浅析宁夏青铜峡河东灌区渠道衬砌的防渗防冻技术

摘要：在青铜峡河东灌区渠道工程中，渠道的渗漏和冻胀是一个非常突出的问题，本文就渠道衬砌防渗、防冻技术进行探讨。

青铜峡河东灌区位于毛乌素沙漠边缘与黄河宁夏段之间，属大二型灌区。灌溉总面积66万亩，灌区内由东干渠、秦渠、汉渠三条大干渠和波浪渠、马连渠两条支干渠组成供水网络，渠道总长223KM，渠道断面多为梯形，其中东干渠于1975年建成通水，建设之初为全段面混凝土板衬砌，由于工程运行40年，渠道工程老化问题十分突出，自2000年起东干渠、汉渠、秦渠被列为自治区续建配套与节水改造项目以来，干渠工程开始进行大量的更新改造工作，且改造力度逐年加大。在更新改造工程中，解决防渗、防冻、变形破坏等被列为首要问题。实践经验表明，渠道工程的更新改造，不但能延长工程寿命，而且能有效解决渠道防渗、防冻问题。

1 渠道衬砌变形破坏形式

在我们西北寒冷地区，渠道衬砌的变形破坏是影响工程效益发挥的主要因素，依据现场分析，其破坏形式可分为两种。一种是衬砌本身质量没有达到设计施工规范要求，而发生的沉陷、裂缝与局部滑塌等现象，使渠道失去防渗能力，另一种是由渠道基础的含水量过大，天气剧烈降温而冻胀引起渠道破坏，主要表现形式是衬砌混凝土板鼓起、错位、折断、勾缝脱落、整体滑塌、渠底中心线突起等，这样的渠道变现以后，断面不能满足过水流量要求，给工程的安全运行造成很大威胁，是工程管理单位亟待解决的实际问题。

2渠道衬砌破坏的原因分析

渠道衬砌破坏变形的第一种形式，完全是设计与施工方面人为因素。设计人员设计前阶段末进行渠道土质类型、地下水等基本资料的调查论证，只是进行一般的水利计算与通用衬砌结构设计。在设计合理情况下，施工管理方面的把关不严，不能有效地按照规范要求控制工程质量，经不起通水运行考验。渠道衬砌变形破坏的第二种形式，其原因主要是渠床基土冻胀所致。设计中虽然已考虑了冻胀，但因投资指标所限仍然不能彻底解决基土冻胀问题，衬砌结构下部的基土为强冻胀性土质，防渗措施标准低，基土含水量超过初始冻胀含水量，在冬季负温条件下，基土中水份在冻结过程中形成迁移与聚集，严重者形成冰夹层，一般者形成冰晶体，使土体膨胀，膨胀的程度因各种因素的制约沿渠道断面表现不一，便形成了这种变形与破坏，使渠道工程的使用寿命大大降低。

3 防渗、防冻方案的优化处理与技术措施

东干渠初建时，衬砌形式全部为现浇混凝土板，规格为500*500*8厘米一种，渠道边坡系数为1：1.5，每500厘米设一条伸缩缝，伸缩缝采用沥青油膏填筑，渠道整体防渗、防冻效果好。但由于东干渠的走势基本沿着山坡绕行，一侧靠上坡，另一侧靠下坡，从山上排下来的地下水对东干渠的一侧形成强烈的渗透压，因此，混凝土衬砌板在冬季发生冻胀和外侧的渗透压力双重作用下滑坡，部分渠道已不能正常输水。所以解决渠道 防渗已成为灌区渠道能否正常运行的关键。

目前渠道衬砌防渗、防冻结构设计常采用塑膜铺衬防渗、苯板加塑膜铺衬防渗、防冻和浆砌石渠道防渗三种形式。

3.1塑膜铺衬防渗措施

在全灌区的防渗砌护工程实践中，为了彻底解决渠道防渗问题，灌区部分渠道采用了塑料防渗膜防渗来解决。该项技术主要在填方渠道内坡使用。

技术措施主要有：一 是根据渠道衬砌断面尺寸确定塑模的幅宽，铺设前对渠基内坚硬杂物全部清理干净，渠道表面要洒水湿润，以保证防渗膜紧贴在土基上。二是铺膜，首尾预留30厘米的搭接长度，沿水流方向折叠3层，沿渠道上游向下游依次展开，应该给防渗膜预留松弛度，以防气温变化或衬砌时造成塑模长期处于受拉状态，从而降低塑模的耐久性。三是防渗膜上铺设3厘米厚M5.0水泥砂浆垫层，其上部衬砌C15混凝土板，再用C15细石混凝土勾缝，伸缩缝采用聚氯乙烯胶泥填筑，该种衬砌结构形式具有很好的防渗作用。

3.2塑模加苯板防渗、防冻措施

对于地下水位较高的挖方渠道单一用防渗膜防治滑坡效果较差，在防渗抗冻胀方案设计中采用的另一种技术是防渗塑模加苯板防渗。

将渠道边坡整平之后，先铺一层苯板，苯板厚度为2厘米，在苯板上面铺一层塑模，其上填筑10厘米M15砂浆垫层再铺设混凝土预制板。采用这种技术措施防渗、防冻，在地下水上升到垫层上时，塑模起到防渗作用，苯板则发挥冻胀变形中的弹性作用，防止衬砌板大面积膨胀，这种措施对防止混凝土板衬砌渠道的渗漏、冻胀滑坡问题效果十分显著。

3.3浆砌石渠道防渗、防冻措施

针对浆砌石渠道的特殊性，青铜峡河东灌区部分渠道采用增加基础的防渗透水砂砾石垫层以保证渠道的防渗、防冻。

在渠道基础开挖好后，向基础夯填20―40厘米砂砾石垫层，用M10水泥砂浆砌石，要求砂浆饱满砌石不能存在通缝、死缝，衬砌结束后必须在新旧渠道接茬处修筑截水墙，防止渗漏，此种技术防渗、防冻胀效果十分明显。实践证明是渠道防渗、防冻的 最优方案之一。

4、结语

青铜峡河东灌区续建配套与节水改造项目采用的防渗、防冻技术措施，不但解决了渠道的渗漏、冻胀问题，而且对渠道的滑坡、变形等现象都具有非常有效的作用，对渠道采取相应的防治措施，具有较强的针对性。在青铜峡河东灌区已得到广泛应用，对提高渠道的安全运行，降低运行管理 成本具有十分重要的作用。