渠道防滲的方法及其特點(diǎn)

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必要性       渠道長(zhǎng)度大，可能經(jīng)過(guò)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(huì)很大。有些土渠或裂隙發(fā)育石渠的滲漏量可達(dá)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(guò)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(shí)，才會(huì)發(fā)生滲漏。但如果我們的地下水高于渠道我們還何必進(jìn)行水渠輸水呢？因此我們的渠道就必然會(huì)面對(duì)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(shí)，渠水滲漏過(guò)程大體是在過(guò)水初期，滲透水流以垂直下滲為主。此時(shí)滲漏量最大，下滲水達(dá)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(zhǎng)度大，可能經(jīng)過(guò)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(huì)很大。有些土渠或裂隙發(fā)育石渠的滲漏量可達(dá)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(guò)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(jìn)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(jí)渠道進(jìn)行防滲處理，是我國(guó)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(shí)或者在渠床表面鋪筑一層夯實(shí)的土料防滲層，包括壓實(shí)素土、粘砂混合土、三合土、四合土、灰土等。
1．特點(diǎn)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(jià)低廉，技術(shù)簡(jiǎn)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(shí)，可利用土壤固化劑（如GA劑）對(duì)土料進(jìn)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(hù)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(qiáng)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(guò)試驗(yàn)確定最大干容重和最佳含水率，按照強(qiáng)度最大、滲透系數(shù)最小的原則選用防滲土料。無(wú)條件進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可參考表1選用。
（3）素土和粘砂混合土應(yīng)進(jìn)行泡水試驗(yàn)。若發(fā)現(xiàn)試件崩解，或呈渾濁液時(shí)，應(yīng)改換素土和調(diào)整粘砂混合土的配合比。
3．施工要點(diǎn)
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(jì)外，施工質(zhì)量直接影響其效果和壽命。因此，施工時(shí)必須掌握好削坡清淤、配料、拌和、鋪料、錘實(shí)和養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)。主要應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：
（1）土料的原材料應(yīng)粉碎、過(guò)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(shí)，應(yīng)分層鋪筑。鋪筑時(shí)應(yīng)邊鋪筑，邊夯實(shí)，夯實(shí)后土料的干容重不得小于設(shè)計(jì)容重。
二、水泥土防滲
1．特點(diǎn)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(jià)低，技術(shù)簡(jiǎn)單，群眾容易掌握，其水泥用量與低標(biāo)號(hào)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(diǎn)
（1）水泥土所用土料應(yīng)風(fēng)干、粉碎、過(guò)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(shí)。拌和水泥土?xí)r先干拌后濕拌，鋪筑水泥土前，應(yīng)灑水潤(rùn)濕渠基。半小時(shí)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(shí)內(nèi)完成。
（3）設(shè)置保護(hù)層的塑性水泥土，其保護(hù)層應(yīng)在塑性水泥土初凝前鋪設(shè)完畢。當(dāng)保護(hù)層為水泥砂漿時(shí)，應(yīng)在水泥砂漿上刷一層水泥漿，用鋼板壓光，并且養(yǎng)護(hù)兩周以上。 三、混凝土防滲
1．特點(diǎn)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(diǎn)。因而，適用于各種地形、氣候和運(yùn)行條件的大、中、小型渠道，附近應(yīng)有骨料來(lái)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。現(xiàn)澆混凝土防滲層時(shí)，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(dòng)模板和分塊跳倉(cāng)法、滑模振搗器法施工。近十幾年來(lái)使用襯砌機(jī)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(duì)塑料養(yǎng)護(hù)劑的試驗(yàn)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(shí)收面，及時(shí)養(yǎng)護(hù)。
混凝土預(yù)制板初凝后即可拆模；強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70％方可運(yùn)輸；安砌應(yīng)平穩(wěn)、堅(jiān)固；砌縫應(yīng)用水泥砂漿填滿、壓平、抹光。
四、膜料防滲
1．特點(diǎn)和適用條件
膜料防滲是用塑料薄膜或?yàn)r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(hù)層的防滲方法。膜料防滲性能好，適應(yīng)變形能力強(qiáng)，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?yàn)榍阑坶_(kāi)挖整平、薄膜加工及鋪襯、保護(hù)層回填夯實(shí)三個(gè)步驟。膜料防滲施工質(zhì)量的核心問(wèn)題，是在施工過(guò)程中保持膜層的完整和土保護(hù)層的邊坡穩(wěn)定。
土渠層的鋪膜基槽可采用梯形、臺(tái)階形、五邊形和鋸齒形等斷面形式，當(dāng)渠槽開(kāi)挖整平后，首先進(jìn)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(hù)層的回填夯實(shí)，直接影響保護(hù)層的穩(wěn)定和襯砌的防滲效果。土保護(hù)層可用壓實(shí)法或浸水泡實(shí)法填筑，剛性材料保護(hù)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(lái)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(diǎn)。它不但大大提高了渠道水的利用系數(shù),而且造價(jià)低、運(yùn)料方便、施工簡(jiǎn)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(dá)10—15年,東北寒地也可在9—12年。經(jīng)實(shí)際核算,用塑料薄膜防滲的費(fèi)用僅為混凝土襯砌的1/8
五、瀝青混凝土防滲 1．特點(diǎn)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(qiáng)，適應(yīng)變形性能好，造價(jià)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(wú)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(duì)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(shí)，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(jìn)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(dòng)壓實(shí)。壓實(shí)渠坡時(shí)，上行振動(dòng)，下行靜壓。壓實(shí)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制施工溫度和碾壓遍數(shù)。