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摘要：合理利用渠道防渗技术是灌区提高水利用系数和节约水资源的有效途径，石堡川灌区在渠道施工中选用合理的断面形式，采用新型防渗材料，进行渠道改造和衬砌，延长工程的寿命，渠道防渗显著。
关键词：渠道防渗 新材料技术应用
中图分类号： TV732.6文献标识码： A
渠道防渗是灌区提高水利用率的有效途径，也是增强渠道行水安全的主要措施。本文客观地分析渭南市石堡川灌区渠道现状和存在问题，对灌区在渠道施工中防渗材料选择和技术应用以及取得效果进行总结，旨在推动灌区提高渠道水利用系数，使有限的水资源更好地为灌区农业服务，为区域农业增产和农民增收发挥骨干工程整体效能。
1、灌区概况。石堡川灌区位于关中平原与陕北黄土高原接缘地带，耕地面积76万亩，灌区配套干渠1条，支渠8条，分支渠12条，斗渠397条，干斗23条，控制面积52万亩，设施灌溉面积40万亩，有效灌溉面积31万亩，承担着延安、渭南两市的洛川、白水、澄城、蒲城4县18个乡镇180个行政村的农田灌溉和30万人的饮用水任务。灌区运行四十多年，总引水量5.12亿m3，灌溉面积640万亩次，粮经比例由开灌前的9:1提高到5:5，复种指数达到1.6，累计创造社会效益30余亿元，灌溉效益十分显著。
2、灌区渠道现状及存在问题。石堡川工程建设于上世纪六七十年代，属边设计、边勘测、边施工的“三边”工程，干支渠多为砌石衬砌，田間工程多为土渠，运行四十多年来，灌区承担的防汛抗旱等公益性工程得不到公共财政补给，服务对象又是弱质产业农业，水费依靠政府定价，目前执行水价只有成本水价的三分之一，灌区主收入是水费，仅靠水费收入只能勉强维持灌区正常运转，无法从根本上改善灌区工程老化、失修甚至毁坏的现状，加之灌区冬季严寒，夏季酷热，冻胀因素使渠道不同程度出现水平裂缝、预制板鼓起等现象，工程跑冒滴漏已成为灌区灌溉管理工作的软肋。
3、渠道防渗技术在灌区的应用
3.1渠道防渗断面结构形式。设计流量在3-9.0 m3/s时，选择弧形坡脚梯形断面或弧底梯形断面；设计流量在1-3 m3/s时，选择弧底梯形断面或U型断面；设计流量小于1.0 m3/s时，选择U型断面。通过灌区一支渠、四支渠和八支渠砼渠道施工对比发现：U型断面较梯形断面每公里输水损失可减少3.7%，冻胀程度仅为梯形的1/3-1/4，同时u型渠道与梯型断面相比可节省渠道占地40%-50%，节省土地对内由职工进行承包实施绿化，在绿化中选择根系较小的经济树木，起到了保护渠堤，职工致富和有效管护渠道的目的。所以说U型断面是渠道防渗处理最佳选择方案。
3.2复合土工膜进行防渗。土工布由于其抗拉强度较高，抗穿透能力和抗老化性能好，可不设过渡层，加之其表面摩擦力大，防滑效果好，便于安砌或浇筑砼板。支渠防渗采用土工布柔性材料做防渗层，其上再用C15砼刚性材料做为保护层，厚度一般7-10cm。用此技术处理后的四支渠、八支渠和其它分支渠道，防渗效果好，经过多年运行实测：用复合土工膜进行防渗处理的渠道渗漏量是单纯砼防渗材料的1/6，是砌石材料的1/13，是不防渗土渠的1/21。同时由于膜料防渗层可以保温，从而减轻冻胀破坏，使砼保护层裂缝减少，延长了渠道的工程寿命，虽然购买土工布的投资稍高，但也减轻了渠道冻胀破坏，在以后的管理中会相应地减少渠道维修费和管理费。
3.3伸缩缝止水材料。在灌区石索和张索双曲拱渡槽改造加固中，灌区采用“赛柏斯”水泥基渗透结晶型混凝土系列防水材料对内外表面进行涂刷。该产品具有独有的活性化学物质，利用水做载体，借助渗透作用在砼的微孔及毛细管中传输、充盈，形成不溶于水的枝蔓状结晶并与砼结合成整体，从而能永久性地防水和保护钢筋，增强砼的结构强度，通过处理的灌区石索和张索双曲拱渡槽，防渗效果明显。
3.4抗冻胀因素的材料处理。在砼现浇时加入PC-2型引气剂和M型减水剂提高其抗冻和抗渗性能。PC-2型引气剂具有引气、减水、提高砼抗渗和抗冻性能的功能，配制时按重量比，一般加入量为水泥重量的0.5０～1/万；M型减水剂具有减水、增气、提高强度和防渗防冻性能，配制时按水泥重量的0.2０～0.7０%加入，通过添加减少气候因素对渠道的破坏。
4、施工中几个技术处理问题
4.1渠道基槽的填筑与开挖。灌区渠道衬砌均是在旧渠道上进行，一般施工是在非灌溉季节，对大于2.0 m3/s干、支渠工程或有防冻要求的工程，采用换填土等方法。同时由于全渠槽填筑土方量较大，故采用局部填筑补齐的方法进行填筑，填筑面宽度应较设计加宽50cm上，以满足蛙式电夯机的正常工作面，在填筑过程中，对渠基含水量大，采用抽排、翻晒等方法使基土风干。对流量小于2.0 m3/s的支渠及斗、分渠，首先进行清淤和清基土，再分层夯实至设计高程，用Ｕ形开渠机进行开挖，达到防渗层断面设计要求。
4.2土工膜的加工和铺设。该工序包括剪裁、接缝、铺设等项工作。复合土工膜规格为一布一膜，其中上面一层为100-150g/ m2的土工布,下面一层为不小于0.25mm厚的聚氯乙烯膜。成卷的土工膜料应根据铺膜基槽断面尺寸的大小及每段长度剪裁，剪裁长度应以其大块膜料为主，并兼顾便于搬运和铺设；在膜料连接时，粘接时采用机器双焊缝焊接，搭接宽度一般不小于10cm；在铺膜时基槽表面洒水湿润，以保证膜料紧密贴在基床上。同时应注意铺设速度和砼铺砌或浇筑的速度相配合，当天铺膜，当天浇筑好砼板，以免膜料裸露时间过长。
4.3砼板安砌、砼浇筑。在斗、分渠施工中，灌区用衬砌预制板振动台技术进行渠道衬砌，该技术采用聚氯乙烯双层内膜工艺，实现全U型、半U型平板等各种构件的工厂化生产，保证了渠道防渗预制构件质量、强度，提高了生产效率，降低了工人的劳动强度及生产成本，更突出降低了预制板的糙率，加快了工程的建设速度；在支渠工程施工中，为适应沉降变形破坏，弧底均采用C15砼现浇，坡板为预制板。厚度一般7-8cm。在安砌时，采用滑道就位，保护土工膜完整性，在基础稳定后，采用SDQHZ(大弧底形)衬砌机进行渠底整体现浇，该机械是集砼振捣、摸具、成型于一体的行进形组合衬砌机，解决了因砼入仓振捣不及时而形成的砼脱水、振捣不均匀、密实度差、砼成形不规格、易变形、伸缩缝需二次施工等缺陷，具有砼入仓流径短、振捣充分均匀、砼板成形规格、砼板原浆收面、伸缩缝同步密实嵌入、省工、省料、易于操作等突出功能，适应于内坡比1:1-1:1.25之间的各种渠道的砼衬砌；干渠工程采用弧脚梯形及梯形两种断面，利用SDQTZ(梯形)衬砌机进行机械化施工，对于弧脚梯形，仅对衬砌机面板横管架稍做变动，同样可以适用。
4.4U型渠道衬砌机施工中几个常见质量问题的处理。灌区施工在盛夏，干旱高温蒸发大，施工安排不当则造成土膜含水率低或表面蒸发脱水干燥,滑模浇筑砼过程中,由于混凝渠壁很薄,土膜迅速吸水使未成砼脱水和易性变差,造成振动不密实、不光滑和蜂窝麻面过多,根据实际情况适当增加壁厚:合理安排施工计划,渠道自上而下逐级(段)建设,创造良好的供水条件；衬砌施工前引水充分浸泡渠床,边挖边衬不脱节；U型衬砌机，衬砌震捣不实，易出现麻面，需要二次抹面，应改进衬砌机震动频率，转换衬砌机受力部位，达到衬砌一次成形，同时衬砌机距边坡太徒，易出现滑塌，衬砌机边坡由原来15度改为19度，通过实践效果明显；为解决斗渠急流槽，在U型渠机械衬砌中，每10-30米增设一道结合槽，以减缓冲刷；提高砼标号和衬砌厚度，严格控制砂石料比例,克服以往直接采用不筛分毛砂的作法,防止骨料过多造成和易性变差。砼配比试验按适当加大水灰比和砂率考虑配比，掺加木质素磺酸钙、糖蜜、腐殖酸、松香热聚物引气型等各类普通型减水剂,在不减水泥用量的情况下单方砼成本仅增加几元,可有效改善砼和易性,增加返浆性能，有利于克服振捣、收面时引起的质量问题。
5、防渗效果及结论。近几年灌区衬砌干、支渠道148km，中低产田建设43处，衬砌斗分渠200多条，共316km，年节水700多万m3，改善灌溉面积19.4万亩，扩灌面积3万多亩，对提高灌区抗御自然灾害的能力、促进灌区农业结构调整和农业增产、农民增收，实现灌区水资源的合理配置，保障农村经济的可持续发展起到了一定的作用。另外，新材料、新技术、新设备的应用，对提高防渗工程质量、加快施工进度，降低工程造价和提高工程效益起到了良好的作用，为今后灌区渠道防渗工程技术向机械化乃至灌区实现水利现代化奠定了坚实基础。
关键词：渠道防渗 新材料技术应用
中图分类号： TV732.6文献标识码： A
渠道防渗是灌区提高水利用率的有效途径，也是增强渠道行水安全的主要措施。本文客观地分析渭南市石堡川灌区渠道现状和存在问题，对灌区在渠道施工中防渗材料选择和技术应用以及取得效果进行总结，旨在推动灌区提高渠道水利用系数，使有限的水资源更好地为灌区农业服务，为区域农业增产和农民增收发挥骨干工程整体效能。
1、灌区概况。石堡川灌区位于关中平原与陕北黄土高原接缘地带，耕地面积76万亩，灌区配套干渠1条，支渠8条，分支渠12条，斗渠397条，干斗23条，控制面积52万亩，设施灌溉面积40万亩，有效灌溉面积31万亩，承担着延安、渭南两市的洛川、白水、澄城、蒲城4县18个乡镇180个行政村的农田灌溉和30万人的饮用水任务。灌区运行四十多年，总引水量5.12亿m3，灌溉面积640万亩次，粮经比例由开灌前的9:1提高到5:5，复种指数达到1.6，累计创造社会效益30余亿元，灌溉效益十分显著。
2、灌区渠道现状及存在问题。石堡川工程建设于上世纪六七十年代，属边设计、边勘测、边施工的“三边”工程，干支渠多为砌石衬砌，田間工程多为土渠，运行四十多年来，灌区承担的防汛抗旱等公益性工程得不到公共财政补给，服务对象又是弱质产业农业，水费依靠政府定价，目前执行水价只有成本水价的三分之一，灌区主收入是水费，仅靠水费收入只能勉强维持灌区正常运转，无法从根本上改善灌区工程老化、失修甚至毁坏的现状，加之灌区冬季严寒，夏季酷热，冻胀因素使渠道不同程度出现水平裂缝、预制板鼓起等现象，工程跑冒滴漏已成为灌区灌溉管理工作的软肋。
3、渠道防渗技术在灌区的应用
3.1渠道防渗断面结构形式。设计流量在3-9.0 m3/s时，选择弧形坡脚梯形断面或弧底梯形断面；设计流量在1-3 m3/s时，选择弧底梯形断面或U型断面；设计流量小于1.0 m3/s时，选择U型断面。通过灌区一支渠、四支渠和八支渠砼渠道施工对比发现：U型断面较梯形断面每公里输水损失可减少3.7%，冻胀程度仅为梯形的1/3-1/4，同时u型渠道与梯型断面相比可节省渠道占地40%-50%，节省土地对内由职工进行承包实施绿化，在绿化中选择根系较小的经济树木，起到了保护渠堤，职工致富和有效管护渠道的目的。所以说U型断面是渠道防渗处理最佳选择方案。
3.2复合土工膜进行防渗。土工布由于其抗拉强度较高，抗穿透能力和抗老化性能好，可不设过渡层，加之其表面摩擦力大，防滑效果好，便于安砌或浇筑砼板。支渠防渗采用土工布柔性材料做防渗层，其上再用C15砼刚性材料做为保护层，厚度一般7-10cm。用此技术处理后的四支渠、八支渠和其它分支渠道，防渗效果好，经过多年运行实测：用复合土工膜进行防渗处理的渠道渗漏量是单纯砼防渗材料的1/6，是砌石材料的1/13，是不防渗土渠的1/21。同时由于膜料防渗层可以保温，从而减轻冻胀破坏，使砼保护层裂缝减少，延长了渠道的工程寿命，虽然购买土工布的投资稍高，但也减轻了渠道冻胀破坏，在以后的管理中会相应地减少渠道维修费和管理费。
3.3伸缩缝止水材料。在灌区石索和张索双曲拱渡槽改造加固中，灌区采用“赛柏斯”水泥基渗透结晶型混凝土系列防水材料对内外表面进行涂刷。该产品具有独有的活性化学物质，利用水做载体，借助渗透作用在砼的微孔及毛细管中传输、充盈，形成不溶于水的枝蔓状结晶并与砼结合成整体，从而能永久性地防水和保护钢筋，增强砼的结构强度，通过处理的灌区石索和张索双曲拱渡槽，防渗效果明显。
3.4抗冻胀因素的材料处理。在砼现浇时加入PC-2型引气剂和M型减水剂提高其抗冻和抗渗性能。PC-2型引气剂具有引气、减水、提高砼抗渗和抗冻性能的功能，配制时按重量比，一般加入量为水泥重量的0.5０～1/万；M型减水剂具有减水、增气、提高强度和防渗防冻性能，配制时按水泥重量的0.2０～0.7０%加入，通过添加减少气候因素对渠道的破坏。
4、施工中几个技术处理问题
4.1渠道基槽的填筑与开挖。灌区渠道衬砌均是在旧渠道上进行，一般施工是在非灌溉季节，对大于2.0 m3/s干、支渠工程或有防冻要求的工程，采用换填土等方法。同时由于全渠槽填筑土方量较大，故采用局部填筑补齐的方法进行填筑，填筑面宽度应较设计加宽50cm上，以满足蛙式电夯机的正常工作面，在填筑过程中，对渠基含水量大，采用抽排、翻晒等方法使基土风干。对流量小于2.0 m3/s的支渠及斗、分渠，首先进行清淤和清基土，再分层夯实至设计高程，用Ｕ形开渠机进行开挖，达到防渗层断面设计要求。
4.2土工膜的加工和铺设。该工序包括剪裁、接缝、铺设等项工作。复合土工膜规格为一布一膜，其中上面一层为100-150g/ m2的土工布,下面一层为不小于0.25mm厚的聚氯乙烯膜。成卷的土工膜料应根据铺膜基槽断面尺寸的大小及每段长度剪裁，剪裁长度应以其大块膜料为主，并兼顾便于搬运和铺设；在膜料连接时，粘接时采用机器双焊缝焊接，搭接宽度一般不小于10cm；在铺膜时基槽表面洒水湿润，以保证膜料紧密贴在基床上。同时应注意铺设速度和砼铺砌或浇筑的速度相配合，当天铺膜，当天浇筑好砼板，以免膜料裸露时间过长。
4.3砼板安砌、砼浇筑。在斗、分渠施工中，灌区用衬砌预制板振动台技术进行渠道衬砌，该技术采用聚氯乙烯双层内膜工艺，实现全U型、半U型平板等各种构件的工厂化生产，保证了渠道防渗预制构件质量、强度，提高了生产效率，降低了工人的劳动强度及生产成本，更突出降低了预制板的糙率，加快了工程的建设速度；在支渠工程施工中，为适应沉降变形破坏，弧底均采用C15砼现浇，坡板为预制板。厚度一般7-8cm。在安砌时，采用滑道就位，保护土工膜完整性，在基础稳定后，采用SDQHZ(大弧底形)衬砌机进行渠底整体现浇，该机械是集砼振捣、摸具、成型于一体的行进形组合衬砌机，解决了因砼入仓振捣不及时而形成的砼脱水、振捣不均匀、密实度差、砼成形不规格、易变形、伸缩缝需二次施工等缺陷，具有砼入仓流径短、振捣充分均匀、砼板成形规格、砼板原浆收面、伸缩缝同步密实嵌入、省工、省料、易于操作等突出功能，适应于内坡比1:1-1:1.25之间的各种渠道的砼衬砌；干渠工程采用弧脚梯形及梯形两种断面，利用SDQTZ(梯形)衬砌机进行机械化施工，对于弧脚梯形，仅对衬砌机面板横管架稍做变动，同样可以适用。
4.4U型渠道衬砌机施工中几个常见质量问题的处理。灌区施工在盛夏，干旱高温蒸发大，施工安排不当则造成土膜含水率低或表面蒸发脱水干燥,滑模浇筑砼过程中,由于混凝渠壁很薄,土膜迅速吸水使未成砼脱水和易性变差,造成振动不密实、不光滑和蜂窝麻面过多,根据实际情况适当增加壁厚:合理安排施工计划,渠道自上而下逐级(段)建设,创造良好的供水条件；衬砌施工前引水充分浸泡渠床,边挖边衬不脱节；U型衬砌机，衬砌震捣不实，易出现麻面，需要二次抹面，应改进衬砌机震动频率，转换衬砌机受力部位，达到衬砌一次成形，同时衬砌机距边坡太徒，易出现滑塌，衬砌机边坡由原来15度改为19度，通过实践效果明显；为解决斗渠急流槽，在U型渠机械衬砌中，每10-30米增设一道结合槽，以减缓冲刷；提高砼标号和衬砌厚度，严格控制砂石料比例,克服以往直接采用不筛分毛砂的作法,防止骨料过多造成和易性变差。砼配比试验按适当加大水灰比和砂率考虑配比，掺加木质素磺酸钙、糖蜜、腐殖酸、松香热聚物引气型等各类普通型减水剂,在不减水泥用量的情况下单方砼成本仅增加几元,可有效改善砼和易性,增加返浆性能，有利于克服振捣、收面时引起的质量问题。
5、防渗效果及结论。近几年灌区衬砌干、支渠道148km，中低产田建设43处，衬砌斗分渠200多条，共316km，年节水700多万m3，改善灌溉面积19.4万亩，扩灌面积3万多亩，对提高灌区抗御自然灾害的能力、促进灌区农业结构调整和农业增产、农民增收，实现灌区水资源的合理配置，保障农村经济的可持续发展起到了一定的作用。另外，新材料、新技术、新设备的应用，对提高防渗工程质量、加快施工进度，降低工程造价和提高工程效益起到了良好的作用，为今后灌区渠道防渗工程技术向机械化乃至灌区实现水利现代化奠定了坚实基础。