水利工程渠道防渗施工技术探讨刘新华

水利工程渠道防渗施工技术探讨刘新华

刘新华

驻马店市薄山水库管理局河南省确山县463200

摘要:水利工程是国家经济发展的一个关键工程，它关系到一个国家的民生稳定，也是衡量一个国家经济水平的标准。我国是一个严重缺水的国家之一，又处于亚热带季风气候，受雨季影响特别大，旱涝灾害较为频繁。因此，科学合理的水利工程建设，可以减少我国的旱涝灾害，促进水路运输及国民经济的发展。本文将从我国的水利工程渠道防渗施工技术研究现状进行探讨，对我国防渗技术的现状及防渗施工技术做简要分析。

关键词：水利工程；渠道防渗；施工技术；管护措施；研究

前言：随着社会的快速发展，水利施工技术应用越来越广，渠道防渗施工作为水利工程项目的重要组成部分，其施工质量对水利工程、经济发展等影响显著。渠道防渗施工技术不仅可以减少水源的浪费，节约水资源，还可以使工程成本得到节约,降低水资源的污染程度，加强对水资源的净化和循环利用，我国是世界农业大国之一，农业是关系到我国社会稳定和经济发展安全的重要产业之一，但不合理的灌溉技术，渠道渗漏消耗浪费的水量很多。加强对渠道防渗技术的研究推广是我国最有效的节水技术措施之一。我国目前对渠道水系的水源利用效率很低，接近有一半的水资源在传输过程中因为各种因素被消耗掉了，而采用先进的渠道防渗技术和管护措施，不仅可以大幅度降低渗漏损失，有效提高水资源的利用效率，而且可以为我国的水资源压力的缓解组走出贡献，为进一步促进我国的农业发展提供动力。

1水利工程渠道防渗施工技术的意义

我国属于农业大国，农业用水量占全国总用水量63%左右。因此，做好渠道防渗工作是实现节约水资源的关键所在。水利工程建设，主要目的是对水量进行合理调节和适当分配，从而避免洪涝灾害现象的发生。渠道防渗施工技术作为水利工程的重要组成部分，可有效提升水资源的利用率并达到节水目的，以满足社会快速发展和人们生产生活的需要。因此，渠道防渗施工技术对水利工程建设起重要作用。

2.水利工程渠道渗水存在的问题

2.1防渗体系不够完善，应用比例较小

到目前为止，我国的水利工程渠道防渗在整个节水体系中所占比例很小，相对于西方发达国家而言远远不如，主要表现在，防渗的技术施工和管护施工标准不够严格，原有的渠道陈旧老化严重，缺少对管护措施的更新。

2.2新技术和新理论应用缓慢

在过去很长一段时间中，我国在渠道防渗体系施工中，多采用的是灰土，三合土，等相关的抗冻材料，但这些材料在抗冻，防渗的应用中，相对于世界流行的先进复合型抗冻防渗材料要差得很远。而且，我国水利工程防渗施工起步较晚，对薄膜等相关先进新型技术采用的速度很慢。在整个防渗体系中难以得到很好的效果。

2.3机械化自动化水平低

我国的水利工程渠道防渗施工和管护措施在施工过程中的机械化自动化水平很低，西方发达国家在水利工程防渗和管护施工中很早就具备了自动化机械化施工的条件，并不断将之运用到实践中来，严格执行了相关的防渗施工和管护措施施工标准，提高了水利工程防渗管护施工质量，提高了工程的进度。而我国相对于那些发达国家，水利工程中防渗管护施工多半是人工操作，难以严格规范执行相关指标，机械化水平，自动化水平很低。而这也严重影响到我国水利工程防渗施工和管护措施施工的发展完善。

3渠道设计

3.1确定设计参数

渠道纵比降在渠道设计当中，是影响全局的重要因素，直接关系到控制面积的大小、工程造价的高低及渠道能否保持较好的工作状况。

3.2确定渠道流速

要根据流量及计算出的设计断面来计算出渠道流速。流速应当在不冲、不淤的流速之间，这样才能满足要求，否则就需要重新选择设计参数，再重新进行断面的设计。

3.3绘制渠道纵横断面图

在断面设计完成之后，就要确定渠首顶(底)高程，随后再根据设计选定的渠道纵比降，明确不同位置处的设计渠顶(底)高程、渠道建筑物位置与高程，并绘出渠道纵横断面图。

3.4断面设计

近年来，在进行混凝土防渗渠道建设试点时，笔者曾对不同断面型式进行比选，理论上通过1.0耐/s以下的较小流量时，不同断面型式渠道的过水条件即使存在一定差异，但是对实际过水能力的影响却几乎可忽略不计。

3.5防冻胀设计

为防止冻胀现象的出现，在现浇或预制混凝土板下，可应用换填土体或砂砾料，在衬砌底板和基础之间设置保温层等。但是，大部分渠道防止冻胀主要是采取在混凝土中添加防冻剂等措施。混凝土衬砌渠道一定要在平均气温稳定小于0℃前30小时左右停水，并在平均气温稳定超过0℃之后的15一30h左右通水。与挖方渠道相邻的农田或林带，应当在温度降低至0℃前的15一30h左右结束灌水。

4我国水利工程渠道防渗施工方法

4.1土料防渗

土料防渗造价低、投资少,可就地取材,但存在耐久性差的问题,往往由于冻融的反复作用,使防渗层疏松剥蚀,从而失去防渗性能。尽管如此,随着人型碾压机械的应用及防渗技术的发展,土料防渗仍然广为应用。施工中土料的原材料应粉碎、过筛,必须清除含有机质多的表层土和草皮、树根等杂物;施工中应严格控制配合比和含水率,是混合土料宜先干拌后湿拌;当防渗层厚度大于15cm时,应分层铺筑。铺筑时应边铺筑边夯实,夯实后上料的干容萤应达到设计值,不得小于设计容重。土料防渗层铺筑完成后,要加强养护,注意防风、防晒、防冻。

4.2砌石防渗

砌石防渗具有就地取材、施工简单、抗冲刷、耐磨和耐腐蚀性强等优点,具有较强的稳定渠道的作用及适应渠道流速大等特点。国内大部分浆砌石防渗渠道没有设垫层,直接砌筑在渠基上。因石板较薄,为使其与渠床紧密结合,常铺一层2～3cm厚的砂料或低标号砂浆作垫层。为提高砌石的防渗效果,也有在砌石下面加铺黏土、三合土、塑料薄膜等垫层的。

4.3膜料防渗

膜料防渗具有防渗性能好、适应变形能力强、材料质轻、运输方便、耐腐蚀性强、施工简便工期短、造价低等优点。缺点是抗穿刺能力差,易老化,与土的摩擦系数小,不利于渠道边坡稳定。膜料防渗施工质量的核心是在施工过程中保持膜层的完整和土保护层的边坡稳定。土渠层的铺膜基槽可采用梯形、台阶形、五边形和锯齿形等断面形式,当渠槽开挖整平并进行灭草处理后,根据渠道大小将膜料加工成大幅,自渠道上游向下游由渠道一岸向另一岸铺设膜料,膜料应留有小褶,并平贴渠基。

4.3混凝土施工防渗技术

这种技术的主要优点是使用年限很长、防渗效果也很好，很多的防渗施工工程中都是采用这种技术。但是它的缺点就是不能就地取材，如果一个地区没有混凝土，那么就会降低施工单位的经济效率。这种技术的防渗强度很大、也耐用，在任何环境下都能够发挥其效用，不像土料技术对天气的要求很高。

4.4砌石施工防渗技术

这种技术的施工方法有2种，即干砌和浆砌。它的优点在于施工简单、防渗效果好、耐用。所谓干砌就是利用卵石来进行砌筑。在前期，卵石干砌会起到很好的防冲效果，然后随着时间的推移泥沙就会慢慢的将卵石之间的缝隙填满，从而达到防渗的效果。在不同的地区进行卵石干砌的时候可以选择不同的砌筑厚度。而浆砌是指采用块石进行砌筑。这2种技术的选择应该根据实际的情况而定，如果砌石要求较高就采用浆砌，反之则采用卵石干砌。

5国水利工程渠道防渗技术管护施工的建议和对策。

5.1重视模板制作

以混凝土工程为例，模板属于非常重要的辅助作业，它对新浇筑的混凝土起着浇筑和定型作用，另外，它还兼管保护与改善混凝土表面质量的效果。当前的模板类型主要有钢模板、木模板、钢筋混凝土预制模板及混凝土模板。在安置模板时，其放样必须要以图纸的设计测量作为依据，并且要在重要结构上设置足够多的控制点，其目的是要保证模板在拼接过程中严密准确、表面平整不漏浆，而且不会发生过大的变形等。总之，模板的偏差必须控制在相关规定的允许范围之内。

5.2加大技术资金投入

我国水利工程渠道防渗施工体系必须以雄厚的资金和先进的技术做支撑。近几十年以来，我国的水利工程防护施工没有受到应有的重视，在资金投入方面更是远远满足不了其需要，从而导致我国水利工程渠道防渗设备落后、老化，渠道防渗技术落后，整个水利工程的防渗和管护没有形成一个完整的体系，技术和设备的更新换代速度也很慢，因此，相关的政府部门应该加强对水利工程防渗系统的重视程度，加大物质投入，推动技术创新和设备更新，为我国防渗体系的发展奠定强大的基础。（4）注重渠道防护机械设备的改进，加快其更新换代的速度。目前，我国很缺乏专业用于防渗和管护的机械，尤其是用于大型工程渠道防渗和管护施工的设备更是稀缺，而且，原有设备也很落后，设计不够完善，性能也差，人力操作在水利工程防渗施工中占有很大比例，相关的指标很难控制在规定范围之内，阻碍了施工质量的提高，因此，加大对新设备引进和研发的力度迫在眉睫。

5.3提高新技术新设备新材料的引用

要加强对水利工程防渗管护施工人员的培训，提高其综合素质，科学的设计，严格的防渗管护施工监理，不断加强和其他领域的合作交流，不断加强对新设备新技术新材料的引用，不断加强资金投入，实现防渗技术的突破，同时，要大大提高施工技术和机械化水平，严格执行相关指标，循环利用相关材料，加强对防渗管护设备的维护管理，防止老化磨损。以增强其使用寿命。

6防渗处理施工技术在水利工程中的应用

6.1灌浆处理施工技术

（1）高喷灌浆施工工艺

高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆(喷杆)杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液(一般使用水泥浆液)，同时钻杆(喷杆)以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体，能起到防渗抗渗的作用。其施工工艺可以分解为以下几个作用过程:①检查喷水角度:摆喷前将喷水角度调整到设计角度，将注浆管调整到设计高程，保证水、浆、气管道及喷嘴通畅，然后提升摆喷。②调浆:严格控制浆液比重，每班4～5次，当相对密度误差超过1%应停喷，调整水灰比。③破坏地层:在泵压力作用下，形成高速水流，对地层形成强大的动压力以及沿高压孔隙作用的水力劈裂力，连续喷射成的土体强度疲劳，使地层结构破坏。④升扬置换:根据试验适当提高喷射切割长度，压缩空气在水束周围形成气幕，减少水束摩擦力，聚集水流力量，在喷射切割长度的末端，各种气体、奖液、水与切割下来的颗粒成分混合，形成混合液，强大气流使混合液沿孔壁喷射出来时呈沸腾状态，增强升扬挟带能力，带出地层中的细小颗粒，使地层结构更坚固整合。⑤注入浆液搅混:浆液沿水、气射流切割掺搅范围充填，使浆液对原地层产生充填挤压作用，形成液浆良好的平整密度，控制注浆过程的有效进行。⑥渗透凝结:在静压灌注作用下，浆液向周围土体孔隙渗透，形成凝结体，凝结体的形状和性能可根据工程状况和灌液材料确定，形成浆液渗透凝结过渡层，从而_达到良好强度的防渗功能。

（2）帷幕灌浆施工工艺

帷幕灌浆是把一定配合比的具有流动性和胶凝性的浆液，通过钻孔压入岩层裂隙中，经胶结硬化后提高岩基的强度，改善岩基的整体性和抗渗性。卵砾石层的防渗帷幕灌浆大都采用黏土为主加少量水泥的混合浆液进行灌注，不同于在岩石中灌浆。卵砾石层灌浆难以形成自立的钻孔，故常采用套阀式灌浆、循环钻灌阀跟管灌浆、打管灌浆的方法。因受地质条件的限制，不能有效控制浆液的填充范围，为达到相对较高的防渗标准，常需采用3排以上的灌浆孔。帷幕灌浆孔宜采用回转式和金刚钻头钻进。孔位与设计孔位的偏差不得＞10cm，孔深应符合设计规定。采用自上而下分段灌浆法或孔口封闭灌浆法进行帷幕灌浆。采用自上而下分段灌浆法时先导孔仍应自上而下分段进行压水试验。各次序灌浆孔在灌浆前全孔应进行一次钻孔冲洗和裂隙冲洗。除孔底段外，各灌浆段在灌浆前可不进行裂隙冲洗和简易压水。一排相邻的两个次序孔之间，以及后序排的第一次序孔与其相邻部位前序排的最后次序孔之间，在岩石中钻孔灌浆的高差不得＜12cm。

6.2防渗墙处理法

防渗墙的施工方法包括多头深层搅拌水泥土、链斗法、锯槽法、射水法、薄型抓斗和倒挂井法等成墙工艺。

（1）多头深层搅拌水泥土成墙

多头深层搅拌桩机一次多头钻进，将水泥浆喷人土体同时进行搅拌，使土体和水泥浆液混合固结成多个水泥土桩，桩与桩连接形成水泥土防渗墙，目前水泥土防渗墙最大成墙为深度22m，抗压强度>0.3MPa，渗透系数为<10cm/s。这种防渗墙的优点是无污染、施工便捷、造价低廉，适用于淤泥、粘土、砂土以及砂砾层（砂砾直径小于5cm）。施工实践证明，多头深层搅拌水泥土防渗墙防渗效果明显，在地下防渗工程中是施工最经济、质量最可靠的地下防渗方式，具有很好的发展前景。

（2）锯槽法成墙

锯槽机的刀杆以一定的倾角在先导孔中一边作上下往复的切割运动，一边以一定的速度（根据地层状况一般为0.8-1.5m/h）向前移动开槽，被锯切割下来的土体可以采用反循环或正循环的方式通过排渣系统排出槽外，同时采用泥浆护壁。浇筑塑性混凝土，形成宽度为0.2-0.3m的防渗墙体。锯槽机由动力及传动系统、刀杆及支架加压系统、行走底盘、电气控制系统及排渣系统、起重设施组成。锯槽机有机械式和液压式两种传动方式。两种分别以不同规格的刀杆进行组合，开槽深度可达到40m，宽度可达20cm-50cm。有施工效率高、连续成槽、质量好、墙体连续的优点，并且具有成墙深的特点，锯槽法成墙适应于砂土、粘土和卵石粒径小于100mm的砂砾石地层。

（3）链斗法成墙

通过链斗式开槽机排桩的旋转链斗装置取土，将斜放的排桩下放到成墙深度，开槽机前进开挖沟槽，同时并采用泥浆护壁，浇筑混凝土的方法和锯槽法类似。这种开槽机的开槽，宽度为16-50cm，深度可以达到10-15m。链斗法成墙适应于粘土、砂土和粒径小于槽厚的、含量小于30%的砂砾石地层。

（4）薄型抓斗成墙

采用斗宽是0.3m的薄型抓斗开挖沟槽，同时采用泥浆护壁，浇筑塑性混凝土或者采用自凝灰浆形成薄壁防渗墙，薄型抓斗成墙最大深度能够达到40m。薄型抓斗成墙适用于砂土、粘土及砂砾和卵石的含量与粒径在一定范围内的土层。

（5）射水法成墙

射水法成墙是利用造孔机成型器内的喷嘴，射出高速水流用于切割土层，成型器上下运动切割并修整孔壁，同时采用泥浆护壁，类似锯槽法正循环或反循环出渣。槽孔形成以后，浇筑塑性混凝土或水下混凝土，形成薄壁防渗墙。射水法成墙厚度为22-45cm，深度可以达到30m，适应于粘土、砂土和粒径小于100mm的砂砾石地层。

结束语：

水利工程渠道防渗技术可以促进我国节水领域的飞速发展，对完善整个渠道防渗体系有着积极地影响。它可以对水资源节约利用，为人们的生活带来很多便利。因此，研究水利工程渠道防渗施工技术对我国的经济发展起到一定的作用。

参考文献：

[1]冯隽浅析水利工程渠道防渗技术措施-《广东科技》2012年09期

[2]杨英浅谈混凝土渠道防渗工程的技术及措施--《陕西水利》2012年02期

[3]石金堂.浅析渠道防渗工程中的几个问题.节水灌溉,2003(1)