复合土工膜在陆浑灌区防渗抢险应用中的效果分析

□ 刘社教 □ 张玲玲 □ 王英杰（河南省陆浑水库管理局）

1 概述

陆浑灌区是河南省一个大型灌区，由总干渠、东一干渠、东二干渠、西干渠及滩渠等5条干渠组成。陆浑灌区从1970年2月25日总干渠开工建设至今，除东一干渠下段坞罗水库至荥阳汜水河工程待建外，已基本完成了全部工程的建设。陆浑灌区是分批分段按不同施工模式建设的。时至今日，陆浑灌区的续建配套工程仍在有条不紊地进行着。

陆浑灌区作为一个大型灌区，在渠道未做护砌时渠系水利用系数较低，据统计，仅达0.40左右。这就是说从渠首引入的水量有一半以上没有被利用，白白的浪费掉了，渠道水量的损失，不仅降低了渠系水利用系数，缩小灌溉面积，并且抬高地下水位，在有盐碱化威胁的地区还会导致次生盐碱化的发生，影响工农业生产和人民生活。

陆浑灌区由于渠长，填方坝数量多，土渠工况多样化，在通水中常会遇到这样或那样的问题。土工膜防渗已在陆浑灌区得到应用，特别是在防渗抢险中效果明显。

2 渠道的防渗型式

引起渠道水量损失的因素很多，主要是管理不善和渠道渗漏损失。就陆浑灌区的灌溉分析情况来看，灌区水量损失中渠道渗漏损失约占80%以上。管理损失约占不到20%。因此有效减少灌区水量损失，一是重视管理工作，二是加强渠道的防渗措施。

渠道防渗措施很多，应根据实际情况就地取材，方便施工。陆浑灌区建设至今已用到的防渗措施有:土料夯实防渗、灰土和三合土防渗、水泥土防渗、砌石防渗、混凝土和钢筋混凝土防渗、塑料薄膜防渗、沥青防渗、复合土工膜防渗及其他防渗措施。在陆浑灌区长期建设管理实践中，干渠工程现基本选用混凝土防渗的型式，一些支斗渠先采用了矩形或“U”型混凝土防渗型式。干渠一般采取现场浇筑的型式，支、斗等小型渠道一般采用预制安装的型式。

3 土工膜防渗在陆浑干渠上的应用

虽然陆浑灌区已选择在干渠上采用混凝土的防渗型式，但它的缺点是一次性投资大、建设速度慢、需用水泥多。至今陆浑灌区仅总干渠和东一干渠下段干沟河至坞罗水库基本做到全渠道护砌。其它干渠上未护砌渠道的工程量仍很大。如:2012年西干渠通水，在伊河渡槽倒虹吸下游有一个填方坝左右堤，因施工质量欠佳，填方质量较差，为了确保输水安全，西干渠采取了临时土工膜防渗措施。昼夜派人查看，使西干渠的通水得以顺利实施。近年来汝州东二干渠通水多到东二干渠的荆河渡槽，荆河以下的下游渠道较少过水或基本不过水，2013年麦播季节，由于地旱播种困难，群众反映迫切，开始向东二干下游输水。东二干渠下游渠道填方较多，填方质量较差，加上长期未通水，填方堤坝风吹雨淋，堤坝干裂导致纵横缝的不均匀分布。鉴于此，东二干渠在问题严重的“十八支渠”也采取了临时土工膜防渗技术，取得了较好的效果。2014年6月夏玉米生长期间通水，东一干渠司马北沟坝下涵洞出现漏浑水现象，后紧急采取停水退水措施，对司马北沟进行土工膜防渗临时抢护施工，保证了渠道及时输水，使下游十余万亩土地得到了及时灌溉，解决了一部分人畜饮水困难问题。实践证明这次防渗抢险实践是非常成功的。

4 东一干渠司马北沟填方坝工程情况及渗漏水分析

4.1 司马北沟填方坝工程情况

司马北沟位于东一干渠桩号27+930处，坝高27m，在陆浑干渠填方坝内部划分标准中应属于高坝，坝长113m。东一干渠工程是从1974-1982年修建的，因急于赶进度忽视质量，工程质量没有很好控制，特别是填方坝质量很差，普遍出现沉陷、纵横裂缝。1982年测量该坝沉陷量最大达1.50～1.80m。关于干幺重也进行了质量取样检测，质量普遍不符合1.60的设计要求。在1981年及1988年的加固施工中，针对司马北沟沉陷纵横裂缝问题曾采取以下处理措施:①加高培厚，填土达9806m3，干幺重达1.65T/m3；②灌浆长度130m，灌浆土方125.50m3；③建排水沟560m；④混凝土衬砌400m。

4.2 司马北沟填方坝渗漏水分析

2014年5月底，司马北沟因混凝土护砌质量较差，对原有护砌进行拆除、清理。6月份抗旱输水时在通过流量不足20m3/s的情况下，没几天就发现司马北沟坝下涵洞漏水，而且是浑水。坝下涵洞长95m,涵洞共设有两条环向伸缩缝。经洞内检查，在洞左缝靠下游墙根附近漏水严重，而且水有响声，水基本上是从上直下而来。在有混凝土防渗的情况下，坝下涵洞渗水轻微，是清水，虽然混凝土质量较差，但也起到了一定的防渗效果。混凝土从建设到运用已和原土渠紧密接触，虽混凝土在长期运用中存在破碎裂缝，但司马沟坝位于司马隧洞以下，一些微小土粒的沉积淤塞，在一定程度上起到了阻渗作用。当混凝土板拆除后，水体和土壤直接接触，直接导致渗径缩短，渗压增大导致渗水增加，逐步形成漏水通道，直到演变为涵洞内浑水出现。发现这一情况后立即采取有效措施，立即停水。因坝下不远处的司马沟村是一个有1500余人的村落。司马沟坝一旦出事，后果不堪设想。

查阅司马沟坝的资料，发现司马沟坝普遍存在质量不好的问题，其原因一是没有质检机构的质量控制；二是填土厚度大；三是碾压遍数少；四是填土土块大；五是没有很好地削坡清基，结合不好。特别是填方坝与涵洞两边形成未压实的虚土带。总的来说，司马沟的土体结构和土壤性质不好，后来在司马沟为了验证坝坡的稳定性，对坝的左堤土料进行了抗剪强度试验。结果是c=0.15～0.20㎏/㎝2，φ=19.500～26.500，在稳定计算中为安全计，取用最小值。稳定分析结果显示，司马沟坝稳定安全系数>1.25。但这不能说明坝体不渗水。

后来在停水检查时，渗漏水减少并不明显，当渠水深仅有30cm左右时，渗浑水的现象减少并不多，也说明了涵洞以上的土体质量较差，渗漏通道已经形成，立即停水抢修是非常必要的。

5 司马沟坝工程抢护措施

司马沟坝出现险情停水后，司马沟坝下游的偃师市和巩义市境内的十余万亩夏玉米正受干旱急需灌溉。渠道重新用混凝土护砌存在备料难、工期长、场地狭窄等困难。涵洞上方的土体约一二百米长采取灌浆的办法，也存在工期长难以根治的弊端。为了及时通水，最后采用土工膜防渗临时抢护措施。

5.1 加大排水力度

工地上着手调集了五台两寸泵昼夜不停排水，在填方坝的两端立即修筑了临时围堰，约20多个小时，排除积水发现填方坝渠内侧基本完好。

5.2 土工膜防渗临时抢险措施的实施

近年来在陆浑灌区节水改造和临时抢险中土工膜应用较多，本次施工中土工膜采取现场裁缝的办法。为了保证土工膜的防水效果，现场把沥青用锅加热至熔融状态，然后对土工膜进行焊接，焊接长度以15m左右为宜，沥青液需涂抹连续均匀。

本次抢险施工，把15m长、宽5.50m的土工膜横向焊接，一共搭接焊接一百余米长。在渠道内侧基本整平后，采用40余人一次铺设，焊缝顺水流方向。在进水端头部压入土中15cm，用低标号混凝土压好压实，在进口端部约2.50m的地方挖一宽40cm、高30cm槽，当土工膜铺设好后，用沙袋辅以少许砂卵石填好。出口及顶部采取相同处理措施。

本次抢险从排水到完工近两天多时间，经历了近设计水位的考验，在长达十几天的通水中工程安好。经停水检查，发现土工膜十分完整，证明这次抢险是十分成功的，达到了预期目的，赢得了宝贵时间，保证了司马沟坝下十几万亩土地的及时灌溉。其灌溉效益也是可观的。

6 对司马沟坝工程加固的几点建议

司马沟坝特别是涵洞以上存在工程隐患，在条件允许的时候，应对涵洞以上渠堤进行灌浆，灌浆以粘土浆为主，吃浆量大的地方可采用水泥粘土浆，少灌多复。司马沟坝采取混凝土重新护砌是正确的，鉴于抢险时做的土工膜铺设，在满足工程施工的条件下，不需拆除，可在土工膜上再做混凝土护砌，这样防渗效果会更好。

土工膜防渗已在陆浑灌区得到了很好的应用，特别是在临时抢险工程中。由于陆浑灌区上、中段、东二干渠、西干渠尚未全部护砌，在通水中难免还会遇到一些问题，特别是填方坝工程和新建工程。土工膜作为一种临时抢险工程措施和临时通水工程措施在陆浑灌区是完全可行的。