浅议景东渠道防渗衬砌与节水灌溉
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摘要： 渠道衬砌是灌区提高输水效益的有效途径,本文简要介绍了景东川河锦屏、文井两灌区运用现浇混凝土在渠系工程中防渗固坡的主要做法及效益。
关键词：衬砌 节水 效益
在人类社会高度文明，物质生产极端发达的今天，节水灌溉成了一个世界性话题，吸引了越来越多人的关注。
景东彝族自治县川河坝盛产水稻、甘蔗、小麦、和油菜，历来素有“鱼米之乡”的美誉。川河大沟灌区以川河为水源，担负着景东锦屏、文井两镇4余万亩农田灌溉。随着我县产业结构的不断调整和用水量的增加，以前的滔滔川河水不再是取之不尽、用之不竭，川河灌区的用水必须严格实行合理的调度，积极推行节水灌溉，努力提高渠系水的利用系数。 渠道混凝土护面是节水防渗的主要环节之一，景东锦屏、文井两镇属川河中游坝区，自然砂石料等建筑材料极为丰富，渠道防渗均采用目前深受国内外灌区青睐的现浇混凝土衬砌护面的方法。这种防渗形式不仅施工简单、造型美观、造价低，而且防渗固坡、节水效果好，无需特别的管理养护，经久耐用，一般可使用40～50年。它不但提高了渠道的过水能力、挟砂能力和抗冲能力，而且节省了渠道历年来除障清淤等繁重的维修养护费用。通过实测，可以减少渗水损失85%--90%，渠道渗水对通过几年的运行情况来看，防渗效果很好。另外，混凝土衬砌防渗便于管理养护、经久耐用、降低了灌水成本。渠道渗漏对地下水补给的减少，对控制沿渠地下水位和防止渠道两边耕地盐碱化起到了很好的防治作用。
在长期的基层工作中，对混凝土衬砌护面防渗我们总结了一些经验，觉得有一定的研讨价值。
一、现浇混凝土板防渗在技术上的可行性
混凝土护面的渠道在推广的过程中遇到的最主要的问题是容易受到地基的移动破坏和推移质磨损破坏。我县的灌溉渠道多为全挖式渠道，地下水埋藏深浅不一，地基土水分主要靠地面渗水的补给，在渠道浇筑混凝土面层以后，可以切断这部分水量。在地下水埋藏较浅和地基不稳定的地段，
对混凝土板下面铺设一层厚10--15cm的卵石、拳石垫层或砂管引排后就基本上可以控制地下水对渠道的影响。在地基不稳定地段（如平台以上滑动）用浆砌石护砌加盖板，地基软弱地带采用换土和打桩进行处理。
二、渠道断面形式
川河锦屏、文井两灌区地势北高南低，总体向东南方向倾斜，地表广布Q4的新生代内陆沉积，土壤有砂壤土、粘壤土、黄土和砂土，灌溉渠道普遍采用梯形断面。六、七十年代根据不同渠道的土质、水深和过水能力等进行边坡稳定分析，选择了最优水力断面。对川河大沟主干渠、菊河电站干渠等流量在3--5m3/s的土灌渠边坡采用1:1.5—1:0.75，其它小型渠等流量在0.5--1.0m3/s的灌渠经济边坡宜用1:0.5—1:1.0。后来对干渠进行混凝土处理，在保持原有断面不变的前提下，对渠底和边坡进行修整，渠底宽在原来的基础上加大了0.5m，边坡由原来的1:1.5—1:0.75改为1:0.75--1:0.5，过流能力明显强于土渠。渠道垂高定为1.5m，混凝土护面坡长由原来的6m减少到4.5m。由此可见，混凝土护面既经济又加大了渠堤面宽，通过比较，混凝土护面后渠道淤积很少，过流能力高出土渠50%左右。
三、 护面混凝土标号的确定 、材料的选择
我县川河坝区属亚热带季风气候，多年平均气温16.2℃，极端最高气温38.7℃，最低气温-4℃（由于极端最低气温在川河坝区为30～40年一遇，故我们在考虑防冻处理时，一般定为零下4℃）常年无霜期254天。对混凝土的抗冻性不作严格的要求，混凝土标号采用C15～C20，为了提高混凝土的抗冲性、抗渗性和耐久性，一般控制砂率在1:1.2～1:1.6左右，水灰比不大于0.55。
景东县川河内混合砂数量大，且集中，易开采，级配符合要求，应充分发挥资源优势，降低工程成本。川河两岸渠道工程应尽量采用混合砂作为建筑材料。常规材料用碎石和砂配比，故工程成本较大，现以景东白羊田移民沟、景东县南洋河水库配套沟渠为例对150＃砼材料单价进行分析计算(见后表)，得出景东白羊田移民沟采用混合采用碎石、沙,每方砼降低成本13.92%；景东南洋河水库配套沟渠采用混合采用碎石、沙,每方砼降低成本16.5%。
150＃砼材料单价分析
1m3砼计算：
项目名称
分 类
材料名称
体积(m3)
单价
(元)
合价
(元)
说
明
白
羊
田
移
民
沟
天然混合砂150＃砼
混合砂
1.223
25
155.76
经质检部门试压试件后均达设计要求
材料价差为25.18元/m3
水泥
278kg
450
水
0.177
0.5
碎石 骨料
150＃砼
中砂
0.57
25
180.94
碎石
0.83
50
水泥
278kg
450
水
0.177
0.5
南
洋
河
水
库
大
沟
天然混合砂150＃砼
混合砂
1.223
25
127.96
经质检部门试压试件后均达设计要求
材料价差为25.22元/m3
水泥
278kg
350
水
0.177
0.5
碎石 骨料
150＃砼
中砂
0.57
25
153.18
碎石
0.83
50
水泥
278kg
350
水
0.177
0.5
四、 护面厚度的确定
在土壤的冻融、渗透压力、浮托力和不均匀沉陷作用下，衬砌混凝土受到弯矩作用，通过内力和稳定计算，拟定混凝土衬砌厚度如下: 密实的砂壤土、砂土、挖方渠段、无浮托力定为8～12cm,并根据实际情况增加10～15cm的拳石垫层；黄土、粘壤土的挖方渠段定为8～10cm。
五、伸缩缝和排水系统的设置
伸缩缝的设计及施工工艺是渠道防渗衬砌中必须解决而目前还没有很好解决的问题。在以往防渗衬砌工程中，以求节省费用，伸缩缝一般布置横向伸缩缝，横缝间距10m，分缝止水采用沥清木板嵌缝，灌沥清填实，但容易受温度变化的影响，加上混凝土本身的收缩，基础土壤浸水后膨胀、不均匀沉陷等导致防渗破坏。在南洋河水库渠道防渗衬砌工程中，我们总结以往防渗衬砌工程经验，伸缩缝采用现浇垫层支座的设计方案及施工工艺:即在开挖培形的土渠中开挖
0.1m厚0.2m宽的土槽，现浇0.1m厚0.2m宽的一期混凝土支座垫层，在一期混凝土支座垫层壁上涂刷一层沥青，然后铺上一层油毛毡，再在油毛毡上涂刷一层沥青，现浇渠道混凝土在垫层中部设施工缝搭接浇筑即可。
为了减少渗透压力和浮托力对渠底及护坡的破坏，在现浇混凝土的下面设置10cm厚砂石垫层，并在边坡上开挖“丫”形排水沟，排水沟断面25×25cm，沟内填筑砂石滤料，在距离渠底0.5m处设置D4排水孔，排水孔用两层土工布裹头，周围做三级反滤料。
六、现浇混凝土护面的施工
混凝土浇筑前，首先要清除渠道中的杂物和淤泥，对局部因水流冲刷造成的崩陷、坑洼，要分层填土、夯实、整平，
否则，极易出现裂缝。完成上述工作以后，按设计要求的断面尺寸测量放线，开挖齿槽和排水沟，在排水沟里填筑砂石滤料，在边坡上铺平砂石垫层，在合适的位置埋设裹好的滤水管，安装好分缝沥清杉板和模板，就可以进行混凝土的浇筑。浇筑顺序为先渠坡后渠底，先渠坡下部后渠坡上部。
在项目实施过程中，还要对护面进行养护方面的管理。为了保证混凝土表面光滑，增加防渗性能，在模板内可先垫一层铁皮或厚塑料模，这样所浇筑出的砼表面比较光滑，减少渠道糙率，增加了过水能力。另外模板拆出也应在浇筑初凝后2—3小时完成，这样有利于模板接头和转弯段修形处理，使线形美观、流畅。混凝土护面浇筑七天内，洒水养护的同时，护面上覆盖砂、麦秸或稻草等，以确保养护质量。除了技术上的因素外，还要加强建设方、设计方、监理方和施工方的联系和协调，确定实施方案后，必须严格按照相关的规范、规程进行操作，各施其责，相互配合，防止出现纰漏，力争优良工程。
七、 加强用水管理，实行节水灌溉、提高农业效益
目前，我县灌溉渠道跑、冒、滴、漏现象较为严重，很大程度上与管理不善有关。因此，加强用水管理实行定额水价，提高管理水平已是迫在眉捷。核定不同地区及不同作物的灌溉定额，定额以下水量，实行低水价收费管理，以降低农业生产成本。对于超定额用水，要大幅度提高水价标准。浪费灌溉用水要征收惩罚性水费。除此以外，推行合理的灌溉制度也很重要，针对灌区作物的组成采取不同的灌溉模式。对于主导产品水稻，逐步摆脱“浅灌适蓄”，到2010年，力争全面实行“薄、浅、湿、晒”即薄水插秧、浅水返青、分蘖前期湿润、后期晒田的灌溉模式。
综上所述，我县的砼防渗衬砌是渠道提高输水能力和农业节水灌溉的有效途径，研究、改善砼渠道防渗衬砌的设计和施工工艺是我们水利工作者的重要课题，在今后的工作中，我们将密切关注国内外先进的渠道防渗衬砌设计经验和灌溉管理模式，努力消化吸收，把我县的节水灌溉技术提高一个新台阶，力增达到国内先进水平。