董興利

（濱州市小清河管理局，山東濱州256600）

濱州市道旭引黃灌區(qū)渠道襯砌淺析

董興利

（濱州市小清河管理局，山東濱州256600）

道旭引黃灌區(qū)是濱州市中型引黃灌區(qū)，輸水干渠總長(zhǎng)33.3 km。渠道襯砌作為一種廣泛應(yīng)用的渠道防護(hù)技術(shù)，在灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造中作用顯著。本文對(duì)道旭引黃灌區(qū)襯砌渠道存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，并分析了其成因，從設(shè)計(jì)、施工及管理等方面對(duì)灌區(qū)渠道襯砌工程提出了對(duì)策。

道旭灌區(qū)；渠道襯砌；凍脹

1　灌區(qū)及其襯砌渠道基本情況

道旭引黃灌區(qū)是濱州市屬中型灌區(qū)，位于山東省濱州市，黃河右岸，是國(guó)家新增千億噸糧食產(chǎn)能區(qū)規(guī)劃的重要區(qū)域。隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，灌區(qū)內(nèi)工農(nóng)業(yè)需水不斷增加，原土渠引水歷時(shí)長(zhǎng)、流速小、渠道淤積量大、灌區(qū)運(yùn)行成本高等因素，造成供給矛盾。道旭引黃灌溉管理局于2005年?duì)幦?guó)家項(xiàng)目，灌區(qū)節(jié)水配套項(xiàng)目于2007年實(shí)施，2009年竣工，襯砌長(zhǎng)度8.8 km，襯砌率為26.43%。骨干渠道工程現(xiàn)狀詳見(jiàn)表1。

表1　骨干渠道工程現(xiàn)狀調(diào)查表

灌區(qū)渠道襯砌的主要結(jié)構(gòu)形式：渠道邊坡采用混凝土預(yù)制板襯砌，厚度為6～8 cm，板下鋪聚乙烯復(fù)合土工膜，基礎(chǔ)為混凝土齒墻，渠道兩側(cè)頂部采用混凝土封頂。

2　襯砌渠道存在問(wèn)題及原因分析

通過(guò)多年的觀測(cè)和檢查，發(fā)現(xiàn)襯砌渠道仍存在一些問(wèn)題，影響和制約著灌區(qū)工程效益的充分發(fā)揮。

2.1凍脹（融）破壞

凍脹（融）破壞主要表現(xiàn)形式有：1）襯砌混凝土板表皮脫落、破碎、強(qiáng)度下降，以渠道底部和坡面水位變動(dòng)區(qū)最為常見(jiàn)；2）襯砌混凝土板起鼓架空、錯(cuò)位，坡面出現(xiàn)裂縫，結(jié)構(gòu)縫或伸縮縫脫落等，這種破壞多發(fā)生在渠道邊坡腰部位置。3）混凝土基礎(chǔ)齒墻、封頂板表皮脫落，強(qiáng)度降低。一般情況下，渠道陰坡凍脹（融）破壞程度要比陽(yáng)坡嚴(yán)重。

發(fā)生凍脹（融）破壞主要取決于氣溫、土質(zhì)和水3個(gè)因素。破壞原因主要有：1）本段渠道基礎(chǔ)土質(zhì)多為砂壤土、壤土及裂隙發(fā)育的黏土，各含水層間水力聯(lián)系較為密切，地下水位埋深0～4.4 m，具有中等透水性，使得土層含水量偏高，形成持水層，而受地理位置影響，此深度正處于襯砌基礎(chǔ)埋深，灌區(qū)屬亞熱帶氣候，冬季冰凍線即在此范圍，極易受凍。從襯砌板發(fā)生裂縫的部位分析，大部分裂縫發(fā)生板下鋪設(shè)砂石墊層的渠段，且主要集中在陰坡，板下鋪設(shè)保溫板的渠段僅出現(xiàn)少量裂縫。灌區(qū)襯砌自2007年秋季開(kāi)始實(shí)施，該年度雨量豐沛，使得土料含水率較高，加之該年冬季嚴(yán)寒，基礎(chǔ)層由于受凍產(chǎn)生不規(guī)則變形，導(dǎo)致干渠混凝土襯砌面板被拉裂。2）“凍結(jié)－融化”循環(huán)和應(yīng)力的反復(fù)作用。灌區(qū)所處地理位置為暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，冬季年最冷平均氣溫為-8℃左右，年絕對(duì)最低氣溫可達(dá)-15℃，且負(fù)溫持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。灌區(qū)渠道冬季一般有1次冬灌輸水過(guò)程，冬灌停水時(shí)土體含水量高，這些水分在負(fù)溫下凍結(jié)成冰，導(dǎo)致土體凍脹破壞土體原結(jié)構(gòu)。3）對(duì)凍脹和凍害的防護(hù)不夠。襯砌工程是一種線性工程，距離長(zhǎng)。黃河下游地區(qū)施工時(shí)間一般在秋后灌區(qū)停水期，施工中不會(huì)像水工建筑物工程那樣局部采取比較完善的冬季施工保證措施，混凝土的抗凍性能相對(duì)較差。

2.2渠道局部淤積

在渠道襯砌前，淤積比較嚴(yán)重，幾乎年年需要清淤。襯砌工程實(shí)施以后，渠道的淤積現(xiàn)象明顯減輕，基本能保持沖淤平衡。但也有個(gè)別襯砌渠段淤積比較嚴(yán)重，例如：總干渠5+200～6+400襯砌段淤積比較明顯，并且落淤呈沙丘狀布置，彎道處局部淤積甚至到了整個(gè)渠道斷面面積的1/3，渠道輸水時(shí)阻水明顯。引起淤積的原因主要有兩個(gè)：一是引水流量小，流速小于不淤流速，逐步造成淤積；二是渠段彎道多，受離心力的影響，水流平均流速內(nèi)彎小，外彎大，故在渠道轉(zhuǎn)彎處，內(nèi)彎易發(fā)生淤積現(xiàn)象。

2.3地下水側(cè)滲破壞

地下水側(cè)滲破壞多發(fā)生在灌區(qū)下游挖方渠道，破壞點(diǎn)多見(jiàn)于渠坡中部偏下位置。下游渠道雖然考慮了渠坡滲流因素，并在渠坡上從坡底腳起往上一定范圍內(nèi)設(shè)置了排水反濾，但渠道混凝土板變形隆起和坍塌現(xiàn)象仍有發(fā)生，且在雨季最為常見(jiàn)。究其原因，主要是渠道在降雨后，兩岸土壤飽和，地下水位急劇上升，此時(shí)，渠道往往處于停水狀態(tài)，渠坡側(cè)水壓力加大，渠坡內(nèi)地下水在水位差的作用下向渠坡滲流，土壤內(nèi)摩擦角減小，引起渠道混凝土板與土壤的附著力相應(yīng)減小，隨著地下水位的升高及滲流壓力的增大，混凝土板在持續(xù)的滲透壓力作用下發(fā)生嚴(yán)重變形隆起，導(dǎo)致整個(gè)渠道襯砌板大面積坍塌和渠坡土壤嚴(yán)重流失。

3　對(duì)策措施

3.1合理規(guī)劃設(shè)計(jì)

襯砌渠道縱、橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)力求合理。下一步干渠襯砌及支渠襯砌應(yīng)合理規(guī)劃，與現(xiàn)狀襯砌渠道平順銜接，設(shè)計(jì)流速宜處于不沖不淤流速中值。灌區(qū)渠道多是寬淺式，不能一味追求最佳水力斷面，要在實(shí)際基礎(chǔ)之上合理選擇橫斷面，避免深挖多填，排除因施工困難造成的不利因素。合理確定襯砌型式，齒墻尺寸，排水孔、反濾層位置，襯砌板厚度、混凝土抗凍、抗?jié)B等級(jí)均應(yīng)反復(fù)驗(yàn)算，結(jié)合工程實(shí)例不斷改進(jìn)，以求達(dá)到最優(yōu)效果。

3.2提高施工質(zhì)量

加強(qiáng)對(duì)土方及襯砌工程施工管理，提高襯砌施工質(zhì)量。對(duì)邊坡回填土施工，嚴(yán)格控制坡面基土壓實(shí)度，增大土體密度，對(duì)土體內(nèi)摻雜的有機(jī)物、碎料等雜質(zhì)及時(shí)剔除，達(dá)到邊坡回填均勻密實(shí)；進(jìn)一步減少土體的滲透性，形成一層防滲層，減少邊坡的水分入滲；嚴(yán)格控制襯砌板板縫填塞質(zhì)量，從勾縫材料、施工工藝兩方面控制，切實(shí)做到板縫密實(shí)、牢固，工程質(zhì)量?jī)?nèi)實(shí)外光。

3.3加強(qiáng)工程及調(diào)水管理

要破除水利工程建設(shè)長(zhǎng)期以來(lái)的“重建輕管”思想，加強(qiáng)襯砌渠道工程的日常管護(hù)，做好運(yùn)行狀況的檢查，使襯砌渠道始終處于良好狀態(tài)。對(duì)襯砌渠道出現(xiàn)的小問(wèn)題要及時(shí)維修或排除，防止“小問(wèn)題”變“大問(wèn)題”，防微杜漸。

在灌區(qū)冬灌期，優(yōu)化引水方案，合理調(diào)節(jié)冬灌時(shí)間，加強(qiáng)引水的科學(xué)調(diào)度。一是結(jié)合天氣預(yù)報(bào)確定引水期和停水期，使冰凍期渠道處于無(wú)水狀態(tài)，切斷凍脹形成的內(nèi)因。二是在凍結(jié)期以前引黃，使干渠堤防及基礎(chǔ)層土體含水量在結(jié)冰前保持非飽和狀態(tài)，或者在凍結(jié)期連續(xù)輸水灌溉，使渠道土體始終處于高水位狀態(tài)下，防止或減小渠道土體凍脹。

4　結(jié)語(yǔ)

渠道襯砌作為一種廣泛應(yīng)用的渠道防護(hù)技術(shù)，對(duì)抗?jié)B、防沖、護(hù)坡、輸水具有顯著作用。但在道旭灌區(qū)局部渠段也存在一些不足，如凍脹破壞、渠道局部淤積、地下水側(cè)滲破壞等，通過(guò)采用合理的襯砌形式、提高施工質(zhì)量、科學(xué)管理調(diào)度一系列設(shè)計(jì)、施工、管理等措施后，可解決或減輕上述存在的問(wèn)題，以確保渠道襯砌工程質(zhì)量。

（責(zé)任編輯遲明春）

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1009-6159（2016）-09-0007-02

2016-01-13

董興利（1976—），男，工程師