涇惠渠灌區渠道防滲抗凍脹預制混凝土空心板襯砌為技術初探

姚琳

（陜西省涇惠渠灌溉管理局 陜西省 713800）

1 概況

陜西省涇惠渠灌區位于八百里秦川腹地，北依仲山和黃土高原，清峪河自西向東穿過，西、南、東三面臨涇、渭、石川河河谷，是一個從涇河自流引水的大型灌區，灌溉著涇陽、三原、高陵、閻良、臨潼、富平六縣（區）146.5萬畝農田。

灌溉渠系有干渠6條，長92.3km，襯砌率63.8%。支渠、分支渠25條，長336.2km，襯砌率46%。灌區干支渠道共有各類建筑物2020座。

渠道襯砌經歷了一個較長時間的發展過程，渠道襯砌的目的主要是降低渠道輸水損失，減少淤積，便于渠道運行管理。經過長期實驗研究和實際應用，渠道防滲工程逐步得到發展和提高，通過工程實際運用還存在不少問題。

2 灌區渠道襯砌中出現的不足

渠道防滲襯砌技術經過近幾十年的發展，雖然有了很大發展提高，但是抗凍脹問題還是沒有得到徹底解決，存在問題主要是設計標準偏低，施工工藝沒有達到設計要求，工程運用中存在著施工縫脫落，預制板鼓起，裂縫，甚至錯臺，脫落等凍脹問題，特別是南北走向的渠道陰坡凍脹破壞相當嚴重。基土凍脹是襯砌破壞的首要因素，基土凍脹的主要因素是密實度不夠，含水量大，保溫性能差，施工縫脫落嚴重，以致形成滲漏、凍脹、破壞。渠道的防滲效果又與凍脹破壞密切相關，混凝土襯砌的渠道如果不進一步采用有效措施，其防滲效果是很難達到理想的目的。

3 不同襯砌形式防滲抗凍運用情況調查

涇惠渠灌區經過世行項目和灌區更新改造項目等，對灌區各級渠道進行了大量的襯砌防滲襯砌工程建設，對防滲襯砌技術進行不斷的試驗、總結和提高。防滲襯砌采用主要材料為卵石、塊石，混凝土現澆板（預制板），肋梁板、中部加厚板、楔形板、楔形加肋板，空心樓板等。斷面形式主要為梯形，矩形，U形渠、弧底梯形和弧腳梯形等。結構形式推廣膜板結合的防滲形式。填縫材料由最初的油氈、瀝青砂漿等發展到采用聚氯乙烯或焦油塑料膠泥。

依據實地調查和運用實踐證明，空心樓板的防滲抗凍效果最好，其他斷面形式都在防滲抗凍漲效果上多少都存在預制板鼓起，裂縫，甚至錯臺，脫落等問題。

產生問題的原因：

（1）基礎處理沒有達到設計要求：①土方密實度不夠，由于現在渠道襯砌基本上是在老渠道上進行襯砌改造，襯砌時，只是對原來的渠堤進行削坡整理，很少進行從新夯填。②土方含水量較大，尤其是在秋季施工時遇到淋雨天氣，由于土方密實度較小，致使土方基礎含水量較大。

（2）在老渠道上進行襯砌改造，工期短，任務重。

（3）對結構形式采用膜板結合的弧腳梯形渠渠道，采用預制板安裝的，在預制板的安裝、校正過程中，對防滲膜的損傷較為嚴重，施工縫和伸縮縫清理不徹底，尤其是水平縫勾縫達不到設計要求，防滲效果嚴重下降；采用現場澆筑的尤其是坡面澆筑，由于襯砌板厚度較小，混凝土水灰比難以控制，水灰比過大，稍加振搗容易產生鼔肚，滑塌，產生斷縫；水灰比過小，振搗不實，表面不光，混凝土強度不夠，防滲效果不好，渠道防滲技術規范，5.2.3《現澆混凝土防滲渠道，宜用機械化施工技術》，但是現場施工，多用人工振搗棒振搗與規范不符。

4 渠道襯砌技術總結

通過工程實際運用效果調查及設計規范要求，采用偏心空心混凝土預制板，采用版膜結合結構，弧腳梯形斷面能較好起到渠道防滲抗凍的要求。

4.1 防滲要求

混凝土越密實，水灰比越小，其抗滲性越好。原采用的樓板為房建專用樓板，斷面尺寸為58cm×12cm，每板6孔，孔徑6cm，樓板的防滲層厚度為6cm。根據渠道防滲技術規范《4.2.4混凝土防滲層的厚度為未配置鋼筋6～12cm，配置鋼筋6～10cm；渠道防滲技術規范5.5.2，最小防滲厚度，小型渠道6.0cm，中型渠道8.0cm，大型渠道10.0cm》。對于不同級別的渠道，可將空心板改為偏心板，空心斷面可為圓形、矩形或長方形；迎水面厚度根據不同的渠道級別可選擇不同的孔徑和迎水面厚度，滿足防滲要求。密封孔兩頭預留6cm長稍大孔徑作為密封段，3cm厚預制塊填堵，3cm厚高標號砂漿密封。制作混凝土空心板的混凝土防滲標號達s4以上，滿足防滲要求。為了便于吊裝、運輸，空心板設4根架立筋。具體尺寸可參照表1。

4.2 抗凍要求

混凝土的抗凍標號滿足規范要求，達到D50以上即可。

基土保溫，為了防止基土凍脹，采用空心板作為襯砌面板，能起到很好的保溫效果。空心面積占空心板面積的8～20%，根據有關資料，混凝土的導熱系數為1.2（千卡/m·度·h），而密封空氣的導熱系數為0.02（千卡/m·度·h），密封空氣的保溫性能是混凝土的的60倍，混凝土空心板的保溫性能比混凝土板提高約20%，因此采用混凝土空心板進行渠道防滲襯砌能較好的防止基土凍脹，從而防止渠道防滲襯砌板的破壞。

4.3 防滲抗凍空心板的優點

（1）工廠化生產，混凝土配合比、水灰比好控制，尤其是混凝土的振搗比較密實，保證質量。

（2）提前生產，便于施工，保證工期。

（3）節省工程量，降低投資，使用空心板比實心板減少工程量8～20%。

（4）根據坡長可以選定空心板長度，避免了施工水平縫，防滲抗凍，使用壽命長，降低維護費用。

4.4 施工要點

首先按設計要求，對基礎進行夯填、削膜，鋪設防滲膜料，現澆混凝土渠底，坡腳預留一定的空心板調整間距，吊裝、校正混凝土空心板，現澆混凝土弧腳，對施工縫和伸縮縫進行徹底清理，施工縫和伸縮縫處理質量的好壞是渠道防滲、抗凍的關鍵，必須按設計要求進行施工，現澆混凝土渠頂板，按設計要求整理渠岸邊坡。

5 建議及結論

通過大量的運用實踐調查證明，采用預制混凝土空心板作為防滲面板，面板下鋪設防滲膜料的弧腳梯形斷面形式具有很好的防滲抗凍脹作用，值得大量推廣運用。