陜西省寶雞峽灌區(qū)渠道防滲技術(shù)的探討

陜西省寶雞峽灌區(qū)渠道防滲技術(shù)的探討

    摘要:寶雞峽灌區(qū)在渠道防滲工程中通過選用合理的斷面形式,采用新型防滲材料,并研制開發(fā)襯砌設(shè)備等取得了非常顯著的成效,灌區(qū)面貌煥然一新,節(jié)水效果十分顯著。 
    關(guān)鍵詞:新材料 新技術(shù) 新設(shè)備 節(jié)水 防滲 
    寶雞峽灌區(qū)位于陜西關(guān)中西部,水源以渭河徑流為主,引水流量95m3/s,灌溉寶雞、楊凌、咸陽(yáng)、西安四市(區(qū))14個(gè)縣(區(qū))的291.6萬(wàn)農(nóng)田。灌區(qū)現(xiàn)有總干、干渠6條,長(zhǎng)421.6km;支渠77條,長(zhǎng)680.08km,斗渠1956條,長(zhǎng)1191.669km。渠道與建筑物配套基本齊全。
    灌區(qū)開灌以來(lái),累計(jì)引用渭河水量274億m3,灌地2.2億畝次,灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到了極大改善,對(duì)陜西省國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步起到了舉足輕重的作用。但是,由于灌區(qū)是一個(gè)新老結(jié)合的大型灌區(qū),工程布局線長(zhǎng)面廣,地質(zhì)和水文地質(zhì)條件十分復(fù)雜,加之受原技術(shù)水平和施工時(shí)經(jīng)濟(jì)條件所限,工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不高,工程不配套,部分干渠和大部分支渠未進(jìn)行防滲處理。采用砼襯砌防滲的渠道經(jīng)幾十年運(yùn)行,原襯砌的砼板大部分遭到破壞,漏水嚴(yán)重。近年來(lái),隨著灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目、陜西省關(guān)中九大灌區(qū)世行項(xiàng)目、農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項(xiàng)目等工程相繼實(shí)施,灌區(qū)在渠道防滲工作中利用新材料、新技術(shù)并研制開發(fā)新設(shè)備等取得了非常顯著的成效,灌區(qū)面貌煥然一新,節(jié)水效果十分顯著�，F(xiàn)就一些技術(shù)問題和大家做一探討。
    一、防滲斷面形式的選擇
    寶雞峽灌區(qū)干、支、斗渠數(shù)量較多,流量大小各異,且渠道襯砌都是在已成工程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此,選擇合理的斷面形式,既可減少工程回填量,縮斷工期,降低成本,又可改善水流條件,減少淤積,同時(shí)減輕凍脹破壞,延長(zhǎng)工程壽命。近年來(lái),灌區(qū)渠道防滲斷面結(jié)構(gòu)形式主要依據(jù)渠道流量大小并結(jié)合工程實(shí)際情況即工程附近回填土料來(lái)源、施工工期、回填土施工質(zhì)量等條件以及多年來(lái)渠道改造工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定的,一般分以下四種情況:
    1.設(shè)計(jì)流量大于9.0m3/s,選擇弧形坡腳梯形斷面或梯形斷面;
    2.設(shè)計(jì)流量在3-9.0m3/s時(shí),選擇弧形坡腳梯形斷面或弧底梯形斷面;
    3.設(shè)計(jì)流量在1-3m3/s時(shí),選擇弧底梯形斷面或U型斷面;
    4.設(shè)計(jì)流量小于1.0m3/s時(shí),選擇U型斷面。
    弧形坡腳梯形斷面或弧底梯形斷面在干、支渠道中應(yīng)用較多,由于其近似于最佳水力斷面,流速分布均勻,易于拉沙,減少淤積;同時(shí)也能改善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,故可減輕砼板的凍脹破壞,減少裂縫和移位。
    U型斷面較梯形斷面每公里輸水損失可減少3.7%,防滲效果最好,它近似于最佳水力斷面,水流條件好,流速大,輸水輸沙能力強(qiáng);另外,其抗凍脹性能較高,凍脹程度僅為梯形的1/3-1/4,又便于管理,投資少、占地少,機(jī)械化施工程度較高。在灌區(qū)較小的支渠工程及斗、分渠工程應(yīng)用比較廣泛。
    二、防滲材料的選擇
    寶雞峽灌區(qū)原設(shè)計(jì)采用單一的砼或砌石等防滲材料,其雖然有一定的防滲性能,又能適應(yīng)高流速。但通過多年的運(yùn)行實(shí)踐表明,其很難達(dá)到預(yù)期的防滲效果和耐久性。后來(lái),又采用了砼板下鋪設(shè)聚氯乙烯膜料,雖然起到了一定的防滲作用,但由于這種防滲形式必須在塑料膜上面鋪設(shè)2-3cm厚的灰土或低標(biāo)號(hào)水泥砂漿過渡層做為介質(zhì)保護(hù)薄膜不被破壞。而在實(shí)際施工中,渠道內(nèi)坡比一般在1:1-1:1.25之間,2-3cm厚的過渡層不易操作,且渠道行水時(shí),在砌縫較多的渠道上,過渡層往往會(huì)被水流沖走或掏空,導(dǎo)致上部砼板整體破壞或表面凹凸不平。因此,其施工難度較大,施工質(zhì)量難以保證,工效較低。近年來(lái),隨著防滲膜料的發(fā)展,寶雞峽灌區(qū)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),采用了復(fù)合土工膜防滲。即一布一膜土工布。由于其抗拉強(qiáng)度較高,抗穿透能力和抗老化性能好,可不設(shè)過渡層,另外,土工布表面摩擦力大,防滑效果好,便于安砌或澆筑砼板。與塑料膜防滲相比,具有施工簡(jiǎn)單,質(zhì)量可靠,提高工效等優(yōu)點(diǎn)。目前,灌區(qū)除部分斗、分渠之外,干、支渠防滲工程大都采用這種板膜復(fù)合結(jié)構(gòu)形式,即采用一布一膜土工布柔性材料做防滲層,其上再用C15砼剛性材料做為保護(hù)層,厚度一般7-10cm,此層主要起保護(hù)膜料不被外力破壞和防止其老化以延長(zhǎng)工程壽命的作用。兩種材料互相揚(yáng)長(zhǎng)避短,顯示了明顯的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能。目前,在灌區(qū)中得到了廣泛應(yīng)用。其主要優(yōu)點(diǎn)如下:
    1.防滲效果好。其滲漏量是單純的砼防滲材料的1/6,是砌石材料的1/13,是不防滲土渠的1/21。
    2.延長(zhǎng)了渠道的工程壽命。明鋪式膜料防滲,因老化嚴(yán)重而壽命較短。但鋪在保護(hù)層以下,經(jīng)試驗(yàn)研究其壽命在30年以上。同時(shí),膜料防滲層可以保溫,從而減輕凍脹破壞,使砼保護(hù)層裂縫減少,延長(zhǎng)了工程壽命。
    3.與單純的砼防滲材料相比,投資大體相當(dāng)。采用砼做膜料防滲層的保護(hù)層時(shí),其厚度可以由砼防滲時(shí)的10-14cm減薄至7-10cm。購(gòu)買土工布的投資雖較減薄砼節(jié)約的投資稍高,但其減輕了凍脹破壞,尚可減少維修費(fèi)和管理費(fèi)。
    4.符合灌區(qū)實(shí)際情況。寶雞峽灌區(qū)防滲渠道多為舊渠道改建工程,普遍存在施工與行水時(shí)間的矛盾。采用了板膜復(fù)合結(jié)構(gòu),渠底現(xiàn)澆,坡板可在灌溉行水期提前預(yù)制,在非灌溉期施工,既避免了施工與行水的矛盾,又可縮斷工期,降低投資。
    三、伸縮縫止水材料的選擇
    灌區(qū)以往在這方面投資較少。大多采用瀝青砂漿、油氈、聚氯乙烯油膏等做為伸縮縫止水材料。但這些材料有的性能差,有的造價(jià)高,有的施工技術(shù)復(fù)雜,不能很好地解決工程實(shí)際中存在的問題,難以保證工程質(zhì)量,導(dǎo)致伸縫處滲漏水現(xiàn)象較為嚴(yán)重。近年來(lái),寶雞峽灌區(qū)對(duì)接縫處理工作和止水材料的選用方面非常重視。一致認(rèn)為提高防滲效果增加止水材料的投資是值得的。目前,工程上大都采用水利部西北水科所在聚氯乙烯油膏基礎(chǔ)上研制的性能與其相同,但造價(jià)相對(duì)較低的新型伸縮縫止水材料—焦油塑料膠泥。其施工方便,造價(jià)低,止水效果良好,在灌區(qū)已得到了廣泛應(yīng)用。
    四、施工技術(shù)
    1.防滲渠道基槽的填筑與開挖
    寶雞峽灌區(qū)近年來(lái)渠道襯砌均是在舊渠道上進(jìn)行,由于原渠道多為土渠梯形斷面,經(jīng)長(zhǎng)期輸水運(yùn)用,在水面以下均已變成不規(guī)則的弧形斷面。對(duì)此我們的處理方法如下:
    ①如渠基含水量很大,甚至為飽和狀態(tài)時(shí),為了填筑施工,就提前停水,使基土風(fēng)干,或采用抽排、翻曬等方法,降低含水量。
    ②對(duì)于過流較大的重要干、支渠工程或有防凍要求的工程,采用換填土等方法。
    ③對(duì)于流量小于2.0m3/s的支渠及斗、分渠,首先進(jìn)行清淤和清基土,再進(jìn)行填筑。填筑時(shí)先將全渠槽填至設(shè)計(jì)高程(分層夯實(shí),每層鋪土厚度,機(jī)械施工時(shí),不大于30cm,人工施工時(shí),不大于20cm),再用U形開渠機(jī)進(jìn)行開挖,最后再輔以人工檢查和反復(fù)的修整工作,直到滿足防滲層斷面設(shè)計(jì)要求。
    ④大于2.0m3/s的干、支渠工程,由于全渠槽填筑土方量較大,故往往采用局部填筑補(bǔ)齊的方法進(jìn)行填筑,填筑面的寬度一般應(yīng)較設(shè)計(jì)加寬50cm以上,以滿足一個(gè)蛙式電夯機(jī)的正常工作面。開挖時(shí),僅開挖填筑時(shí)加寬的50cm的部分土體,然后按整修渠槽的方法修整渠道基槽,直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。
    2.土工膜的加工和鋪設(shè)
    該工序包括剪裁、接縫、鋪設(shè)等項(xiàng)工作。
    經(jīng)理論計(jì)算,考慮到實(shí)際應(yīng)用的安全系數(shù),寶雞峽灌區(qū)采用的復(fù)合土工膜規(guī)格為一布一膜,其中上面一層為100-150g/m2的土工布(根據(jù)渠道流量、斷面、水深等具體確定),其表面摩擦力大,防滑效果好,便于安砌或澆筑砼板。下面一層為不小于0.25mm厚的聚氯乙烯膜,是主要的防滲材料。
    ①剪裁:成卷的土工膜料應(yīng)根據(jù)鋪膜基槽斷面尺寸的大小及每段長(zhǎng)度剪裁�？v向鋪設(shè)時(shí),首先按基槽的斷面尺寸計(jì)算所需膜料的幅數(shù)。橫向鋪設(shè)時(shí),以鋪設(shè)基槽斷面的長(zhǎng)度為一幅。剪裁的長(zhǎng)度應(yīng)以其大塊膜料便于搬運(yùn)和鋪設(shè)為宜。小型渠道一般為50m-60m,大中型渠道可選用20m-40m。
    ②接縫:膜料連接處理的方法有搭接法,焊接法和粘接法等。寶雞峽灌區(qū)近年來(lái)多改簡(jiǎn)單的搭接及粘接劑粘接為機(jī)器焊接。焊接時(shí)的搭接寬度一般不小于10cm,采用雙焊縫焊接。
    ③鋪設(shè):基槽檢驗(yàn)合格后,在基槽表面灑水濕潤(rùn),以保證膜料能緊密地貼在基床上。縱向鋪設(shè)時(shí),將按設(shè)計(jì)尺寸加工的大幅膜料疊成“琴箱”式,先橫向放在下游槽內(nèi),再將一端與先鋪好的膜料或原建筑物在現(xiàn)場(chǎng)焊接,再向上游拉展鋪開。橫向鋪設(shè)時(shí),由渠道一岸經(jīng)渠底向另一岸鋪設(shè)�？傊�,鋪膜的速度應(yīng)和砼鋪砌或澆筑的速度相配合,當(dāng)天鋪膜,當(dāng)天澆筑好砼板,以免膜料裸露時(shí)間過長(zhǎng)。
    3.砼板的安砌、澆筑
    為確保砼防滲渠道的防滲效果及耐久性,除了正確合理的設(shè)計(jì)外,還必須提高施工技術(shù)水平,確保施工質(zhì)量,做到優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、安全。
    寶雞峽灌區(qū)近年來(lái)非常重視該項(xiàng)工作,迄今為止,已研制出了一批施工機(jī)械設(shè)備,確保了工程質(zhì)量和進(jìn)度,渠道防滲工程施工已向半機(jī)械化和機(jī)械化發(fā)展。
    ①部分支渠及斗、分渠襯砌工程
    管理局研制的U型渠道襯砌機(jī)已被廣泛應(yīng)用,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于操作,施工進(jìn)度快,砼質(zhì)量高,渠道表面光滑,輸水能力強(qiáng),抗凍性能好。產(chǎn)品有D80-D200十種規(guī)格。1992年管理局在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上又研制出了CU4型渠道砼襯砌機(jī),它是U型襯砌機(jī)的更新?lián)Q代產(chǎn)品,它克服了原襯砌機(jī)的不足(一是牽引和襯砌機(jī)分離設(shè)置,兩臺(tái)設(shè)備、兩臺(tái)動(dòng)力、施工中操做控制不便,且設(shè)備投資偏大;二是沒有切縫和壓邊機(jī)構(gòu),人工另行處理,費(fèi)工費(fèi)時(shí),且整體性差等)。目前,研制生產(chǎn)的CU4-30、CU4-40、CU4-50和CU4-60等規(guī)格產(chǎn)品在灌區(qū)及外部灌區(qū)許多小型渠道襯砌工程得到了廣泛應(yīng)用。它能將修正土模、澆筑成型、振搗密實(shí)、切縫和渠道壓邊等工序連續(xù)一次完成,提高了渠道襯砌的速度、降低了工程造價(jià)。
    另外,在部分斗、分渠工程中,還采用了管理局研制的高強(qiáng)度砼構(gòu)件生產(chǎn)機(jī)械——襯砌預(yù)制板振動(dòng)臺(tái),該技術(shù)采用了聚氯乙烯雙層

1

2

中國(guó)建企"一頭睡獅"

　　自１９８５年以來(lái)，我國(guó)對(duì)外承包工程業(yè)務(wù)以年均遞增２５％的速度實(shí)現(xiàn)了快速增長(zhǎng)。在２０世紀(jì)最后一次國(guó)際最大的工程承包商排名中，我國(guó)有３３家建筑企業(yè)躋身于世界２２５強(qiáng)，就發(fā)展速度和取得成績(jī)而言已相當(dāng)不錯(cuò)。但是若要在技術(shù)、資金....

3

4

5

6

7

8

9

10