□ 何章森 馬利嘉

渠道防滲是我國目前應用廣泛的節(jié)水工程技術，常用土料、水泥土、石料、混凝土、瀝青混凝土和膜料等材料作為渠道防滲層，以達到防止渠道滲漏的目的。近20年來，渠道防滲工程技術引起普遍重視并得到迅速發(fā)展，在防滲材料、防滲斷面結構形式方面取得了許多研究成果，渠道防滲由單一材料向復合材料、由單一結構向復合結構和由以人工施工為主向半機械化機械化方向發(fā)展。

在渠道及其建筑物的維修中，合理使用建筑材料對確保維修工程質量、防止工程病害的發(fā)展、降低維修費用等方面都有十分重要的意義。因此，現在的渠道維護施工人員不僅要掌握工程維修的技能，也要了解常用建筑材料的種類及、用途和新型建筑材料的用途、性能及施工技術知識，才能更好地適應維修養(yǎng)護工作的需要。

一、渠道防滲工程的種類、防滲渠道斷面及材料

（一）防滲工程種類

根據使用的材料的不同，渠道防滲工程一般包括如下幾種：

1.土料防滲。適用于粘性土（土壤、粘土及黃土等）渠道。按砌筑方法的不同，土料防滲又分為四種類型：原土夯實、粘土護面、膠泥錘釘、草泥護面。

2.灰土防滲。適用于南方防滲要求高、產石灰的地區(qū)，在北方寒冷地區(qū)需加保護層。

3.水泥土防滲。適用于有水泥但缺少砂石料的地區(qū)。水泥土按施工方法的不同，分塑性水泥土和干硬性水泥土兩種。

4.砌石防滲。適用于當地有石料、流速大的地區(qū)。按砌筑石料可分為卵石防滲和料石（包括塊石、板石）防滲；按砌筑方法的不同，有干砌、干砌溝縫和漿砌三種。

5.膜料防滲。適用于防滲要求高，邊坡較緩的土渠。此方法已廣泛應用于渠道防滲工程中。

6.混凝土防滲。適用于丘陵地區(qū)和地形地質復雜地區(qū)及邊坡較陡且粗糙和巖層有裂隙需加固的渠段。按其施工方式可分為現場澆筑、預制裝配和壓力噴射三種。

7.瀝青混凝土防滲。適用于防滲效能高、當地有瀝青材料的地區(qū)。按其防滲的結構形式可分為瀝青薄膜、瀝青席、瀝青砂漿和瀝青混凝土等四種。

8.砌磚防滲。適用于產粘土磚、陶磚及上釉磚、非寒冷和鹽堿化不嚴重的地區(qū)。防滲磚有普通的粘土磚、陶磚及上釉磚。

（二）防滲渠道的斷面形式

明渠渠道的斷面形式一般為：梯形；矩形；復合形；弧形底梯形；弧形坡腳梯形；U形斷面。暗渠渠道的斷面形式一般為：U形；城門洞形；箱形；正反拱形。

（三）防滲材料

1.土料。土料防滲是指以粘土、粘砂混合土、灰土、三合土和四合土等為材料的防滲工程措施。土料防滲具有就地取材、料源豐富、技術簡單、施工方便、造價低、投資少等優(yōu)點。我國很早就有采用土料防滲的記載。土料防滲的缺點是沖淤流速難于控制、抗凍性較差、維修養(yǎng)護工程量大。隨著渠道防滲工程技術的發(fā)展，各種防滲新材料和新技術的應用，傳統(tǒng)的土料防滲措施正在逐年減少。

2.水泥土。水泥土為土料、水泥和水拌合而成的材料，其主要作用是靠水泥與土料的膠結與硬化達到防滲目的。水泥土中的土料占80%～90%，因此，材料來源豐富，造價較低，施工較容易。缺點是早期強度低、抗凍性較差，僅適用于南方溫和氣候的無凍害地區(qū)。

3.砌石。砌石防滲的優(yōu)點是可就地取材、抗沖刷和耐磨性能強，一般渠內流速可達3～6m/s，大于混凝土防滲渠的抗沖流速，同時抗凍和抗?jié)B能力也較強。缺點是僅適用于石料來源豐富的地區(qū)，較難實現機械化施工，施工質量難于控制。

4.混凝土?；炷练罎B是目前廣泛采用的一種渠道防滲技術措施。其優(yōu)點是：防滲效果好，一般能減少滲漏損失90%～95%以上；糙率小(n = 0.014～0.07)，允許流速大，一般為3～5m/s，縮小渠道斷面，減少土方工程量和占地面積；強度高、耐久性好、便于管理、適應性廣泛。但混凝土襯砌板適應變形的能力差，在缺少砂石料地區(qū)造價較高。

5.瀝青混凝土。瀝青混凝土防滲具有防滲效果好、低溫柔性好、抗凍能力強和裂縫自愈等優(yōu)點。國外在20世紀30年代即應用于大壩防滲工程上，我國于20世紀50年代就開始在渠道上將瀝青混凝土作為防滲材料。工程試驗證明，其極限拉伸值遠大于混凝土，在一22℃～27℃低溫下尚有一定的柔性，是一種較理想的防滲材料，但因瀝青料源不足，推廣較慢。

6.膜料防滲。具有較好的防滲效果，一般可減少90%以上的滲漏損失，同時具有施工方便、工期短、造價低等優(yōu)點。我國膜料防滲始于上世紀60年代， 80年代以后，膜料防滲發(fā)展較快，目前應用的有PE、PVC及其改性塑膜，PVC復合防滲布和瀝青玻璃絲布油氈等。但由于土工膜較薄，在施工期和運行期易被刺穿，使得防滲能力大大降低。

二、國內外渠道防滲工程技術發(fā)展趨勢

綜合國內外工程技術概況，渠道防滲工程技術有以下發(fā)展趨勢：

（一）防滲新材料的研究和推廣

1.薄膜材料。我國從上世紀60年代開始研究膜料防滲，以后逐漸推廣。1984年為加速推廣塑膜防滲，在“全國渠道防滲科技協(xié)調組”的組織下，在新疆專門召開了“塑膜防滲科技經驗交流會”，使塑料薄膜防滲很快發(fā)展起來，且生產了一些新型膜料。

① PE、PVC及其改性塑膜。經過20--30年的運用仍基本保持完好，顯示了塑膜防滲性能好、質輕、延伸性強、造價低且能滿足工程使用壽命等優(yōu)點。近年來又開發(fā)出寬幅、高密度、線性低密度以及高充填合金聚乙烯膜，使其抗拉強度、延伸率和抗撕裂強度有了大幅度提高，加之與之配套的多種粘合劑和焊接工藝，為塑膜防滲開辟了前景。

② PVC復合防滲布。PVC復合防滲布是將PVC加增塑、抗老化劑等材料壓延涂敷于無紡布上而制成的復合防滲膜料，有一布一膜、二布一膜，厚度在0.5～2.3mm的系列產品。該產品具有豎向防滲、水平導水的性能，強度及抗老化性能較高。由于該產品價格較高，故適用于地下水位淺埋或有旁滲的渠道及防滲標準較高的工程。

③ 瀝青玻璃絲布油氈。這是采用玻璃絲布作基材，以改性瀝青作浸涂層，經壓制而成的防水卷材。該產品由西北水科所與青海水科所協(xié)作開發(fā)。此后，各地針對瀝青低溫變脆、高溫流淌及老化快等缺陷，采用高聚合物及添加劑來改善瀝青性質，又陸續(xù)開發(fā)出SBS,、APP、 FBS等多種類型的改性瀝青及高分子防水卷材。

2.瀝青混凝土防滲材料。瀝青混凝土防滲材料因具有高抗?jié)B性、低溫柔性和裂縫自愈等突出優(yōu)點，早在1936阿爾及利亞修建了格里布斜墻壩后，很快便在水工防滲工程上得到推廣。我國水利部西北水科所在上世紀70年代經過在陜西省馮家山灌區(qū)、青海省涅海渠和山東省漁張五干渠等地的瀝青混凝土渠道防滲工程試驗證明，其極限拉伸值為混凝土的3.6～20倍，在22～27℃的低溫下尚有一定的柔性，且為黑色材料。該產品用于有凍害的渠道防滲工程，可以適應凍脹變形，有保溫作用，可以減免凍害，且造價不高，是一種很合理很有前途的防滲新材料。但目前因料源不足，推廣較慢。

3.新型伸縮縫止水材料。我國以往在止水材料方面投資較少，一些剛性材料防滲渠道多用瀝青砂漿、油氈、氯乙烯汕膏等作伸縮縫止水材料，但這些材料有的性能差、有的造價較高、有的施工技術復雜，難以較好地解決生產中的問題。水利部西北水科所在聚氯乙烯油膏的基礎上，研制出性能與其相同、但造價卻很低的新型伸縮縫止水材料——焦油塑料膠泥。目前此材料已在各地廣泛應用，效益顯著。

（二）復合材料防滲結構形式

實踐證明，單一的混凝土或砌石等防滲材料很難達到預期的防滲效果和耐久性。近年來隨著防滲膜料的發(fā)展，采用了復合材料防滲的結構形式——采用柔性膜料(塑膜、瀝青玻璃布油氈或復合膜料等)作防滲層，主要起防滲作用；在膜料防滲層之上，再用混凝土等剛性材料或土料作保護層，此層主要起保護膜料不被外力破壞和防止老化、延長工程壽命的作用。兩種材料互相揚長避短，顯示了明顯的經濟技術性能。其主要優(yōu)點如下：

1.防滲效果好。不同材料防滲渠道的滲漏量見下表。

不同材料防滲渠道滲漏量表

2.延長渠道防滲工程的壽命。明鋪式膜料防滲，因老化嚴重而壽命短，但鋪在保護層下，其壽命在30年以上。同時，膜料防滲層可以保溫，降低渠基土的水分，從而減輕凍害，使混凝土、砌石等剛性保護層裂縫破壞減少，延長了工程壽命。

3.造價低。采用混凝土作膜料防滲層的保護層時，其厚度可以由混凝土防滲時的10～14cm減薄至4～8cm。用減薄混凝土節(jié)約的投資購買膜料，可使總造價較低，再加上復合材料防滲減輕了凍害，還可減少維修和管理費用。

4.符合國情。我國擬建的防滲渠道多為舊渠改建工程，普遍存在施工與行水時間的矛盾。如采用工廠生產的膜料，可先預制好混凝土板，在停水期施工，不影響行水。

（三）防滲渠道新斷面形式

過去的防滲渠道斷面形式多采用梯形或矩形，近年來我國各地結合工程具體條件，在小型渠道上已大量推廣了U形斷面，在大、中型渠道上，也將逐漸采用弧形坡腳梯形斷面和弧形底梯形斷面。

1.U形斷面防滲渠道。U形渠目前系采用底部為半圓或弧形、上部為一定傾角的直線段的斷面形式。近年來有些灌區(qū)結合當地實際對U形斷面進行了改進，采用拋物線形斷面，比U形斷面更接近于最優(yōu)水力斷面?；炷罸形渠較梯形渠每公里輸水損失小3.7%，較土渠可以減少滲漏損失更大，防滲效果最好。它近似于最佳水力斷面，水流條件好、流速快、輸水輸沙能力強。

2.弧形坡腳梯形斷面或弧形渠底梯形斷面防滲渠道。此種渠道的優(yōu)點是：較梯形斷面流速分布均勻，近似最佳水力斷面，流速較快，改善了防滲渠道凍脹變形分布的不均勻性，且渠底有一定的反拱作用，故可以減輕凍害，減少裂縫和錯臺現象，造價較低。

（四）施工向半機械化和機械化方向發(fā)展

為了保證施工質量，加快進度，美、日等國已基本上全部采用機械化施工的方法修建渠道防滲工程，這是施工技術的發(fā)展方向。目前，我國在渠道防滲工程施工機械設備的研制和應用上已經邁出了可喜的一瞎，這對提高防滲工程質量、加快施工進度、降低工程造價和提高工程效益等都起到了良好的作用。如U形渠道基槽開渠機、小型U形渠混凝土澆筑機等，在我國渠道防滲工程施工中的應用越來越普遍，基本實現了施工機械化。

三、結束語

我國是一個水資源嚴重短缺的國家。隨著經濟的發(fā)展、人口的增加、社會的進步、工業(yè)和城市用水量的激增，農業(yè)用水供需矛盾日益突出，干早缺水成為制約我國農業(yè)發(fā)展的主要因素之一。輸水渠道滲漏是浪費水的主要方面。建設好渠道防滲工程，是節(jié)約用水、實現節(jié)水型農業(yè)的重要內容。規(guī)劃好、設計好、建設好渠道防滲工程，可以有效地提高渠系水利用系數，充分發(fā)揮現有工程的效益。為了充分利用水資源，在渠道防滲工程治理中，應大力推廣防滲新技術，以達到更高的水資源利用率。