台，脱落等问题。

产生问题的原因：

（1）基础处理没有达到设计要求：①土方密实度不够，由于现在渠道衬砌基本上是在老渠道上进行衬砌改造，衬砌时，只是对原来的渠堤进行削坡整理，很少进行从新夯填。②土方含水量较大，尤其是在秋季施工时遇到淋雨天气，由于土方密实度较小，致使土方基础含水量较大。

（2）在老渠道上进行衬砌改造，工期短，任务重。

（3）对结构形式采用膜板结合的弧脚梯形渠渠道，采用预制板安装的，在预制板的安装、校正过程中，对防渗膜的损伤较为严重，施工缝和伸缩缝清理不彻底，尤其是水平缝勾缝达不到设计要求，防渗效果严重下降；采用现场浇筑的尤其是坡面浇筑，由于衬砌板厚度较小，混凝土水灰比难以控制，水灰比过大，稍加振捣容易产生鼔肚，滑塌，产生断缝；水灰比过小，振捣不实，表面不光，混凝土强度不够，防渗效果不好，渠道防渗技术规范，5.2.3《现浇混凝土防渗渠道，宜用机械化施工技术》，但是现场施工，多用人工振捣棒振捣与规范不符。

4 渠道衬砌技术总结

通过工程实际运用效果调查及设计规范要求，采用偏心空心混凝土预制板，采用版膜结合结构，弧脚梯形断面能较好起到渠道防渗抗冻的要求。

4.1 防渗要求

混凝土越密实，水灰比越小，其抗渗性越好。原采用的楼板为房建专用楼板，断面尺寸为58cm×12cm，每板6孔，孔径6cm，楼板的防渗层厚度为6cm。根据渠道防渗技术规范《4.2.4混凝土防渗层的厚度为未配置钢筋6～12cm，配置钢筋6～10cm；渠道防渗技术规范5.5.2，最小防渗厚度，小型渠道6.0cm，中型渠道8.0cm，大型渠道10.0cm》。对于不同级别的渠道，可将空心板改为偏心板，空心断面可为圆形、矩形或长方形；迎水面厚度根据不同的渠道级别可选择不同的孔径和迎水面厚度，满足防渗要求。密封孔两头预留6cm长稍大孔径作为密封段，3cm厚预制块填堵，3cm厚高标号砂浆密封。制作混凝土空心板的混凝土防渗标号达s4以上，满足防渗要求。为了便于吊装、运输，空心板设4根架立筋。具体尺寸可参照表1。

4.2 抗冻要求

混凝土的抗冻标号满足规范要求，达到D50以上即可。

基土保温，为了防止基土冻胀，采用空心板作为衬砌面板，能起到很好的保温效果。空心面积占空心板面积的8～20%，根据有关资料，混凝土的导热系数为1.2（千卡/m·度·h），而密封空气的导热系数为0.02（千卡/m·度·h），密封空气的保温性能是混凝土的的60倍，混凝土空心板的保温性能比混凝土板提高约20%，因此采用混凝土空心板进行渠道防渗衬砌能较好的防止基土冻胀，从而防止渠道防渗衬砌板的破坏。

4.3 防渗抗冻空心板的优点

（1）工厂化生产，混凝土配合比、水灰比好控制，尤其是混凝土的振捣比较密实，保证质量。

（2）提前生产，便于施工，保证工期。

（3）节省工程量，降低投资，使用空心板比实心板减少工程量8～20%。

（4）根据坡长可以选定空心板长度，避免了施工水平缝，防渗抗冻，使用寿命长，降低维护费用。

4.4 施工要点

首先按设计要求，对基础进行夯填、削膜，铺设防渗膜料，现浇混凝土渠底，坡脚预留一定的空心板调整间距，吊装、校正混凝土空心板，现浇混凝土弧脚，对施工缝和伸缩缝进行彻底清理，施工缝和伸缩缝处理质量的好坏是渠道防渗、抗冻的关键，必须按设计要求进行施工，现浇混凝土渠顶板，按设计要求整理渠岸边坡。

5 建议及结论

通过大量的运用实践调查证明，采用预制混凝土空心板作为防渗面板，面板下铺设防渗膜料的弧脚梯形断面形式具有很好的防渗抗冻胀作用，值得大量推广运用。