新修渠道變形破壞產(chǎn)生的原因及防治措施

劉玉東，劉玉柱

(1.黑龍江省隆業(yè)水利水電工程建設(shè)有限公司，哈爾濱150081;2.賓縣水務(wù)局，黑龍江賓縣150400)

由于近年國家投資力度加大，我省中低產(chǎn)田改造項(xiàng)目增多，而且多為旱田改水田。由于受季節(jié)影響，旱田改水田項(xiàng)目工期多為當(dāng)年施工當(dāng)年完成，渠道土方填筑和混凝土板襯砌同年完成，第二年便投入使用，土方自然沉降時(shí)間較短，造成渠道工程多有凍脹和沉降破壞，根據(jù)2007年至今我所施工的依蘭縣中低產(chǎn)田改造項(xiàng)目實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，淺述渠道變形產(chǎn)生原因以及預(yù)防措施。

1 渠道變形原因

渠道襯砌變形破壞產(chǎn)生的原因有很多，包括渠道土體特性，壓實(shí)度，地下水位高低，土壤水分大小，砌體材料性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，幾何尺寸，防滲排水措施，以及當(dāng)?shù)囟練鉁睾蜏夭钭兓龋蓝臼褂们闆r和管理水平等等。

1.1 筑渠土方的變形和破壞

1)由于土方填筑壓實(shí)度不夠，以及土方填筑后，自然沉實(shí)時(shí)間較短，尤其是當(dāng)年筑渠當(dāng)年襯砌的渠道，渠土沒有經(jīng)過凍融沉降，渠土顆粒間隙較大，含水量較多，造成土基沉降或凍融破壞。

2)筑渠土料含水量大，容易產(chǎn)生“彈簧土”和裂縫，從而留下隱患。或者土料干燥，難以夯實(shí)，易于沉陷。

3)由于渠道中的水有一部分產(chǎn)生滲漏，滲入渠床中和由于種種原因地下水上升，使混凝土襯砌板下的土基中的含水量增加。在冬季負(fù)溫下，土壤中的水分發(fā)生冰凍，造成土體膨脹。混凝土襯砌板在凍土膨脹力的作用下，產(chǎn)生裂縫甚至斷裂。氣溫回升后，凍土融化，使渠床土體失去強(qiáng)度，致使混凝土襯砌板進(jìn)一步破壞。

1.2 襯砌混凝土板的破壞

混凝土襯砌材料具有一定的吸水性，又經(jīng)常處于水下的環(huán)境，材料內(nèi)部的水分在冬季結(jié)成冰后，體積發(fā)生膨脹變化，產(chǎn)生了裂縫。裂縫產(chǎn)生加大了襯砌材料的吸水性。來年冬天，混凝土襯砌板體積膨脹加劇，導(dǎo)致混凝土防滲材料的凍融破壞。如混凝土表層剝落、凍酥、混凝土結(jié)構(gòu)完全被破壞等等。如果混凝土振搗不實(shí)，留下蜂窩和麻面，造成表面粗糙，易噙水，凍融破壞將更加嚴(yán)重。

1.3 其他因素的破壞

渠道坐落在軟弱基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)承載力小，含水量大;渠道防滲膜鋪設(shè)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，防滲效果不好;渠道運(yùn)行維護(hù)措施跟不上，不按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)放水，隨意加大流量，不及時(shí)清除渠內(nèi)淤積物，特別是入冬前雜物阻塞，致使渠內(nèi)積水滲入土內(nèi);渠道一側(cè)近距離存在排水溝道，致使渠道基礎(chǔ)土壤含水率較大，以上原因均為混凝土襯砌體凍脹破壞創(chuàng)造了條件。

2 預(yù)防渠道襯砌變形破壞的措施

2.1 防滲渠道的選址與規(guī)劃

1)在地理位置上，要注意避開有較大凍脹量的地段。如松軟土層、淤泥地帶、沼澤和地下水位較高的地段，應(yīng)選擇透水性較強(qiáng)的不易產(chǎn)生凍脹的地段。

2)襯砌渠道應(yīng)盡量采用全填方式或半挖半填式，減少因地下水補(bǔ)給對渠道土基產(chǎn)生的凍脹量。

3)渠系選線時(shí)，應(yīng)選擇地勢較高的地段，避免渠道兩側(cè)有水或容易積水。

4)在渠道兩側(cè)設(shè)置排渠或林帶能有效降低地下水位，減少土基中的含水量。

2.2 做好清基

筑渠前，草皮等腐殖土一定要清基徹底。

2.3 加強(qiáng)筑渠土方筑渠的質(zhì)量管理

筑渠前進(jìn)行土料碾壓試驗(yàn)，控制土料的最優(yōu)含水率，不合格土料堅(jiān)決不允許筑渠。土方填筑厚度控制在30 cm，然后進(jìn)行機(jī)械碾壓，達(dá)到設(shè)計(jì)干密度。

2.4 供水渠道土方填筑的施工方法

由于渠道工程渠頂寬度較小，而且成型后有4條邊坡，尤其是過水?dāng)嗝娴耐疗拢雺好軐?shí)與否對于渠道的沉降以及凍脹變形的大小起到至關(guān)重要的作用，常規(guī)渠身兩側(cè)鋪土碾壓填筑土料，很難達(dá)到壓實(shí)效果，極容易造成渠體沉降和凍脹破壞，根據(jù)依蘭縣小洼丹村和哈蜚村土方筑渠的經(jīng)驗(yàn)，將渠道兩個(gè)外坡線范圍內(nèi)全部鋪土壓實(shí)，使用60推土機(jī)碾壓密實(shí)，過水?dāng)嗝嬖谇硖钪皆O(shè)計(jì)高程后，再將過水?dāng)嗝娴耐练酵诔觥＿@種方法能有效的對筑渠土方尤其是襯砌范圍內(nèi)的土基進(jìn)行壓實(shí)，減少渠基礎(chǔ)的沉降，同時(shí)使土顆粒保水率達(dá)到較低標(biāo)準(zhǔn)。

為了節(jié)約工程成本，有效利用土方，減少因?yàn)檫^水?dāng)嗝娴耐练酵诔龆逊藕髮r(nóng)田形成永久性占地，筑渠采用“借土”填筑的施工方法，具體內(nèi)容是:在渠體外坡線范圍內(nèi)整體外運(yùn)填筑土方，填筑的土方高程控制在挖出的過水?dāng)嗝嫱练教钪趦蓚?cè)渠頂后，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)渠頂高程，并留有預(yù)留沉降量，此時(shí)停止外運(yùn)筑渠，利用挖掘機(jī)借渠道一側(cè)農(nóng)田土方筑渠，使渠道頂高程達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);土方填筑完成后，采用120小型挖掘機(jī)開挖過水?dāng)嗝妫㈤_挖的土方還給借挖的農(nóng)田。實(shí)踐證明借用的農(nóng)田土質(zhì)量能夠滿足渠道填筑要求，而且還原的土方在經(jīng)過一年后，能夠達(dá)到種植水田的標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 渠道襯砌的結(jié)構(gòu)形式

混凝土襯砌主要有現(xiàn)澆混凝土襯砌和預(yù)制混凝土板襯砌兩種結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)兩種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)，對于不同的渠道部位，可使用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式。

由于渠道一般坐落于農(nóng)田地中，為了減少永久占地，一般設(shè)計(jì)坡比較陡(一般在1∶1.5左右)，坡面進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土施工時(shí)，混凝土入倉振搗在坡面上作業(yè)，很難保證振搗質(zhì)量，又由于坡面水位變化區(qū)容易產(chǎn)生不均勻沉降和凍脹破壞，現(xiàn)澆混凝土不便于維修，筆者認(rèn)為坡面采取混凝土預(yù)制板鋪設(shè)的方法較好;眾所周知給水渠道渠底的水量損失要遠(yuǎn)大于坡面的水量損失，而現(xiàn)澆混凝土護(hù)砌的渠道保水率要大于預(yù)制混凝土板鋪砌的渠道0.3%，加之渠底現(xiàn)澆混凝土整體性較好，并處于非水位變化區(qū)，受凍融破壞和沉降變形的影響較小，加之施工方便，成本較低，使用現(xiàn)澆混凝土進(jìn)行渠道底襯砌從節(jié)水、工程質(zhì)量、成本、進(jìn)度上都具有一定優(yōu)勢。

2.6 防滲膜的鋪設(shè)

渠道防滲膜在鋪設(shè)前檢查基底是否平整;鋪膜時(shí)注意預(yù)留一定的松弛度;膜料的接縫黏接完好;膜料中應(yīng)沒有損壞的空洞。膜料的厚度一般為0.18～0.22 mm比較合適。

2.7 加強(qiáng)渠道日常運(yùn)行管理和經(jīng)常性維修保養(yǎng)，確保渠道安全高效運(yùn)行

嚴(yán)格按渠道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)防水，嚴(yán)禁超載帶病運(yùn)行。渠道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)渠道坐在地地理位置、灌溉面積等因素，在勘測設(shè)計(jì)時(shí)確定的，故行水應(yīng)以設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為極限，不可為解一時(shí)之急，給工程留下隱患。建立經(jīng)常性的渠道檢查維修保養(yǎng)制度，防洪于未然，每個(gè)灌季結(jié)束后，特別是入冬前和冬灌后，要對渠道進(jìn)行一次全面檢查，及時(shí)徹底清理淤積，整修渠堤，確保渠底無雜物、無積水，以免因凍脹破壞渠道。一旦發(fā)現(xiàn)局部裂縫現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)維修，以防破壞擴(kuò)大。