復(fù)合土工膜在渠道防滲加固修復(fù)工程中的應(yīng)用分析

摘 要：復(fù)合土工膜作為水利工程防滲技術(shù)中應(yīng)用較好的新材料，具有抗拉、抗頂破、抗撕、性價(jià)比高等特點(diǎn)，在渠道防滲加固修復(fù)工程中得到了廣泛的推廣應(yīng)用。文章結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)復(fù)合土工膜防滲加固修復(fù)方案、施工質(zhì)量控制和防滲修復(fù)效果等進(jìn)行了詳細(xì)分析研究。

關(guān)鍵詞：復(fù)合土工膜；渠道；節(jié)水；防滲加固

陜西省關(guān)中平原位于陜西中部，其東西長約393km，南北長約200km，區(qū)內(nèi)包含陜西十大灌區(qū)中的九大灌區(qū)。隨著工程建設(shè)發(fā)展的不斷進(jìn)行，關(guān)中地區(qū)灌區(qū)已具有相當(dāng)大的規(guī)模，灌溉效益也相當(dāng)可觀，對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民增收起到非常重要的作用。灌區(qū)修建過程中，由于受當(dāng)時(shí)建設(shè)技術(shù)水平、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、綜合資金等因素的影響，一些渠段存在質(zhì)量問題，經(jīng)多年運(yùn)行，加上日常檢修維護(hù)措施不到位，雖經(jīng)多次改、擴(kuò)建，一些渠道由于缺乏防滲結(jié)構(gòu)或防滲材料老化、凍脹破壞等，存在渠系水滲漏量大、滲漏點(diǎn)面多、滲漏滑坡安全隱患等問題。一些渠段采用混凝土襯砌后，其在使用之初具有較好的防滲效果，但隨著運(yùn)行過程中出現(xiàn)的凍融、鼓脹、整體上抬等問題的出現(xiàn)，混凝土老化、開裂，造成大量水資源浪費(fèi)和增加渠道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。復(fù)合土工膜作為水利工程中一種新防滲材料，從工程實(shí)踐應(yīng)用中表明其具有防滲效果好、施工便捷、保溫抗凍脹、延展性好、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足渠道整體和局部的防滲節(jié)水加固需求，工程實(shí)踐應(yīng)用能取得較好的防滲加固修復(fù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效果[1]。文章將以某灌區(qū)防滲加固修復(fù)工程為實(shí)例，詳細(xì)分析復(fù)合土工膜在渠道防滲工程中的應(yīng)用效果。

1 渠道工程現(xiàn)存主要問題

關(guān)中地區(qū)某灌區(qū)是一個(gè)集引水、農(nóng)業(yè)灌溉、發(fā)電、人畜飲水、城市供水等功能為一體的大型灌溉工程，其斗渠以上長度約160公里，灌區(qū)設(shè)施面積達(dá)到51.78km2，有效面積達(dá)到36.42km2，為當(dāng)?shù)貒窠?jīng)濟(jì)和各行業(yè)可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供了重要的水資源保障。渠道經(jīng)過近50年的運(yùn)行，雖經(jīng)多次改建和擴(kuò)建，但由于工程整體建設(shè)質(zhì)量水平偏低、渠系沿線綜合地質(zhì)條件復(fù)雜、維修養(yǎng)護(hù)資金落實(shí)不到位等因素的影響，滲漏問題嚴(yán)重制約灌區(qū)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。加上凍脹、坍塌、滑坡等，嚴(yán)重影響渠道灌溉功能的正常發(fā)揮[2]。另外，渠道工程機(jī)械設(shè)備常年缺乏必要的養(yǎng)護(hù)，老化失修問題非常嚴(yán)重，水資源合理調(diào)配性能大大降低。從整個(gè)灌區(qū)的調(diào)查分析數(shù)據(jù)表明：渠道雖經(jīng)多次防滲加固，但大多是進(jìn)行局部防滲處理，整體防滲效果不佳，干渠、支（分）渠、斗（分）渠其整體防滲襯砌率只有62%、41%和45%，約78%以上渠系水資源綜合利用系數(shù)均非常低，其中：灌溉渠系、渠系水和田間水其水利用系數(shù)只有0.43、0.52和0.85，水損問題較嚴(yán)重；水資源調(diào)配閘門損毀率高達(dá)75%，其中83%以上的機(jī)電設(shè)備連正常的啟閉功能均不能有效保證，自動(dòng)化水平非常低。

2 渠道防滲加固修復(fù)方案

2.1 防滲加固修復(fù)設(shè)計(jì)

根據(jù)灌區(qū)渠道地層巖性和水文地質(zhì)條件，結(jié)合工程區(qū)其他渠道防滲加固修復(fù)效果，從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行綜合比選，優(yōu)選技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上優(yōu)越的復(fù)合土工膜防滲方案。根據(jù)渠道基礎(chǔ)巖性，結(jié)合《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50290-98）中的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，按最大承壓水頭經(jīng)經(jīng)濟(jì)比選，優(yōu)選0.3mm厚的HDPE復(fù)合土工膜作為渠道防滲核心，以解決渠道現(xiàn)存的襯砌混凝土開裂滲漏問題。為了提高防滲修復(fù)資金的應(yīng)用效益，將渠道劃分為渠底、內(nèi)坡和外坡三個(gè)部分，采用不同防滲方案，如圖1所示。

圖1 渠底、內(nèi)坡和外坡復(fù)合土工膜防滲修復(fù)方案

從圖1可知，根據(jù)渠道不同部位采用不同的防滲修復(fù)方案，其中：（1）渠底，采用以復(fù)合土工膜為防滲核心的四層結(jié)構(gòu)，即從下到上為：土工布→30cm砂礫料→0.3mm復(fù)合土工膜→15cm混凝土；（2）1：2.5內(nèi)坡，采用以復(fù)合土工膜為防滲核心的四層結(jié)構(gòu)，即從下到上為：土工布→40cm砂礫料→0.3mm復(fù)合土工膜→15cm混凝土；（3）1：2.5外坡，采用以復(fù)合土工膜為防滲核心的三層結(jié)構(gòu)，即從下到上為：20cm砂礫料→0.3mm復(fù)合土工膜→10cm混凝土。

2.2 復(fù)合土工膜防滲體施工質(zhì)量控制

按照設(shè)計(jì)圖紙、施工組織設(shè)計(jì)等要求，將需要的施工材料合理運(yùn)送到施工現(xiàn)場。每一卷復(fù)合土工膜在運(yùn)到施工現(xiàn)場后，需由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行全面檢查，對(duì)于存在局部孔洞問題要有序編碼和做標(biāo)記以便后面進(jìn)行有效修補(bǔ)；對(duì)于存在大面積損傷等問題的復(fù)合土工膜，為了確保工程施工質(zhì)量必須要裁剪掉或直接禁止在工程中使用。對(duì)于土工織布上存在的雜物或斷針等問題，在施工中應(yīng)進(jìn)行有效摘除。要嚴(yán)格按照《復(fù)合土工膜防滲施工規(guī)范及質(zhì)量驗(yàn)收方法》中的要求，進(jìn)行施工過程控制。要做到隨鋪、隨焊接、隨壓。在敷設(shè)土工膜時(shí)，不宜拉得太緊，合理預(yù)留約3%自然松弛量，以避免敷設(shè)過程中出現(xiàn)硬折和損傷。復(fù)合土工膜拼接質(zhì)量直接影響到渠道防滲性能，要通過目測(cè)法和現(xiàn)場檢測(cè)法相結(jié)合以確定土工膜拼接質(zhì)量，即通過觀察焊縫有無漏接、燙損、褶皺、拼接是否均勻等，并通過充氣至100kPa，靜觀10分鐘的現(xiàn)場檢漏法，確保復(fù)合土工膜具有較好質(zhì)量。當(dāng)復(fù)合土工膜敷設(shè)完畢后，應(yīng)認(rèn)真檢查接頭部位質(zhì)量，查看膜面是否存在破損、滲漏等問題，并按照相關(guān)質(zhì)量要求采取合理的補(bǔ)救措施，直到滿足要求后方能進(jìn)入下一道工序，才能回填保護(hù)層，確保土工膜敷設(shè)具有較高質(zhì)量水平。

3 復(fù)合土工膜防滲加固修復(fù)應(yīng)用效果分析

渠道按照?qǐng)D1所示方案分部位進(jìn)行防滲修復(fù)加固施工后，為了驗(yàn)證復(fù)合土工膜的防滲效果，選擇干渠500m和支渠1000m進(jìn)行防滲應(yīng)用效果分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，原來混凝土襯砌開裂滲漏嚴(yán)重的渠段，在采用以復(fù)合土工膜為防滲核心的加固修復(fù)方案改造后，渠系糙率系數(shù)由修復(fù)前的0.036有效降低到0.017，同時(shí)渠道中水流流速也大大增加，由改造前的0.98m·s-1和1.30m·s-1有效上升到1.52m·s-1和1.73m·s-1；相應(yīng)渠道中的過流能力也從2.91m3·s-1和3.25m3·s-1有效上升到4.72m3·s-1和5.06m3·s-1。經(jīng)復(fù)合土工膜防滲加固修復(fù)改造后，渠道中水損量也得到明顯控制，即：干渠和支渠每公里水損失率由修復(fù)前的0.79%、1.31%有效降低到0.12%、0.16%，防滲節(jié)水修復(fù)效果非常好。另外，渠底和渠內(nèi)坡經(jīng)四層結(jié)構(gòu)加固修復(fù)后，渠系水流速明顯增加，渠道輸水挾沙能力也大大增大，泥沙淤積厚度也有修復(fù)前的0.22～0.45m有效降低到0.06～0.12m。測(cè)試數(shù)據(jù)表明，采用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲加固修復(fù)后，渠道運(yùn)行時(shí)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能達(dá)到原設(shè)計(jì)要求，且處于優(yōu)良運(yùn)行工況，防滲效果非常好。

4 結(jié)束語

復(fù)合土工膜作為一種新型的防滲材料，在渠道等水利防滲加固修復(fù)工程中具有非常良好的應(yīng)用前景。在渠道防滲施工中，應(yīng)根據(jù)工程區(qū)巖性、水文地質(zhì)等條件，合理選用設(shè)計(jì)方案，并嚴(yán)格監(jiān)控土工膜焊接和粘接質(zhì)量，避免施工中產(chǎn)生拉損、頂破等人為破壞或施工缺陷存在，確保工程具有良好的防滲性能。渠道經(jīng)復(fù)合土工膜防滲加固修復(fù)改造后，渠道的粗糙系數(shù)、流速、流量等技術(shù)指標(biāo)均得到有效改造，水損量大大降低，泥沙淤積程度也得到減輕，取得非常良好的防滲加固修復(fù)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]劉思鳴.復(fù)合土工膜施工要點(diǎn)與質(zhì)量控制[J].內(nèi)江科技，2009，30（10）：99-100.

[2]周 .復(fù)合土工膜防滲技術(shù)在全防滲水庫中的應(yīng)用[J].河南水利與南水北調(diào)，2014（16）：32-33.

作者簡介：張宇峰（1987-），男，河北張家口人，碩士，助教，主要從事水利水電建筑工程教學(xué)工作。