程 剛

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，烏魯木齊 830000)

芻議渠道滲流破壞與防治

程 剛

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，烏魯木齊 830000)

渠道防滲是提高渠道使用壽命，保證輸水安全級輸水效能的重要途徑。而渠道排(滲)水技術(shù)作為防滲的輔助措施更是渠道運行安全的有力保證。因此重視和發(fā)展防滲及排(滲)水技術(shù)對渠道工程顯得尤為重要。文章對渠道滲流及堤基排水不暢對渠道造成破壞的成因進行分析，并列舉防滲排(滲)水的幾種施工方法及滲流造成破壞的處理方法。

渠道滲流；防滲技術(shù)；凍脹破壞；水脹破壞；膜料防滲

0 引 言

渠道防滲技術(shù)是通過有效的技術(shù)手段，將滲水及部分地下水排出堤基范圍，預(yù)防因滲流引起的各種渠道破壞的產(chǎn)生。其技術(shù)手段包括降低滲透率、延長滲徑、減小滲流上下游水位差，但以上措施都不能做到完全止水，因此就需要設(shè)置排(滲)水系統(tǒng)。作為重要輸水建筑物的渠道工程，在不斷加強、改進防滲技術(shù)的同時也應(yīng)重視和發(fā)展排(滲)水措施的應(yīng)用，既有利于輸水安全，也能延長渠道的使用壽命，提高了工程效益并減少相應(yīng)的維修費用。

1 滲流導(dǎo)致渠道破壞的形式

1.1 凍脹破壞

凍脹破壞在嚴(yán)寒地區(qū)產(chǎn)生破壞，是渠道工程建設(shè)中的一大難點。凍脹產(chǎn)生的原因是滲流及地下水滲流至堤基土壤使堤基土壤含水量較高。土壤受凍體積膨脹變大，頂托襯砌面板，從而造成破壞。凍脹破壞應(yīng)具備3個條件：①持續(xù)嚴(yán)寒低溫；②土壤含水量較高并有通暢持續(xù)的水分補給；③土壤親水成分較高。

1.2 水脹破壞

水脹是指渠道發(fā)生滲漏，滲水至渠道防滲襯砌結(jié)構(gòu)之下，滲漏水及地下水不能順暢排泄，而產(chǎn)生滲透壓力當(dāng)襯砌結(jié)構(gòu)抵抗力小于滲透壓力時，造成渠道襯砌結(jié)構(gòu)變形、隆起的現(xiàn)象。水脹破壞的形成也應(yīng)具備3個條件：①渠道基礎(chǔ)為弱透水層；②渠道防滲土工膜破壞(老化)及地下水滲至防滲膜后；③渠道未設(shè)排(滲)水系統(tǒng)，或排(滲)水系統(tǒng)排水不暢。

1.3 管涌現(xiàn)象

管涌是指在汛期高水位情況下，水流沿岸堤土壤孔隙流向下游(既滲流)流入堤內(nèi)后沖破黏性土覆蓋層，將堤身或堤基的土壤顆粒帶出來，發(fā)生冒水涌砂現(xiàn)象。發(fā)生管涌時，隨著水位升高、持續(xù)時間延長，會導(dǎo)致堤(閘)基土被掏空建筑物塌陷。管涌產(chǎn)生的原因：①渠堤、水閘基地土壤級配缺少某些中間粒徑的非黏性土；②基礎(chǔ)土層含有強透水層，覆蓋土層壓重不夠；③工程防滲或排(滲)水設(shè)施效能低或損壞失效[1]。

2 滲流導(dǎo)致渠道破壞的處理

2.1 凍脹破壞處理

對凍脹引起的渠道破壞主要以防滲為主。其次可以采用保溫措施防止凍脹發(fā)生，即堤基面上先鋪設(shè)8 cm苯板，苯板上鋪設(shè)隔水土工膜，土工膜上攤鋪3 cm砂漿保護層，最后澆筑10 cm混凝土面板。這樣既隔斷了渠道滲水對渠底基土大地降水的補給，使渠道在一定深度內(nèi)的含水量低于起始的凍脹含水量。同時土工膜隔斷了冬季地下水毛細(xì)管的遷移作用，從而減輕了凍脹。苯板又起到了很好的保溫效果，可以有效抑制凍害的發(fā)生。再加上水泥砂漿過度層不僅可以防止隔水土工膜在施工中被破壞，而且能與混凝土面板及土工膜形成一個良好的防滲整體。能有效延長渠道的運行壽命。

2.2 水脹破壞處理

對水脹引起的渠道破壞處理措施主要應(yīng)以預(yù)防為主對已發(fā)生的襯砌結(jié)構(gòu)破壞的部位采取拆除襯砌，排除膜后積水待基礎(chǔ)干燥后重新襯砌，恢復(fù)原結(jié)構(gòu)。水脹預(yù)防采取措施的原則是“上防下排”即渠道結(jié)構(gòu)加強防滲措施，盡量阻滯水流滲入渠床，在防滲層下設(shè)置排水措施，將已滲入渠道的水迅速排走。同時在通水運行過程中應(yīng)控制渠道水深的降幅，保證通水安全。

2.3 管涌的搶護處理

管涌搶護的原則：臨截背導(dǎo)、導(dǎo)壓兼施、降低滲壓、防止?jié)B流帶出泥沙。

1)反濾圍井：即在冒水孔周圍壘土袋，筑成反濾井，井壁底與地面緊密接觸。井內(nèi)按三層反濾要求鋪墊砂石或柴草濾料，井口安設(shè)排水管，將滲出清水引走，以防溢流沖塌井壁。如果水勢猛、水量大，粗砂壓不住，可先填碎石消殺水勢，再按反濾要求填料。注意觀察防守，若填料下沉則繼續(xù)加填，到穩(wěn)定為止[2]。

2)養(yǎng)水盆：在管涌周圍用土袋壘成圍井，井中不填反濾料，井壁需防漏水，形成一個蓄水池(即養(yǎng)水盆)不使水流走，蓄水抬高井內(nèi)水位，以減小肩背水位差，制止險情發(fā)展(此法適用于肩背水位差小，高水位持續(xù)時間短的情況)

3)濾水壓浸臺：在大片管涌面上分層鋪填粗砂，石屑、碎石，下細(xì)上粗，每層厚20 cm左右。最后壓塊石或土袋。此法適用于管涌數(shù)目多，出現(xiàn)范圍較大的情況。如是水下發(fā)生管涌，切不可將水抽干。

3 渠道防滲措施

3.1 土料及改良土料防滲

土料造價低、取料方便，但存在耐久性差的問題。施工中土料的原材料應(yīng)粉碎、過篩，必須清除有機質(zhì)多的表層土和草皮樹根等雜物；改良土施工中應(yīng)嚴(yán)格控制配合比和含水率，混合土料宜先干拌后濕拌，鋪筑是灰土、三合土、四合土先渠坡后渠底，素土、黏砂混合土按先渠底后渠坡的順序施工。防滲層鋪筑時應(yīng)邊鋪筑變夯實，夯實后土料的干密度應(yīng)達(dá)到設(shè)計值，防滲層填筑完成后要加強養(yǎng)護，注意防風(fēng)、防曬、防凍。素土料的技術(shù)要求圖見表1。

表1 素土料的技術(shù)要求

3.2 混凝土防滲

混凝土防身的優(yōu)點是防滲抗沖效果好，輸水能力大、耐久、強度高，能減少渠道斷面尺寸、適應(yīng)性廣，便于管理。缺點是混凝土面板適應(yīng)變形能力差，在確砂、石料地區(qū)造價較高?；炷吝m用于各種地形、氣候和運行條件，現(xiàn)階段被廣泛使用。

施工中并根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c使用特殊性能的混凝土，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計配合比拌制混凝土，應(yīng)采用活動模板，分塊跳倉法進行澆筑，滑模振搗器振搗。收面與養(yǎng)護應(yīng)及時進行。

3.3 膜料防滲

膜料防滲具有防滲性能好，適應(yīng)變形能力強、材料輕、運輸方便、耐腐蝕性能強、施工簡單、工期短，造價低等優(yōu)點。缺點是抗穿刺能力差，已老化、與土摩擦系數(shù)小，不利于渠道邊坡穩(wěn)定。

膜料防滲施工質(zhì)量的核心是在施工過程中保持膜層的完整和邊坡保護層的穩(wěn)定。土渠的鋪膜基槽可采用梯形、臺階形和鋸齒形等斷面形式，當(dāng)渠槽開挖或填筑完成并平整以后，根據(jù)渠道大小將土工膜加工成大幅自渠道下游一岸向另一岸鋪設(shè)，膜料應(yīng)鋪設(shè)寬松并平貼渠基。

3.4 瀝青材料防滲

瀝青具有防滲效果好，投資少、耐久性好、對地基變形適應(yīng)能力強、施工簡便等優(yōu)點。其中以瀝青混凝土使用較為廣泛，瀝青屬于柔性結(jié)構(gòu)。適應(yīng)變形能力好，具有較好的穩(wěn)定性。

瀝青混凝土施工前，必須首先進行是鋪筑，確定瀝青混合料的配合比、攤鋪厚度、施工溫度、碾壓遍數(shù)等參數(shù)。

3.5 水泥土防滲

水泥土具有良好的防滲效果，能就地取材、造價低、施工容易掌握，其水泥用量與低標(biāo)號混凝土用量相當(dāng)。缺點是允許流速小，抗凍性差。施工中將水泥土所用土料風(fēng)干、粉碎。鋪筑前灑水潤濕渠基并做到配料準(zhǔn)確，拌合均勻、攤鋪平整、澆搗密實。應(yīng)連續(xù)鋪筑，每次拌合料從加水至鋪筑應(yīng)在1.5 h內(nèi)完成。砂料的含泥量要求見表2。

表2 砂料的含泥量要求

以上防滲措施各有優(yōu)缺點，建設(shè)工程中應(yīng)根據(jù)實際情況，選用合理措施，力爭建設(shè)效益最大化。

4 排滲水措施

4.1 暗管集水

滲流及地下水自流外排，排水系統(tǒng)由縱向集水暗管，渠道兩側(cè)縱向集水暗管及垂直渠道流水方向每10 m設(shè)一橫向排水管連接，將滲流及地下水通過排水管外排。

4.2 集水井集水

采用地下抽排，排水系統(tǒng)由集水井、水泵、集水暗管聯(lián)通組成。在渠道堤腳以外設(shè)置集水井通過自動抽排系統(tǒng)將水排出。

5 結(jié) 語

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人口的增多，水利事業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中的地位尤其突出，渠道建設(shè)設(shè)計施工時，通過選定與當(dāng)?shù)貤l件相適應(yīng)的施工方案，合理的施工組織，以提高工程質(zhì)量、增加工程效益。學(xué)習(xí)和借鑒先進的防滲排(滲)水措施及新的材料的使用，積累更多的相關(guān)經(jīng)驗。提高我國在防滲排(滲)水工程施工的水平。

[1]焦建華.水利水電工程設(shè)計中滲流計算的探討[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2007(05):50-52.

[2]王瑞蘭.銅鑼灣水庫主壩加固滲流穩(wěn)定性分析[J].廣東水利水電,2011(06):68-70,83.

1007-7596(2014)12-0180-03

2014-10-20

程剛(1982-)，男，新疆烏魯木齊人，工程師，研究方向為水利工程施工建設(shè)管理。

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