浅谈水利渠道衬砌防渗原因以及防渗技术工程措施

渠道防渗是我国目前应用广泛的节水工程技术，常用土料、水泥土、石料、混凝土、沥青混凝土和膜料等材料作为渠道防渗层，以达到防止渠道渗漏的目的。近20年来，渠道防渗工程技术引起普遍重视并得到迅速发展，在防渗材料、防渗断面结构形式方面取得了许多研究成果，渠道防渗由单一材料向复合材料、由单一结构向复合结构和由以人工施工为主向半机械化机械化方向发展。

渠道衬砌与防渗的主要作用是减少渠道渗漏损失， 提高渠系水利用系数； 防止渠道冲刷、淤积及坍塌， 保证输水安全； 有利于控制地下水位， 防止土壤盐碱化及沼泽化； 节约工程投资，减少渠道占地面积， 降低运行管理费用等。推广节水灌溉技术，实施节水灌溉工程就需要对干支渠道配套并进行防渗衬砌改造，改善工程面貌，减少灌溉水损失，提高灌溉水的利用率和利用效率，降低水费成本，减轻群众负担。目前，我国在渠道防渗设计和施工方面都有着不完善的地方，所以在渠道防渗方面仍需要加大研究力度，使渠道防渗技术真正运用到农业灌溉上来，为灌区管理步入良性循环创造必要条件

1. 渠道砼面板破坏的原因

1.1渠道砼面板冻胀破坏的原因

渠道砼面板发生冻胀破坏的原因是渠基土发生冻胀，渠基土的冻胀与以下几个因素有关：（1）寒冷地区的气温是否长期低于0℃；（2）基土中是否存在冻结的主体：水份；（3）基土的物理性质，主要包括土的颗粒组成等。以下针对这几个因素做一论述。

1.1.1各因素间的相互关系

我们知道渠基土中含有土壤水，这些土壤水主要是由土粒子间填充的自由水和吸附在粒子周围的束缚水组成，自由水的的多少与粒子间空隙的大小有关，束缚水的多少与土粒子总的表面积有关。针对渠道砼面板基土来说，因为其多为夯实土，粒子间隙小，所以其含水量的大小主要与粒子周围束缚水有关。而束缚水的多少又与基土的性质有关，即土质组成颗粒越细，其颗粒的比面积就越大（比面积为1g土体中所有土颗粒的表面积之和），粒子所吸附的水份也就是基土的含水量就越多。这样，当气温长时间处于0℃以下时，基土中水份就会结冰，根据水在结冰时体积增大0.09倍的性质，基土的体积也将增大，这将给其上的砼面板产生向上的推力，如果该力足够大，将引起砼面板在该力方向上的位移，或使板体本身发生破裂，翘起，滑落，严重的将导致渠道边坡塌陷。

1.1.2冻胀基土中的水份迁移原理

因为在不同土颗粒表面吸附水之间存在着电位差，当气温长时间低于0℃时，在该电位差和毛管水表面张力的共同作用下，土颗粒表层的活跃水分子将会顺着温度梯度方向向土壤水冻结峰面迁移，如果基土水份有充足的补给源，基土冻结锋面将会产生更为严重的冻胀。

理论分析和工程实践证明，粒径大于0.1mm的基土因其所含水分较少，在其结冰时产生的膨胀力较小，不足以对砼板产生破坏；当基土粒径在0.1mm～0.05mm之间时，破坏较大，而当粒径在0.05mm～0.002mm时，基土冻胀破坏最强。按照土质的分类，粘土的冻胀破坏最强，其次依次降低的是粉质土、亚粘土和亚砂土。

2. 防渗工程种类

2.1土料防渗。适用于粘性土（土壤、粘土及黄土等）渠道。按砌筑方法的不同，土料防渗又分为四种类型：原土夯实、粘土护面、胶泥锤钉、草泥护面。

2.2灰土防渗。适用于南方防渗要求高、产石灰的地区，在北方寒冷地区需加保护层。 　　2.3水泥土防渗。适用于有水泥但缺少砂石料的地区。水泥土按施工方法的不同，分塑性水泥土和干硬性水泥土两种。

2.4砌石防渗。适用于当地有石料、流速大的地区。按砌筑石料可分为卵石防渗和料石（包括块石、板石）防渗；按砌筑方法的不同，有干砌、干砌沟缝和浆砌三种。

2.5膜料防渗。适用于防渗要求高，边坡较缓的土渠。此方法已广泛应用于渠道防渗工程中。

2.6混凝土防渗。适用于丘陵地区和地形地质复杂地区及边坡较陡且粗糙和岩层有裂隙需加固的渠段。按其施工方式可分为现场浇筑、预制装配和压力喷射三种。

3. 对于预制砼防渗层的维修措施

3.1现浇混凝土防渗层的裂缝修复

当混凝土防渗层发生裂缝后，如果防渗层仍大致平整，无较大错位，裂缝较小的情况，可以运用过氯乙烯胶液涂料粘贴玻璃丝布的方法，进行修复。而对于裂缝较大者，可采用填筑伸缩缝的方法修复。对于大型渠道裂缝又较大的，可采用填塞与粘贴相结合的方法修复。具体做法：（1）清除缝内、缝壁及缝口两边的泥土、杂物，保持清洁、干燥。（2）缝壁涂刷冷底子油。（3）将煤焦油填料或焦油塑料胶泥填入缝内，填压密实，保持表面平整光滑。（4）填好缝1-2天后，沿缝口两边涂刷5cm宽的过氯乙烯涂料一层，随即沿缝口两边粘贴3-4cm宽玻璃丝布一层、再涂刷涂料一层、粘贴第二层玻璃丝布，最后涂刷一层涂料。在运用此方法中，要注意涂料要涂刷均匀，玻璃丝布要粘平，不能有气泡。

3.2预制混凝土防渗层的修复

3.2.1混凝土防渗层砌筑缝的修复

预制混凝土渠道包括板和U型槽，其砌筑缝多采用水泥砂浆缝。砼板防渗渠道的砂浆填缝一般有以下缺点：1.砂浆强度1混凝土防渗层砌筑缝的修复。

预制混凝土渠道包括板和U型槽，其砌筑缝多采用水泥砂浆缝。砼板防渗渠道的砂浆填缝一般有以下缺点：1.砂浆强度低；2.施工挤压不实；3.不能与砼板紧密结合，勾缝的砂浆容易脱落，有的从勾缝中长出了杂草，甚至有些小型填方渠道衬砌完后，试放水发生垮渠等破坏情况，能保持完好的工程基本很少。造成放水垮渠原因，除了土方渠道质量不好外，衬砌部分勾缝的漏水是主要的原因。为了保证工程质量，建议对砼预制板改用方形或长方形，块的大小应便于施工为宜，厚度8～10cm为好，板缝留10cm～15cm用高标号砼填塞，人工机械都能施工，要求捣出浆与砼板能紧密结合，使衬砌段形成整体，基本达到现浇的质量。

3.2.2混凝土防渗层表层的修复

（1）泥砂浆修复方法：首先必须全部除掉已损坏的混凝土，并对修补部位进行凿毛处理，冲洗干净，然后在工作面保持湿润的状态下，将拌和好的砂浆用木抹抹到修补部位，反复压平，用铁抹抹光后，保湿养护不少于14天。注意如果修补部位深度较大时，可在水泥砂浆中掺和适量的砾料，作用是可以减少砂浆干缩和增强砂浆强度。

（2）喷浆修复方法：如果条件允许，可以采用此方法。方法是将水泥、砂和水的混合料用设备经高压通过喷头喷射到修复部位。

3.3混凝土防渗层的翻修

3.3.1旧板拆除，重新铺筑：混凝土防渗层如若损坏严重，例如破碎、错位，滑坍等的情况下，应拆除损坏部位，处理好地基土重新铺筑。在铺筑时要特别注意新旧混凝土的结合面处理好。方法是结合面凿毛冲洗后，需涂一层厚2cm的水泥净浆，才能开始铺筑新混凝土，同样铺筑好的混凝土要注意保湿养护。

3.3.2旧板不拆，加铺新板：现混凝土板不拆除，在其上整平后加铺新板。

（1）现浇混凝土方案：把旧混凝土冻胀隆起的部分压平后，在上面铺设保温板（聚苯保温板），然后铺一层塑料薄膜，完成后在其上再铺筑素混凝土。苯板和现浇混凝土的厚度通过计算得出。此种方法的优点是比较适合渠道现状，较美观。缺点：工期长，施工质量较难控制，不适应工程在干渠输水间隔期施工，工期短的要求。

（2）预制混凝土板方案：把旧混凝土冻胀隆起的部分压平后，在上面铺设保温板（聚苯保温板），然后铺一层塑料薄膜，砂浆找平后，铺筑混凝土板。此种方法的优点是混凝土板可集中预制，混凝土质量易控制，集中铺砌，适应工程在干渠输水间隔期施工，工期短的要求。缺点：混凝土板尺寸固定，难以适合渠道现状尺寸。