渠道防滲的方法及其特點

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必要性       渠道長度大，可能經(jīng)過不少透水巖土帶，即使每帶的滲漏量不多，但整條渠道的滲漏總量也會很大。有些土渠或裂隙發(fā)育石渠的滲漏量可達引水量的40％～60％，不僅降低灌溉、供水效益,還將抬高通水區(qū)地下水位,造成土壤鹽堿化、沼澤化。如渠道通過膨脹土或黃土地區(qū)，土體發(fā)生膨脹或濕陷后可引起渠底高程變化，滲漏嚴(yán)重的還可使填方渠道發(fā)生渠坡坍塌，或使渠道所在的山體斜坡發(fā)生滑塌等，影響渠道通水，需要預(yù)先采取防滲處理措施。     渠水位高于地下水位時，才會發(fā)生滲漏。但如果我們的地下水高于渠道我們還何必進行水渠輸水呢？因此我們的渠道就必然會面對滲漏，所以我們也必須要采取措施防止渠道滲漏。   當(dāng)透水層較均勻、地下水埋藏較深時，渠水滲漏過程大體是在過水初期，滲透水流以垂直下滲為主。此時滲漏量最大，下滲水達到地下水位后，除向兩側(cè)滲流外，還使渠底下的地下水位上升而形成地下水峰，并逐漸上升到與渠水連成統(tǒng)一水面。此后，渠水向渠道的一側(cè)或兩側(cè)滲漏,滲漏量接近穩(wěn)定值（圖1、圖2）           渠道長度大，可能經(jīng)過不少透水巖土帶，即使每帶的滲漏量不多，但整條渠道的滲漏總量也會很大。有些土渠或裂隙發(fā)育石渠的滲漏量可達引水量的40％～60％，不僅降低灌溉、供水效益,還將抬高通水區(qū)地下水位,造成土壤鹽堿化、沼澤化。如渠道通過膨脹土或黃土地區(qū)，土體發(fā)生膨脹或濕陷后可引起渠底高程變化，滲漏嚴(yán)重的還可使填方渠道發(fā)生渠坡坍塌，或使渠道所在的山體斜坡發(fā)生滑塌等，影響渠道通水，需要預(yù)先采取防滲處理措施。       一類是設(shè)置防滲層,即進行渠道襯砌,可用混凝土和鋼筋混凝土、塑料薄膜、砌石、砌磚、瀝青、三合土、水泥土和粘土等各種不同材料襯砌渠床。采用防滲措施后,渠道滲漏損失可以減少50%～90%?；炷烈r砌是一種較普遍的渠道防滲形式,防滲防沖效果好、耐久,但投資較大。 措施 為了減少滲漏，提高渠系水利用系數(shù)，節(jié)約灌溉用水，將各級渠道進行防滲處理，是我國干旱半干旱地區(qū)目前應(yīng)用最為廣泛的節(jié)水工程技術(shù)之一。目前常用的幾種形式如下：
一、土料防滲
土料防滲就是將渠基土夯實或者在渠床表面鋪筑一層夯實的土料防滲層，包括壓實素土、粘砂混合土、三合土、四合土、灰土等。
1．特點和適用條件
土料防滲具有一定的防滲效果［0.07～0.17m3/（m2 ?天）］，能就地取材，造價低廉，技術(shù)簡單，群眾容易掌握，但允許流速小，抗凍耐久性差，故土料防滲適用于氣候溫和地區(qū)流速較小的中、小型渠道，當(dāng)?shù)貞?yīng)有豐富的土料資源。
若防滲要求高，當(dāng)?shù)厣笆先狈?，難以采用后述的襯砌方法時，可利用土壤固化劑（如GA劑）對土料進行固結(jié)處理。
2．防滲結(jié)構(gòu)和材料
（1）土料防滲，一般由等厚的土料防滲層構(gòu)成。如用于寒冷地區(qū)，則應(yīng)根據(jù)冰凍情況，加設(shè)30～50厘米的保護層，土料防滲層的厚度可參考表1選用。為了防止三合土、四合土、灰土等混合土料防滲層由于溫度變化等原因引起裂縫，可每隔3 ～5米設(shè)一條伸縮縫。為了提高土料防滲層的表面強度，可用水泥砂漿抹面1厘米，亦可在灰土、三合土和四合土防滲層表面，涂刷一層1：10～1：15的硫酸亞鐵溶液。
（2）素土的選用和混合土料的配合比，應(yīng)通過試驗確定最大干容重和最佳含水率，按照強度最大、滲透系數(shù)最小的原則選用防滲土料。無條件進行試驗時，可參考表1選用。
（3）素土和粘砂混合土應(yīng)進行泡水試驗。若發(fā)現(xiàn)試件崩解，或呈渾濁液時，應(yīng)改換素土和調(diào)整粘砂混合土的配合比。
3．施工要點
土料防滲要做到“六防”即“防滲、防凍脹、防濕脹、防干縮、防滑坡和防沖刷”。除了必須有合理的設(shè)計外，施工質(zhì)量直接影響其效果和壽命。因此，施工時必須掌握好削坡清淤、配料、拌和、鋪料、錘實和養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié)。主要應(yīng)注意如下幾點：
（1）土料的原材料應(yīng)粉碎、過篩，素土粒徑不應(yīng)大于2.0厘米，石灰不應(yīng)大于0.5厘米。
（2）施工中應(yīng)嚴(yán)格控制配合比和含水率，拌和后含水率與最佳含水率的偏差值不大于1％。
（3）混合土料宜先干拌后濕拌。
（4）鋪筑順序是三合土、四合土、灰土先渠坡后渠底；素土、粘砂混合土先渠底后渠坡。防滲層厚度大于15厘米時，應(yīng)分層鋪筑。鋪筑時應(yīng)邊鋪筑，邊夯實，夯實后土料的干容重不得小于設(shè)計容重。
二、水泥土防滲
1．特點和適用條件 水泥土防滲分為干硬性水泥土和塑性水泥土兩種，北方多用前者，南方多用后者。水泥土具有較好的防滲效果［0.06～0.17m3/（m2?天）］，能就地取材，造價低，技術(shù)簡單，群眾容易掌握，其水泥用量與低標(biāo)號混凝土的水泥用量相當(dāng)，允許流速小，抗凍性差。適用于溫和地區(qū)，且附近有砂土和砂壤土而缺乏砂石料的渠道。
2．施工要點
（1）水泥土所用土料應(yīng)風(fēng)干、粉碎、過5毫米篩。
（2）水泥土鋪筑應(yīng)做到配料準(zhǔn)確，拌和均勻、攤鋪平整、澆搗密實。拌和水泥土?xí)r先干拌后濕拌，鋪筑水泥土前，應(yīng)灑水潤濕渠基。半小時左右，將拌好的水泥土，按先渠坡后渠底的順序均勻地鋪筑。初步抹平后，宜在表面撒一層厚2毫米的水泥，隨即揉壓抹光。
應(yīng)連續(xù)鋪筑，每次抹和料從加水至鋪筑宜在1.5小時內(nèi)完成。
（3）設(shè)置保護層的塑性水泥土，其保護層應(yīng)在塑性水泥土初凝前鋪設(shè)完畢。當(dāng)保護層為水泥砂漿時，應(yīng)在水泥砂漿上刷一層水泥漿，用鋼板壓光，并且養(yǎng)護兩周以上。 三、混凝土防滲
1．特點和適用范圍
混凝土襯砌渠道具有防滲抗沖效果好，輸水能力大，經(jīng)久耐用，便于管理等特點。因而，適用于各種地形、氣候和運行條件的大、中、小型渠道，附近應(yīng)有骨料來源。
2．施工技術(shù)
混凝土襯砌按施工方法分為現(xiàn)澆和預(yù)制兩種?，F(xiàn)澆混凝土防滲層時，除了有分塊的兩側(cè)擋板和伸縮縫成型夾板外，還應(yīng)有外模板，否則施工質(zhì)量不易保證。為節(jié)約模板、提高質(zhì)量、降低成本，可采用活動模板和分塊跳倉法、滑模振搗器法施工。近十幾年來使用襯砌機澆注U型混凝土渠道，在土基梯形和U形渠道上采用噴射混凝土以及對塑料養(yǎng)護劑的試驗應(yīng)用是混凝土襯砌施工技術(shù)的重要發(fā)展；現(xiàn)澆完畢后，應(yīng)及時收面，及時養(yǎng)護。
混凝土預(yù)制板初凝后即可拆模；強度達到設(shè)計強度的70％方可運輸；安砌應(yīng)平穩(wěn)、堅固；砌縫應(yīng)用水泥砂漿填滿、壓平、抹光。
四、膜料防滲
1．特點和適用條件
膜料防滲是用塑料薄膜或瀝青玻璃纖維布油氈或者復(fù)合類膜料作防滲層，其上設(shè)保護層的防滲方法。膜料防滲性能好，適應(yīng)變形能力強，南北方均可采用，特別是北方凍脹變形較大的地區(qū)，效果理想。
2．施工技術(shù)
膜料防滲的施工程序為渠道基槽開挖整平、薄膜加工及鋪襯、保護層回填夯實三個步驟。膜料防滲施工質(zhì)量的核心問題，是在施工過程中保持膜層的完整和土保護層的邊坡穩(wěn)定。
土渠層的鋪膜基槽可采用梯形、臺階形、五邊形和鋸齒形等斷面形式，當(dāng)渠槽開挖整平后，首先進行滅草處理，然后根據(jù)渠道大小將膜料加工成大幅，自渠道下游向上游，由渠道一岸向另一岸鋪設(shè)膜料，膜料應(yīng)留有小褶，并平貼渠基。
保護層的回填夯實，直接影響保護層的穩(wěn)定和襯砌的防滲效果。土保護層可用壓實法或浸水泡實法填筑，剛性材料保護層的施工方法與相同材料防滲層施工方法相同。 塑料薄膜渠道防滲技術(shù),顧名思義,就是在渠道內(nèi)鋪設(shè)塑料薄膜來防止?jié)B漏的方法。與用混凝土、漿砌石、磚砌等渠道相比,塑料薄膜渠道有不少優(yōu)點。它不但大大提高了渠道水的利用系數(shù),而且造價低、運料方便、施工簡單,防滲效果比較理想。另外這種渠道柔性好,有一定防凍脹能力,適合寒區(qū)采用。據(jù)有關(guān)資料表明,塑料薄膜防滲有效期,在南方可達10—15年,東北寒地也可在9—12年。經(jīng)實際核算,用塑料薄膜防滲的費用僅為混凝土襯砌的1/8
五、瀝青混凝土防滲 1．特點和適用條件
瀝青混凝土襯砌屬于柔性結(jié)構(gòu)，其防滲能力強，適應(yīng)變形性能好，造價與混凝土相近，適用于凍害地區(qū)，且附近有瀝青料源的渠道。
2．瀝青混凝土襯砌分有、無整平膠結(jié)層兩種。
一般巖石地基的渠道才考慮使用整平膠結(jié)層。為提高瀝青混凝土的防滲效果，防止瀝青老化，在瀝青混凝土表面涂刷瀝青瑪蹄脂封閉層。涂刷的瀝青瑪蹄脂，必須滿足在高溫下不流淌，在低溫下不脆裂，具有較好的熱穩(wěn)定性和變形性能。
瀝青混凝土襯砌每隔4～6米應(yīng)設(shè)置橫向伸縮縫，以適應(yīng)外界溫度變化對襯砌的影響。
瀝青混凝土防滲一般采用等厚斷面，中小型渠道為5～6厘米，大型渠道為8～10厘米。整平膠結(jié)層應(yīng)能填平巖石基面。瀝青瑪蹄脂的厚度一般為2～3毫米。凍脂性土基，渠坡采用楔形斷面時，坡頂厚度一般為5～6厘米，坡度厚度8～10厘米。
3．施工技術(shù)
瀝青混凝土襯砌正式施工前，必須首先進行試鋪筑，以確定瀝青混合料的配合比、攤鋪厚度、施工溫度、碾壓遍數(shù)等工藝參數(shù)。
瀝青混凝土襯砌施工工序是：鋪筑整平膠結(jié)層→鋪筑防滲層→涂刷封閉層。碾壓是瀝青混凝土襯砌施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，按選定的攤鋪厚度均勻攤鋪后，先靜壓1～2遍，再振動壓實。壓實渠坡時，上行振動，下行靜壓。壓實過程中應(yīng)嚴(yán)格控制施工溫度和碾壓遍數(shù)。