灌渠的混凝土襯砌效能及養護

□王 瑞（河南省人民勝利渠管理局）

1.灌區的水量損失

1.1 輸水損失

人民勝利渠灌區的總干渠、干渠、支渠、斗渠及農渠均為固定渠道。總干渠為引水渠，干支渠為輸水渠，斗農渠為配水渠。當輸水渠道為土渠時渠床的灌漏損失量很大，據歷年在總干渠、干渠的實測結果(見表1)表明，總干渠渠道水利用系數為0.94，東一干為0.92，西一干0.71，東三干為0.67，特別是干渠級，渠道輸水損失很大。加上支、斗、農渠的輸水損失，渠系輸水損失約占總損失水量的50%，渠系水的利用率為0.5左右，加上田間灌水損失，灌區灌溉水的利用系數約為0.35左右，水量浪費嚴重。

表1 人民勝利渠總干、干渠滲漏量實測表

1.2 渠道防滲

通過東一灌區老五斗渠襯砌試驗的結果(見表2)看出，混凝土襯砌的效果最好，可減少滲漏損失99.4%。在渠道縱橫斷面尺寸相同的情況下，混凝土襯砌渠道比土渠可提高水流速度20%左右，有利于提高渠道挾沙能力，減少渠床沖淤損壞。

表2 東一灌區老五斗襯砌前后滲漏量比較表

自1999年人民勝利渠灌區續建配套與節水改造項目實施以來，灌區先后對總干渠2號跌水至3號跌水段23.351km進行了現澆混凝土板襯砌，其襯砌設計斷面如表3所示采用200#混凝土，其厚度為0.1m，襯砌超高0.8m，封項寬0.3m。通過近幾年的放水運行觀測，其防滲效果顯著，滲透系數可達10-8cm/s，兩岸地下水位基本穩定。

表3 總干渠設計襯砌斷面要素表

渠道混凝土襯砌防滲雖然在渠系節水，減少渠道沖淤和提高渠道挾沙能力等方面都有很明顯的效果，但由于人為和自然因素的影響，混凝土板容易產生裂縫。在渠水凍脹作用下，裂縫逐漸擴大，最后導致混凝土板損壞，失去防滲護砌作用，因此加強混凝土板的管理養護，是一項十分重要的工作。

2.混凝土板裂縫產生及危害

2.1 人為因素

2.1.1 現澆混凝土板，由于伸縮縫設置的不夠合理，如伸縮縫的間隔設置的過長，在混凝土板受熱膨脹時，起不到伸縮作用，致使混凝土板受熱拱起，導致裂縫損壞。

2.1.2 預制混凝土板襯砌，板與板之間用水泥砂漿粘結，水泥砂漿的配合比不適當，或粘結縫過寬過窄，都容易產生粘結縫破壞。

2.1.3 混凝土板襯砌渠道，冬季放水灌溉后，要及時排干渠道中的積水，如不排干渠道中的積水，積水會滲入伸縮縫和粘結縫中，在凍脹作用下會產生裂縫。

2.1.4 現澆混凝土板，初凝期的養護十分重要，夏季主要是灑水養護，冬季即是防凍養護。如果養護不當，混凝土板表面會產生裂縫。

2.2 自然因素

2.2.1 地下水頂托的影響

襯砌渠段的地下水位如果較高，在地下水揚壓力的作用下，混凝土板會受到頂托，最先在混凝土的伸縮縫、粘結縫及混凝土板的薄弱處，使混凝土板產生裂縫。

2.2.2 滲流的影響

在高地下水位襯砌渠段，由于地下滲流的運動，容易把混凝土板下面的渠床土質淘刷，使之形成空隙，日久發展成孔洞，使混凝土板懸空，在混凝土板自重力的作用下，產生裂縫，嚴重時產生局部塌陷。

2.2.3 雨水沖刷的影響

襯砌渠段，在混凝土板襯砌面以上，仍為土渠，如果管理養護不當，在雨水的沖刷下，土堤會沖毀，如不及時修補，日久也會使混凝土板塌陷開裂。

2.2.4 混凝土老化的影響

混凝土和其它建筑材料一樣，都有一個使用壽命問題。灌區混凝土建筑物的使用壽命一般為20年，襯砌渠道在時干時濕、凍融交替作用下，其使用壽命可能會更短。因此及時修補更換混凝土板，保證渠道的防滲效能是十分重要的。

2.3 產生危害

混凝土板襯砌渠道產生裂縫的危害，是隨著裂縫的發展，由小到大、由量變到質變的一個過程。最早可能是伸縮縫或粘結縫的填料脫落，在渠水和雨水滲入后，經凍脹作用，使混凝土板開裂，裂縫由小到大，最后導致襯砌混凝土板塌陷。如不及時修復，到下一次放水時，襯砌斷面會全部沖毀。高地下水位頂托及滲流淘刷，混凝土板的損壞過程與上述情況也大體一致，都是由小到大，由局部發展到全斷面、全渠段。

3.加強對混凝土襯砌渠道的管理養護

土渠經混凝土板襯砌以后，在渠道防滲、防沖、防淤，延長渠道使用壽命，減少渠道決口、跑水等方面發揮了重要的作用。但混凝土板是設置在野外，經常受到人為及自然因素的影響，特別是渠道的陰坡，由于受不到陽光的照射，在混凝土板下邊有滲水的情況下，凍脹破壞十分嚴重。因此加強對混凝土襯砌渠道的管理養護十分重要，其主要工作內容有：

3.1 經常檢查混凝土的伸縮縫和粘結縫的完好情況，發現填充料脫落，要及時修補。

3.2 冬季放水灌溉后，要及時排干渠道內的積水，特別是渠坡混凝土板下邊的積水，減免積水凍脹作用的危害。

3.3 在高地下水位地區，為了減少地下水揚壓力對渠道襯砌底板的頂托，渠道停水后，可在渠底積存部分渠水，以減輕地下水揚壓力對渠道底板的頂托作用。

3.4 搞好襯砌渠道土渠部分的管理養護，經常修補被風沙、雨水沖毀的堤面，特別是土堤與混凝土板的結合處，絕對不能有空隙，一經發現應及時修補，最好在襯砌混凝土板以上至渠堤頂，采用種草護坡的辦法，以保證渠堤的安全。

3.5 對于已經產生了裂縫的混凝土板要及時進行修補。對寬度>1cm的裂縫，進行灌漿處理。處理時，先將裂縫清理沖洗干凈，再進行灌漿。灌漿材料根據要求的不同，有普通砂漿、環氧樹脂砂漿和瀝清砂漿等。對寬度≤1cm的小裂縫，可用化學材料在混凝土表面進行處理，使混凝土板表面形成防水膜，使之不再繼續開裂。

4.結語

通過近年來對混凝土襯砌渠道的運行觀測，混凝土渠道的防滲節水效果明顯，提高了渠道的輸水輸沙能力，且能減少渠道沖淤，對渠堤險工段也能得到有效的控制，杜絕了渠道決口跑水現象。對混凝土襯砌渠道，應加強管理養護，特別對襯砌混凝土板出現的裂縫應引起高度重視，并及時進行修補，以保證混凝土襯砌渠道的完好率，提高其使用壽命，充分發揮混凝土襯砌渠道的經濟效益及環境效益。