濱州市道旭引黃灌區渠道襯砌淺析

董興利

（濱州市小清河管理局，山東濱州256600）

濱州市道旭引黃灌區渠道襯砌淺析

董興利

（濱州市小清河管理局，山東濱州256600）

道旭引黃灌區是濱州市中型引黃灌區，輸水干渠總長33.3 km。渠道襯砌作為一種廣泛應用的渠道防護技術，在灌區續建配套與節水改造中作用顯著。本文對道旭引黃灌區襯砌渠道存在的問題進行了總結，并分析了其成因，從設計、施工及管理等方面對灌區渠道襯砌工程提出了對策。

道旭灌區；渠道襯砌；凍脹

1　灌區及其襯砌渠道基本情況

道旭引黃灌區是濱州市屬中型灌區，位于山東省濱州市，黃河右岸，是國家新增千億噸糧食產能區規劃的重要區域。隨著當地經濟發展，灌區內工農業需水不斷增加，原土渠引水歷時長、流速小、渠道淤積量大、灌區運行成本高等因素，造成供給矛盾。道旭引黃灌溉管理局于2005年爭取國家項目，灌區節水配套項目于2007年實施，2009年竣工，襯砌長度8.8 km，襯砌率為26.43%。骨干渠道工程現狀詳見表1。

表1　骨干渠道工程現狀調查表

灌區渠道襯砌的主要結構形式：渠道邊坡采用混凝土預制板襯砌，厚度為6～8 cm，板下鋪聚乙烯復合土工膜，基礎為混凝土齒墻，渠道兩側頂部采用混凝土封頂。

2　襯砌渠道存在問題及原因分析

通過多年的觀測和檢查，發現襯砌渠道仍存在一些問題，影響和制約著灌區工程效益的充分發揮。

2.1凍脹（融）破壞

凍脹（融）破壞主要表現形式有：1）襯砌混凝土板表皮脫落、破碎、強度下降，以渠道底部和坡面水位變動區最為常見；2）襯砌混凝土板起鼓架空、錯位，坡面出現裂縫，結構縫或伸縮縫脫落等，這種破壞多發生在渠道邊坡腰部位置。3）混凝土基礎齒墻、封頂板表皮脫落，強度降低。一般情況下，渠道陰坡凍脹（融）破壞程度要比陽坡嚴重。

發生凍脹（融）破壞主要取決于氣溫、土質和水3個因素。破壞原因主要有：1）本段渠道基礎土質多為砂壤土、壤土及裂隙發育的黏土，各含水層間水力聯系較為密切，地下水位埋深0～4.4 m，具有中等透水性，使得土層含水量偏高，形成持水層，而受地理位置影響，此深度正處于襯砌基礎埋深，灌區屬亞熱帶氣候，冬季冰凍線即在此范圍，極易受凍。從襯砌板發生裂縫的部位分析，大部分裂縫發生板下鋪設砂石墊層的渠段，且主要集中在陰坡，板下鋪設保溫板的渠段僅出現少量裂縫。灌區襯砌自2007年秋季開始實施，該年度雨量豐沛，使得土料含水率較高，加之該年冬季嚴寒，基礎層由于受凍產生不規則變形，導致干渠混凝土襯砌面板被拉裂。2）“凍結－融化”循環和應力的反復作用。灌區所處地理位置為暖溫帶半濕潤季風氣候，冬季年最冷平均氣溫為-8℃左右，年絕對最低氣溫可達-15℃，且負溫持續時間較長。灌區渠道冬季一般有1次冬灌輸水過程，冬灌停水時土體含水量高，這些水分在負溫下凍結成冰，導致土體凍脹破壞土體原結構。3）對凍脹和凍害的防護不夠。襯砌工程是一種線性工程，距離長。黃河下游地區施工時間一般在秋后灌區停水期，施工中不會像水工建筑物工程那樣局部采取比較完善的冬季施工保證措施，混凝土的抗凍性能相對較差。

2.2渠道局部淤積

在渠道襯砌前，淤積比較嚴重，幾乎年年需要清淤。襯砌工程實施以后，渠道的淤積現象明顯減輕，基本能保持沖淤平衡。但也有個別襯砌渠段淤積比較嚴重，例如：總干渠5+200～6+400襯砌段淤積比較明顯，并且落淤呈沙丘狀布置，彎道處局部淤積甚至到了整個渠道斷面面積的1/3，渠道輸水時阻水明顯。引起淤積的原因主要有兩個：一是引水流量小，流速小于不淤流速，逐步造成淤積；二是渠段彎道多，受離心力的影響，水流平均流速內彎小，外彎大，故在渠道轉彎處，內彎易發生淤積現象。

2.3地下水側滲破壞

地下水側滲破壞多發生在灌區下游挖方渠道，破壞點多見于渠坡中部偏下位置。下游渠道雖然考慮了渠坡滲流因素，并在渠坡上從坡底腳起往上一定范圍內設置了排水反濾，但渠道混凝土板變形隆起和坍塌現象仍有發生，且在雨季最為常見。究其原因，主要是渠道在降雨后，兩岸土壤飽和，地下水位急劇上升，此時，渠道往往處于停水狀態，渠坡側水壓力加大，渠坡內地下水在水位差的作用下向渠坡滲流，土壤內摩擦角減小，引起渠道混凝土板與土壤的附著力相應減小，隨著地下水位的升高及滲流壓力的增大，混凝土板在持續的滲透壓力作用下發生嚴重變形隆起，導致整個渠道襯砌板大面積坍塌和渠坡土壤嚴重流失。

3　對策措施

3.1合理規劃設計

襯砌渠道縱、橫斷面設計應力求合理。下一步干渠襯砌及支渠襯砌應合理規劃，與現狀襯砌渠道平順銜接，設計流速宜處于不沖不淤流速中值。灌區渠道多是寬淺式，不能一味追求最佳水力斷面，要在實際基礎之上合理選擇橫斷面，避免深挖多填，排除因施工困難造成的不利因素。合理確定襯砌型式，齒墻尺寸，排水孔、反濾層位置，襯砌板厚度、混凝土抗凍、抗滲等級均應反復驗算，結合工程實例不斷改進，以求達到最優效果。

3.2提高施工質量

加強對土方及襯砌工程施工管理，提高襯砌施工質量。對邊坡回填土施工，嚴格控制坡面基土壓實度，增大土體密度，對土體內摻雜的有機物、碎料等雜質及時剔除，達到邊坡回填均勻密實；進一步減少土體的滲透性，形成一層防滲層，減少邊坡的水分入滲；嚴格控制襯砌板板縫填塞質量，從勾縫材料、施工工藝兩方面控制，切實做到板縫密實、牢固，工程質量內實外光。

3.3加強工程及調水管理

要破除水利工程建設長期以來的“重建輕管”思想，加強襯砌渠道工程的日常管護，做好運行狀況的檢查，使襯砌渠道始終處于良好狀態。對襯砌渠道出現的小問題要及時維修或排除，防止“小問題”變“大問題”，防微杜漸。

在灌區冬灌期，優化引水方案，合理調節冬灌時間，加強引水的科學調度。一是結合天氣預報確定引水期和停水期，使冰凍期渠道處于無水狀態，切斷凍脹形成的內因。二是在凍結期以前引黃，使干渠堤防及基礎層土體含水量在結冰前保持非飽和狀態，或者在凍結期連續輸水灌溉，使渠道土體始終處于高水位狀態下，防止或減小渠道土體凍脹。

4　結語

渠道襯砌作為一種廣泛應用的渠道防護技術，對抗滲、防沖、護坡、輸水具有顯著作用。但在道旭灌區局部渠段也存在一些不足，如凍脹破壞、渠道局部淤積、地下水側滲破壞等，通過采用合理的襯砌形式、提高施工質量、科學管理調度一系列設計、施工、管理等措施后，可解決或減輕上述存在的問題，以確保渠道襯砌工程質量。

（責任編輯遲明春）

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1009-6159（2016）-09-0007-02

2016-01-13

董興利（1976—），男，工程師