復合土工膜在渠道防滲加固修復工程中的應用分析

摘 要：復合土工膜作為水利工程防滲技術中應用較好的新材料，具有抗拉、抗頂破、抗撕、性價比高等特點，在渠道防滲加固修復工程中得到了廣泛的推廣應用。文章結合工程實例，對復合土工膜防滲加固修復方案、施工質量控制和防滲修復效果等進行了詳細分析研究。

關鍵詞：復合土工膜；渠道；節水；防滲加固

陜西省關中平原位于陜西中部，其東西長約393km，南北長約200km，區內包含陜西十大灌區中的九大灌區。隨著工程建設發展的不斷進行，關中地區灌區已具有相當大的規模，灌溉效益也相當可觀，對區域經濟發展和農民增收起到非常重要的作用。灌區修建過程中，由于受當時建設技術水平、建設標準、綜合資金等因素的影響，一些渠段存在質量問題，經多年運行，加上日常檢修維護措施不到位，雖經多次改、擴建，一些渠道由于缺乏防滲結構或防滲材料老化、凍脹破壞等，存在渠系水滲漏量大、滲漏點面多、滲漏滑坡安全隱患等問題。一些渠段采用混凝土襯砌后，其在使用之初具有較好的防滲效果，但隨著運行過程中出現的凍融、鼓脹、整體上抬等問題的出現，混凝土老化、開裂，造成大量水資源浪費和增加渠道養護費用。復合土工膜作為水利工程中一種新防滲材料，從工程實踐應用中表明其具有防滲效果好、施工便捷、保溫抗凍脹、延展性好、造價低等優點，能夠滿足渠道整體和局部的防滲節水加固需求，工程實踐應用能取得較好的防滲加固修復經濟效益和社會效果[1]。文章將以某灌區防滲加固修復工程為實例，詳細分析復合土工膜在渠道防滲工程中的應用效果。

1 渠道工程現存主要問題

關中地區某灌區是一個集引水、農業灌溉、發電、人畜飲水、城市供水等功能為一體的大型灌溉工程，其斗渠以上長度約160公里，灌區設施面積達到51.78km2，有效面積達到36.42km2，為當地國民經濟和各行業可持續穩定發展提供了重要的水資源保障。渠道經過近50年的運行，雖經多次改建和擴建，但由于工程整體建設質量水平偏低、渠系沿線綜合地質條件復雜、維修養護資金落實不到位等因素的影響，滲漏問題嚴重制約灌區經濟的穩定發展。加上凍脹、坍塌、滑坡等，嚴重影響渠道灌溉功能的正常發揮[2]。另外，渠道工程機械設備常年缺乏必要的養護，老化失修問題非常嚴重，水資源合理調配性能大大降低。從整個灌區的調查分析數據表明：渠道雖經多次防滲加固，但大多是進行局部防滲處理，整體防滲效果不佳，干渠、支（分）渠、斗（分）渠其整體防滲襯砌率只有62%、41%和45%，約78%以上渠系水資源綜合利用系數均非常低，其中：灌溉渠系、渠系水和田間水其水利用系數只有0.43、0.52和0.85，水損問題較嚴重；水資源調配閘門損毀率高達75%，其中83%以上的機電設備連正常的啟閉功能均不能有效保證，自動化水平非常低。

2 渠道防滲加固修復方案

2.1 防滲加固修復設計

根據灌區渠道地層巖性和水文地質條件，結合工程區其他渠道防滲加固修復效果，從技術上、經濟上進行綜合比選，優選技術上可行、經濟上優越的復合土工膜防滲方案。根據渠道基礎巖性，結合《土工合成材料應用技術規范》（GB50290-98）中的相關技術指標，按最大承壓水頭經經濟比選，優選0.3mm厚的HDPE復合土工膜作為渠道防滲核心，以解決渠道現存的襯砌混凝土開裂滲漏問題。為了提高防滲修復資金的應用效益，將渠道劃分為渠底、內坡和外坡三個部分，采用不同防滲方案，如圖1所示。

圖1 渠底、內坡和外坡復合土工膜防滲修復方案

從圖1可知，根據渠道不同部位采用不同的防滲修復方案，其中：（1）渠底，采用以復合土工膜為防滲核心的四層結構，即從下到上為：土工布→30cm砂礫料→0.3mm復合土工膜→15cm混凝土；（2）1：2.5內坡，采用以復合土工膜為防滲核心的四層結構，即從下到上為：土工布→40cm砂礫料→0.3mm復合土工膜→15cm混凝土；（3）1：2.5外坡，采用以復合土工膜為防滲核心的三層結構，即從下到上為：20cm砂礫料→0.3mm復合土工膜→10cm混凝土。

2.2 復合土工膜防滲體施工質量控制

按照設計圖紙、施工組織設計等要求，將需要的施工材料合理運送到施工現場。每一卷復合土工膜在運到施工現場后，需由專業技術人員進行全面檢查，對于存在局部孔洞問題要有序編碼和做標記以便后面進行有效修補；對于存在大面積損傷等問題的復合土工膜，為了確保工程施工質量必須要裁剪掉或直接禁止在工程中使用。對于土工織布上存在的雜物或斷針等問題，在施工中應進行有效摘除。要嚴格按照《復合土工膜防滲施工規范及質量驗收方法》中的要求，進行施工過程控制。要做到隨鋪、隨焊接、隨壓。在敷設土工膜時，不宜拉得太緊，合理預留約3%自然松弛量，以避免敷設過程中出現硬折和損傷。復合土工膜拼接質量直接影響到渠道防滲性能，要通過目測法和現場檢測法相結合以確定土工膜拼接質量，即通過觀察焊縫有無漏接、燙損、褶皺、拼接是否均勻等，并通過充氣至100kPa，靜觀10分鐘的現場檢漏法，確保復合土工膜具有較好質量。當復合土工膜敷設完畢后，應認真檢查接頭部位質量，查看膜面是否存在破損、滲漏等問題，并按照相關質量要求采取合理的補救措施，直到滿足要求后方能進入下一道工序，才能回填保護層，確保土工膜敷設具有較高質量水平。

3 復合土工膜防滲加固修復應用效果分析

渠道按照圖1所示方案分部位進行防滲修復加固施工后，為了驗證復合土工膜的防滲效果，選擇干渠500m和支渠1000m進行防滲應用效果分析。試驗結果表明，原來混凝土襯砌開裂滲漏嚴重的渠段，在采用以復合土工膜為防滲核心的加固修復方案改造后，渠系糙率系數由修復前的0.036有效降低到0.017，同時渠道中水流流速也大大增加，由改造前的0.98m·s-1和1.30m·s-1有效上升到1.52m·s-1和1.73m·s-1；相應渠道中的過流能力也從2.91m3·s-1和3.25m3·s-1有效上升到4.72m3·s-1和5.06m3·s-1。經復合土工膜防滲加固修復改造后，渠道中水損量也得到明顯控制，即：干渠和支渠每公里水損失率由修復前的0.79%、1.31%有效降低到0.12%、0.16%，防滲節水修復效果非常好。另外，渠底和渠內坡經四層結構加固修復后，渠系水流速明顯增加，渠道輸水挾沙能力也大大增大，泥沙淤積厚度也有修復前的0.22～0.45m有效降低到0.06～0.12m。測試數據表明，采用復合土工膜進行防滲加固修復后，渠道運行時各項技術指標均能達到原設計要求，且處于優良運行工況，防滲效果非常好。

4 結束語

復合土工膜作為一種新型的防滲材料，在渠道等水利防滲加固修復工程中具有非常良好的應用前景。在渠道防滲施工中，應根據工程區巖性、水文地質等條件，合理選用設計方案，并嚴格監控土工膜焊接和粘接質量，避免施工中產生拉損、頂破等人為破壞或施工缺陷存在，確保工程具有良好的防滲性能。渠道經復合土工膜防滲加固修復改造后，渠道的粗糙系數、流速、流量等技術指標均得到有效改造，水損量大大降低，泥沙淤積程度也得到減輕，取得非常良好的防滲加固修復效果。

參考文獻

[1]劉思鳴.復合土工膜施工要點與質量控制[J].內江科技，2009，30（10）：99-100.

[2]周 .復合土工膜防滲技術在全防滲水庫中的應用[J].河南水利與南水北調，2014（16）：32-33.

作者簡介：張宇峰（1987-），男，河北張家口人，碩士，助教，主要從事水利水電建筑工程教學工作。