水利工程渠道防渗的意义及防渗技术措施探讨

王荣荣

(莒南县政务服务中心,山东莒南 276600)

渗漏属于水利工程渠道常见的问题之一,当水利工程出现渗漏问题后,轻则会对水利工程使用效果产生影响,使得水利工程使用年限缩短,严重则可能导致安全事故发生,导致人民群众财产严重损失。可引起水利工程渠道出现渗漏问题的影响因素多样,全面分析水利工程渠道渗漏出现的影响因素,便于结合工程情况,选择科学的防渗漏技术,全面保障水利工程质量。因此,在水利工程渠道防渗漏过程中,需要先进行水利工程渠道渗漏影响因素分析。

1.1 施工因素

水利工程项目施工较为复杂,在施工过程中涉及多种相关因素,诸多施工因素均可能导致水利工程渠道出现渗漏情况,影响水利工程质量。施工中若相关监管部门监管力度不够,导致施工工程无法按照施工技术进行操作,工程施工易出现安全隐患。另外,水利工程施工中,相关技术人员相关技能水平不够高,使得整个水利工程渠道施工缺乏规范性,导致渠道质量下降,出现渗漏等情况。

1.2 养护因素

水利工程建设完毕,需要进行专业养护,确保工程长期安全,以全面提升水利工程质量。水利工程建设完毕后,若养护不到位,可能导致水利工程出现质量问题,增加水利工程渠道渗漏问题出现概率。不同的水利工程防渗漏技术对养护要求不同,如若施工单位在水利工程建设完毕后,未按照相关要求与规范进行工程养护,使得水利工程存在质量瑕疵,增加渠道渗漏概率。例如,采用混凝土防渗技术进行水利工程渠道建设中,在混凝土结构施工完毕后,使用铺盖等进行保温等处理,避免混凝土结构出现裂缝,导致渗漏问题。

1.3 化学因素

土壤中含有一定量的酸类、盐类等物质,这类物质会对水利工程渠道建设使用材料产生一定的影响,与使用的混凝土等材料接触,增加其出现化学反应的概率,使得混凝土强度明显下降,增加水利工程渠道出现渗漏的概率。混凝土等水利工程渠道受化学因素影响,导致水利工程结构不断受损,影响其正常使用。因此,相关部门及单位,在开展水利工程渠道建设之前,需要对施工场地土壤化学成分等进行调研,以充分结合施工场地情况,采取科学的防渗技术,确保水利工程防渗质量。

1.4 温度因素

水利工程多建设在外部环境中,受外界环境影响较大,经常需要经历温度变化的考验。水利工程建设后,易受温度下降影响,当温度下降到零度及以下时,土壤中水分凝结,体积明显增大,产生的力对混凝土产生影响,增加混凝土结构出现裂缝等质量问题的概率。水利工程受低温影响,出现裂缝等质量问题,多出现在高纬度地区。因此,在水利工程渠道建设中,需要充分考量相应温度因素。

水利工程渠道建设中,涉及水资源输送环节较多,故在水利渠道施工中,需要采取有效科学的措施进行水资源保护与水资源节约利用,确保水利工程质量。水利工程渠道防渗技术应用,可以减少水运输过程中渗漏损失,有效利用水资源,节省用水量,减小渠床糙率系数,加快渠道水流速度[1]。同时,通过渠道输水能力提高,避免渠道长草,减少泥沙出现淤积的情况,在一定程度上减少渠道维护需要的费用,降低水利工程灌溉成本。并将水利工程渠道防渗技术应用在市水利工程渠道建设之中,确保水利工程质量。

3.1 砌石防渗技术及应用

砌石防渗技术应用于水利工程渠道防渗中,可以满足抗磨性与抗腐蚀性,提高水利工程整体质量。砌石防渗技术在水流速度快、水流量大区域,通过提高石料质量可以提升防渗效果。目前可应用于砌石防渗中石料类型多样,包括石灰岩、玄武岩、花岗岩等,这类石料均具有较好的性能,可塑性也比较强,可以根据水利工程渠道需求,打造出相应形状的砌石,满足施工整体需求。整个施工过程中,可以结合石料情况,使用黏合剂、水泥砂浆等材料,将石料粘连在一起,尽可能规避裂缝等渗漏问题出现。砌石防渗技术应用中,相关技术人员需要先对水利工程渠道防渗要求进行分析,之后新选择相应强度的石料,并在石料选择上,充分考量石料运输等因素。

3.2 土料防渗技术及应用

此种水利工程防渗技术应用较为广泛,该技术主要应用材料为土料,取材方便,所需要成本较低,防渗效果理想。由于土料防渗技术就地用材,整体建设成本相对较低,在农田水利工程中应用广泛。但该种水利工程渠道防渗技术的缺点在于稳定性较差,经过长期冻融土料影响,会出现疏松等情况,导致水利工程防水性与牢固性均明显下降[2]。采用土料防渗技术过程中,为解决稳定性不足问题,提升防渗技术效果,可将添加剂混入土料中,进一步提高土料的防渗性能,确保防渗质量。采用该种技术时,需要充分关注材料配比试验,以选择出最佳含水率、最大干容量的混合配比,制备高质量水利工程防渗渠道,提高土料是施工强度。应用土料防渗技术时,施工阶段需要关注以下要点:

1)土料粉碎、加工处理。施工中,结合水利工程渠道防渗需求,取50 mm以下石灰粒径、20 mm以下素土粒径,土料混合后,实际含水率与最佳含水率之间的差值控制在1%之内。

2)渠道与渠坡施工。水利工程渠道施工中,采用粘砂、素土混合土铺筑时,需要按照渠底—渠坡顺序进行施工,当渠道防渗厚度在15 mm以上时,采用分层铺筑方式。水利工程渠道施工中,采用三合土、灰土进行铺筑时,需要按照下渠坡—渠底的顺序进行施工。

3)防渗层表面强度提高措施。采用1:12的硫酸亚铁溶液或者采用1:4.5的水泥砂浆涂抹在灰土、三合土表面,增强防渗层轻度,涂层厚度8 mm。

4)夯实处理。当夯实处理后,需要满足相应设计要求,尽可能缩小离差,土料防渗层铺筑时,顺序为上游—下游,进行同步夯压处理,保障夯实处理中干容量满足相应设计要求,规避水利工程渠道出现渗漏问题。

5)施工夯实方式选择。结合水利工程渠道施工需求,可以选择机械夯实或者人工夯实的方式进行施工。机械夯实时,需要将虚土厚度控制在300 mm以内;
人工夯实时,需要将虚土厚度控制在200 mm以内。相邻不同层面施工,需要进行刨毛洒水处理,确保质量。

3.3 膜料防渗技术及应用

膜料防渗技术是指在水利工程渠道建设过程中,在工程渠床上铺设相应的防渗层,继而有效防渗。膜料防渗技术与其他技术相比,具有施工简便、成本低、效果理想等特点,可以满足农田水利工程渠道施工需求。尽管膜料防渗技术应用一定优势,但该种技术在使用中,抗冲击下性能、牢固性存在一定不足,容易出现破损情况,降低水利工程渠道防渗效果。膜料防渗体使用中,通常采用铺埋式,使用素土、水泥等对渠道进行保护,以无过渡层防渗体为宜。过渡层过渡体,则均可以应用于现浇混凝土、混合料、土渠基等保护。施工中,需要注重相应膜层顶端的埋设。膜料防渗技术应用时需要关注以下施工要点:

1)施工前渠道处理。防渗技术应用之前,先铺平渠道,将是施工区域的杂草、杂物等清除,避免杂草生长或者地面不平,损坏膜料,确保膜料的质量。

2)膜料搭接处处理。在膜料搭接处处理上,确保连接部位重叠10~15 cm,避免搭接处出现渗漏质量问题,避免水利工程渠道出现渗漏情况。

3)小褶预留处理。在膜料铺设施工中,预留小褶,使得膜料抗冲击力明显提高,使得水利工程渠道防渗效果明显提高。

4)推动膜料抗冲击、抗磨损等能力研究,以提高膜料防渗水平。

3.4 混凝土防渗技术及应用

混凝土防渗技术是水利工程渠道防渗应用最为广泛的技术,该种技术可以满足水利工程渠道长期使用需求,延长工程渠道的使用寿命。混凝土防渗技术应用优势在于密实度高,可以满足长期使用需求,采用该技术的水利工程渠道应用年限长。但混凝土防渗技术应用中,技术要求高,需要技术人员严格参照相应标准进行操作,并混凝土结构水利工程项目受湿度、温度变化影响大,混凝土容易由于温差影响出现质量问题,导致水泥混凝土出现渗漏。同时施工过程中,相关技术人员是否按照相关标准进行施工,也会影响防渗质量。混凝土防渗技术应用具体施工步骤包括上方回填捣实、放样、振捣、浇筑、养护等。混凝土防渗结构施工中,需要关注以下施工要点:

1)水利工程渠道设计。在水利工程渠道施工中,为尽可能提高整体水利工程渠道质量,根据渠道水流速情况进行调整。以较小渠道为例,分析水利工程渠道防渗施工。在渠道横截面形状选择上,可以选择矩形渠槽或者“U”形渠槽。若水流中砂石含量较高,需要增加渠底板厚度,以120 mm以上为宜;
若渠道流速为4~5 m/s,渠底板厚度保持120 mm以上为宜;
若设计渠道流速为3~4 m/s,渠底板厚度保持在100 mm以上为宜。

2)混凝土材料准备。混凝土防渗技术应用之前,做足相应材料准备,合理配比水泥、石料等材料的配比,确保混凝土材料抗渗、强度、易性、抗冻等性能均满足施工规范需求,保证整体水利工程渠道质量。水利渠道工程施工中,出于预防渠基沉陷、膨胀等问题,采用肋梁板、楔形板等,加厚板应用在中部区域[3]。

3)模板安装。确定水利工程渠道相关形式、尺寸、施工材料后,进行模板安装,在安装过程中控制渠道纵、宽偏差,其中前者偏差距离控制在±1 cm以内,后者偏差距离控制在±3 cm以内,模板之间对角线长度偏差需要控制在0.7 cm以内。

4)混凝土浇筑施工。混凝土浇筑施工之前,对渠基湿润、清理等,之后在进行混凝土浇筑施工。混凝土浇筑施工上,采用分层浇筑施工方式,每层施工厚度控制在15±3 mm为宜。混凝土浇筑后,对浇筑结构进行表面振捣处理,振板行距重叠距离控制在80 mm左右为宜。混凝土振捣中,使用小型插入式振捣器进行振捣,振捣插入深度控制在25 mm左右,整个振捣操作,不得深入下层混凝土10 mm,确保振捣质量。

5)混凝土收面处理。待混凝土浇筑施工之后,进行混凝土收面处理,尤其是西沙混凝土在收面处理上,需要反复多次进行操作,提高整体外观质量。一般收面处理,反复进行3次以上即可。

6)连续养护。待混凝土结构施工完毕后,需要进行25天左右连续养护,在混凝土结构养护中,需要采用薄膜覆盖、洒水等方式进行养护,确保混凝土表面存储于湿润状态,确保混凝土结构质量。

3.5 防渗墙技术及应用

防渗墙为水利工程渠道防渗可应用的技术之一,此种技术可以根据水利工程渠道防渗需求,科学控制防渗墙厚度,达到有效防渗的效果。采用防渗墙技术过程中,需要严格控制相关技术要点,确保防渗质量。常用的防渗墙方法包括以下三种,可以根据工程需求选择:

1)薄型抓斗法。此种方法可以利用泥浆对渠道鼻涕进行保护,应用材料为塑性灰浆、自凝灰浆、泥浆等材料[4]。

2)锯槽法。该种方式技术要点在于控制锯槽刀的倾斜角控制,把控每一个施工细节。

3)射水法。使用造孔机、浇注机、混凝土搅拌机进行施工,上塑造防渗墙,提高水利工程渠道防渗效果。

3.6 灌浆防渗技术及应用

灌浆防渗技术采用高压喷射灌浆方式进行施工,提升渠道地基承载能力,达到有效防渗的目的。该种防渗技术优势在于施工质量高、防渗效果好,适用范围较为广泛,可以明显提高防渗质量。该防渗技术有不足之处,高压喷射灌浆时,流束很难控制,容易出现漏喷等情况。当前灌浆防渗施工中,可以采用的喷射方式多样,可以结合水利工程渠道防渗需求,选择相应喷射方式。灌浆防渗技术应用中,需要根据水利工程渠道防渗需求,从以下灌浆方式选择:

1)基础帷幕灌浆。该种灌浆方式主要应用在砂砾石地基、岩石地基渠道施工中,可以利用灌浆方式,将坝体、防渗帷幕顶部连接在一起,底部可以延伸至不透水的岩石层处,有效减少地下水量,改善水流对渠道产生的影响,提高渠道整体质量,防止渠道出现渗漏质量问题。

2)卵烁层防渗帷幕灌浆。将水凝浆液与黏土充分混合,后根据水利工程渠道内地质情况,制定相应灌浆标准,需要设置灌浆孔3个及以上,确保可以全面填充灌浆。

3)改进的控制性灌浆技术。该种技术基于传统灌浆基础上,对灌浆技术进行改进,确保灌浆质量,该项技术具有灌浆效率高、操作简便、节约灌浆时间等优势,可以降低防渗成本。

综上,水利工程渠道防渗可以减少水运输过程中渗漏损失,提高水利工程渠道整体质量,满足农田水利工程使用需求。水利工程渠道防渗上可以采用的技术包括砌石防渗技术、土料防渗技术、膜料防渗技术、混凝土防渗技术、防渗墙技术、灌浆防渗技术。在应用中,需要结合工程情况适当选择,并关注技术施工要点,以全面确保水利工程渠道质量。

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