混凝土渠道防滲設(shè)計方案初步淺析

【摘要】隨著國民經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，水利工程設(shè)計目前也越來越受到人們的廣泛關(guān)注。本文主要是探討了混凝土防滲渠道的設(shè)計方案，希望這些觀點能為廣大同行提供一些幫助。

【關(guān)鍵詞】水利工程；渠道；設(shè)計方案

1.、引言

混凝土防滲渠道擔(dān)負著為灌區(qū)輸配水的重要任務(wù)，是灌區(qū)工程的重要組成部分。加強混凝土防滲渠道的設(shè)計研究，對于提高灌區(qū)的綜合效益具有非常重要的價值。本文就此分析了混凝土防滲渠道的基本特點，探討了混凝土防滲渠道的結(jié)構(gòu)形式，并闡述了渠道設(shè)計、斷面設(shè)計、防凍脹設(shè)計等混凝土防滲渠道的具體設(shè)計方法。

2、混凝土防滲渠道的基本特點

混凝土防滲主要有以下5大優(yōu)點：

2.1 防滲的效果非常好，一般都能減少滲漏損失的90～95%，而且經(jīng)混凝土襯砌之后，渠道水的利用系數(shù)能達到0.97以上。

2.2 耐久性比較好。在正常的情況下，運用防凍技術(shù)的混凝土襯砌渠道可使用20年以上。

2.3 糙率較小。n值在0.012 0.017之問，因而能夠減少沿程的水頭損失，同時，允許流速大，一般能達到3.5～6.Om/s。在坡降較陡的情況下，能夠節(jié)省連接建筑物，從而縮小渠道斷面，減少土方工程量與工程占地，實現(xiàn)節(jié)省投資的效果。

2.4 強度較高，耐久性強，便于進行管理。混凝土襯砌的強度很高，能有力地防止動物、植物的穿透或其它外力的破壞，能夠節(jié)省相當(dāng)?shù)墓芾碣M用。

2.5 適應(yīng)性廣泛。混凝土有較好的模塑性，能根據(jù)設(shè)計要求制成多種形式與不同結(jié)構(gòu)的尺寸，還能根據(jù)工程的差別，選擇合理的原材料，調(diào)整混凝土的配合比例，采取各種生產(chǎn)工藝，制成具備各種性能的混凝土部件。所以，不同環(huán)境條件與大小渠道都能采用。同時，現(xiàn)場澆筑的接縫少，能減少滲漏量，而且預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量容易保證，預(yù)制好的構(gòu)件也能充分利用渠道停水及灌溉間隙運到現(xiàn)場進行裝配，從而加快施工進度。

然而，混凝土防滲也存在一些缺點，需要設(shè)計者結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H考慮是否適合應(yīng)用。（1）混凝土襯砌板適應(yīng)凍脹變形的能力比較差；（2）混凝土防滲在缺乏砂石料的地區(qū)造價比較高；（3）在高寒地區(qū)，混凝土防滲必須采取相應(yīng)的防凍害措施，因而技術(shù)十分復(fù)雜。

3、混凝土防滲渠道的結(jié)構(gòu)形式

選擇好恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式，是混凝土渠道防滲的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。防滲渠道的設(shè)計要根據(jù)灌溉面積、作物布局，并聯(lián)系地形、土壤、地下水位等各類自然條件來確定斷面的尺寸。目前，各灌區(qū)的防滲渠道一般有梯形、矩形與u型這三種形式，梯形與矩形防滲渠道的特點是施工方便。U型斷面以其良好的整體性能，較高的強度，各部位均勻的受力，及產(chǎn)生裂縫較少，便于管理。混凝土防滲渠道普遍采用單層護面襯砌，厚度為6～12cm，可在防滲體下的橫向或縱向采取增加肋梁、局部加厚或加筋等形式，與混凝土澆成一體，能夠有效地增大強度、防止出現(xiàn)凍脹，并減少裂縫。在混凝土防滲頂部收尾抹面時，可收成內(nèi)傾為45℃的斜面，從而有效防止渠頂雨水等滲入到渠基，帶走泥沙，造成渠基的破壞，以防止凍脹。

4、混凝土防滲渠道的設(shè)計方法

4.1 渠道設(shè)計。

4.1.1 確定設(shè)計參數(shù)。渠道縱比降在渠道設(shè)計當(dāng)中，是影響全局的重要因素，直接關(guān)系到控制面積的大小、工程造價的高低及渠道能否保持較好的工作狀況。在選取時，要根據(jù)渠道走線與地面坡降，在實地測量之后再綜合確定，要盡量接近地面的坡度。當(dāng)個別地段坡度較陡時，可采用跌水、陡坡等聯(lián)結(jié)建筑物來進行調(diào)整，分水渠道可隨著流量而逐級減小，縱坡則應(yīng)逐級加大，渠首高程要與水源相互銜接。渠道邊坡應(yīng)結(jié)合規(guī)范和實踐，過大就會增加渠口占地，過小則會加大施工的難度。

4.1.2 確定渠道流速。要根據(jù)流量及計算出的設(shè)計斷面來計算出渠道流速。流速應(yīng)當(dāng)在不沖、不淤的流速之間，這樣才能滿足要求，否則就需要重新選擇設(shè)計參數(shù)，再重新進行斷面的設(shè)計。混凝土防滲渠道的不淤流速，按照經(jīng)驗公式計算，不沖流速，因為流速過大將不利于引水，而且會對渠道產(chǎn)生沖刷作用。

4.1.3 繪制渠道縱橫斷面圖。在斷面設(shè)計完成之后，就要確定渠首頂（底）高程，隨后再根據(jù)設(shè)計選定的渠道縱比降，明確不同位置處的設(shè)計渠頂（底）高程、渠道建筑物位置與高程，并繪出渠道縱橫斷面圖。

4.1.4 伸縮縫。為避免混凝土的熱脹冷縮與地基的不均勻沉降現(xiàn)象對襯砌渠道所造成的破壞，沿渠道每隔數(shù)米就要設(shè)橫向伸縮縫，縱向則不設(shè)伸縮縫。縫型應(yīng)采用矩型縫，填縫材料的下部采用焦油塑料膠泥，上部則采用水泥瀝青砂漿。

4.1.5 封頂板。在邊坡防滲層頂部，要設(shè)置混凝土水平封頂板，且與邊坡混凝土相連接。

4.2 斷面設(shè)計。近年來，在進行混凝土防滲渠道建設(shè)試點時，筆者曾對不同斷面型式進行比選，理論上通過1.0m3/s以下的較小流量時，不同斷面型式渠道的過水條件即使存在一定差異，但是對實際過水能力的影響卻幾乎可忽略不計。從經(jīng)濟指標、施工難度等方面綜合比較時，梯形斷面雖然并不具備最優(yōu)條件，但在綜合指標上卻具有較多的優(yōu)點。與矩型斷面相比的優(yōu)勢在于材料用量明顯節(jié)約，與U型斷面及其他復(fù)合式斷面相比的優(yōu)勢在于經(jīng)濟指標相當(dāng)，但是施工難度卻顯著降低。

4.3 防凍脹設(shè)計。為防止凍脹現(xiàn)象的出現(xiàn)，在現(xiàn)澆或預(yù)制混凝土板下，可應(yīng)用換填土體或砂礫料，在襯砌底板和基礎(chǔ)之間設(shè)置保溫層等。但是，大部分渠道防止凍脹主要是采取在混凝土中添加防凍劑等措施。此外，在梯形斷面的施工過程中，要嚴格控制回填土質(zhì)量，以提高渠道土體的密實度。冬季混凝土襯砌渠道則要加強管理，管理部門要合理確定每年的停水與開春引水的時間，以避免渠道出現(xiàn)冰凍期過水現(xiàn)象，防止凍脹的出現(xiàn)。混凝土襯砌渠道一定要在平均氣溫穩(wěn)定小于0℃前30小時左右停水，并在平均氣溫穩(wěn)定超過0℃之后的15～30h左右通水。與挖方渠道相鄰的農(nóng)田或林帶，應(yīng)當(dāng)在溫度降低至0℃前的15～30h左右結(jié)束灌水。為降低渠基土壤的含水率及地下水位，并防止凍脹造成的破壞，應(yīng)認真細致地做好以下工作：（1）要修好封頂板；（2）要壓實渠堤頂面，并形成由內(nèi)向外的斜坡；（3）要修好堤項排水溝與排洪設(shè)施；（4）要確保防滲層的施工質(zhì)量，以提高防滲的效果；（5）要采用具有粘結(jié)性與低溫塑性、熱穩(wěn)定性較好的填縫材料，并填筑好伸縮縫。

5、結(jié)語

混凝土渠道的防滲設(shè)計是一項多樣化的系統(tǒng)工作，它涉及到方方面面。所以我們必須加強對這一實用型渠道工程的研究，因地制宜地選用適合的設(shè)計形式，從而更好地發(fā)揮混凝土防滲渠道的作用。