中型灌区渠道防渗衬砌结构比选

李 帅

（新疆兵团勘测设计院（集团）有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 灌区概况

灌区位于新疆维吾尔自治区巴音郭愣蒙古自治州X县境内，地形北高南低，并向博斯腾湖倾斜，灌区北部和南部海拔高度分别为1100m和1047m。灌区现状灌溉面积共为3466.66hm2，该灌区节水改造工程共设置1 条干渠，7 条支渠，改造段长19.08 km。干渠和支渠沿线所揭露的地层岩性主要为卵石混合土、级配不良砂砾土及低液限粉土等。根据透水系数取值及透水性分析，必须对干渠和支渠渠道采取相应的防渗处理。

2 防渗衬砌结构比选

2.1 防渗衬砌方案

结合《渠道防渗工程技术规范》及灌区地质、渠道纵坡、防渗要求进行渠道防渗衬砌方案设计，所使用的衬砌材料必须具备防渗性、耐久性、实用性及抗腐蚀性，根据灌区地下水埋深及天然建筑材料分布情况，参照同类型灌区常规衬砌材料，确定渠道防渗形式。因该灌区渠道流速大、纵坡陡，故选用C20 细粒混凝土砌卵石和混凝土板的衬砌形式，提出4种衬砌方案。

方案1：梯形断面底板和边坡均采取30 cm 厚C20 细粒混凝土砌卵石防渗。即在梯形渠道底板和边坡处均铺设50cm厚的砂砾石垫层，其上加铺30 cm厚C20细粒混凝土砌卵石层，因渠道长度较长，卵石层铺设厚度大，故对卵石材料需求量大。

方案2：梯形断面底板和边坡均采取8 cm厚C20现浇混凝土板防渗。即在梯形渠道底板和边坡处均铺设50 cm 厚的砂砾石垫层，其上加铺8 cm 厚C20 现浇混凝土板防渗，与方案1相比，具有节省卵石材料的优势。

方案3：梯形断面底板8 cm 厚C20 预制混凝土板、边坡6 cm厚C20预制混凝土板防渗。即在梯形渠道底板和边坡处均铺设50 cm厚的砂砾石垫层，并分别加铺8 cm厚C20预制混凝土板防渗和6 cm厚C20预制混凝土板防渗。

方案4：梯形断面底板8 cm 厚C20 现浇混凝土、边坡6 cm厚C20 预制混凝土板边坡防渗。即在梯形渠道底板和边坡处均铺设50 cm厚的砂砾石垫层，并分别加铺8 cm厚C20现浇混凝土板防渗和6 cm厚C20预制混凝土板防渗。结合工程区实地调查，现浇混凝土板造价明显低于预制混凝土板。

2.2 方案比选

针对以上所提出的四种干渠和支渠防渗衬砌方案，从防渗效果、施工条件、投资额、对渠道灌溉过程的影响、工期、运行情况、工程技术条件等方面展开比较，具体见表1。

表1 渠道防渗衬砌方案的比较表

3 渠道防渗衬砌方案的应用

3.1 干渠防渗衬砌

该灌区内干渠首部位于河流出山口，与底栏栅引水枢纽进水闸直接相连，在运行过程中，经过底栏栅直接入渠的水流推移质多，泥沙含量大，造成渠道淤积。C20细粒混凝土砌卵石防渗技术工艺复杂，施工质量要求高，超出了施工人员现有技术水平；再加上灌区施工期和灌溉期之间存在突出的引水矛盾，工期紧张。在考虑不冲不淤流速的基础上，为保证施工质量，加快工期，拟采用全断面现浇混凝土防渗衬砌。与此同时，在现状渠道纵坡设计下，流速显然比规范中不冲不淤流速大，为消除落差，设计过程中在渠道沿线增设数座跌水，使渠道纵坡得以减小。

灌区渠道推移质多，泥沙含量高，存在严重的冲刷磨损，为此还在0+240～0+473段干渠右岸阶地增设1座沉砂池，对入渠泥沙进行沉淀过滤，从而降低入渠水流泥沙含量，减小对现浇混凝土板衬砌渠道的冲刷磨损。如此处理后，该灌区梯形渠道采用现浇混凝土板衬砌方案切实可行。

最后，干渠断面小但是长度较长，若采用C20 现浇混凝土砌卵石防渗衬砌方案，则该灌区干渠上游段河道天然卵石取得存在一定难度，如果从就近石料厂采购，必定会增大材料费用。

综合分析，该灌区干渠渠道采用方案2 防渗衬砌形式，即全断面底板、边坡均采用8 cm 厚的C20 现浇混凝土板防渗衬砌。考虑到该灌区改造干渠0+050～0+240、1+970～2+415段渠道均在出山口位置，且左岸边坡比右岸边坡高，边坡较为松散，坡积物多；水流流速大。为保证渠道运行的安全性和稳定性，对于干渠完好程度较好的0+050～0+240段渠道，在保持原断面不变的情况下增设C25钢筋混凝土盖板；对于1+970～2+415段矩形渠道，则设置C20现浇混凝土重力式边墙，同时采用20 cm厚的C25现浇混凝土底板防渗衬砌形式，在堤顶增设C25钢筋混凝土盖板。对于3+464～9+800段梯形断面渠道，则在底板和边坡处分别设置15 cm 厚和12 cm 厚的C25 现浇混凝土板防渗衬砌；9+800～11+246 段梯形断面渠道底板和边坡处则采用10 cm厚和8 cm厚的C25现浇混凝土板防渗衬砌。

3.2 支渠防渗衬砌

该灌区渠道纵坡陡峭，且大多数属于急流渠道，结合近年来渠道防渗改造经验，老城村支渠4+129～4+635段和榆树园村支渠0+000～0+430 段渠道狭窄，两岸主要分布房屋和柏油路，按照矩形断面加盖板的暗渠形式设计，并采取C20钢筋混凝土矩形断面防渗衬砌结构。而其余支渠衬全部采用方案二，即梯形断面底板、边坡均为8 cm 厚C20 现浇混凝土板的防渗衬砌形式。

4 结论

综上所述，在确定渠道防渗衬砌方案时必须全面分析引发渠道渗漏破坏的可能原因，以采取有效的工程措施和管理措施予以应对。该灌区干渠和支渠梯形断面底板、边坡均采取8 cm厚C20现浇混凝土板的防渗衬砌形式后，渠道渗漏问题得到有效解决，与之相关的经过底栏栅直接入渠的水流推移质多，泥沙含量大，造成渠道淤积等问题也得到相应解决，灌溉水资源利用程度明显提高。