永舒榆灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中的防滲技術(shù)

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 摘要: 本文詳細(xì)介紹了復(fù)合土工膜結(jié)合PP纖維混凝土在永舒榆灌區(qū)節(jié)水灌溉續(xù)建工程中的應(yīng)用及其防滲原理，在實(shí)踐中取得的較好效果
Abstract: this article introduced detailed that Complex Geomembrane and PP Fibre Concrete be used in the Seepage Prevention Project of Yongshuyu Irrigation System,and introduced the seepage  control principle.Get well effect in practice.
【關(guān)鍵詞】節(jié)水灌溉；渠道防滲;土工膜;PP纖維混凝土
【antistop】Seepage Prevention Project， Canal Seepage Protection， Complex Geomembrane，    PP Fibre Concrete
前言
永舒榆灌區(qū)位于吉林省中部，吉林市北部，第二松花江右岸，以第二松花江為水源，為吉林市唯一的無壩自流引水大型灌區(qū)。是全國重要商品糧基地。吉林省8大灌區(qū)之一，設(shè)計(jì)灌溉面積 2 41萬hm2，設(shè)計(jì)引用流量56m3/s。受益范圍涉及長春、吉林兩個(gè)地區(qū)的兩市一區(qū)共 7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、 62個(gè)行政村、1個(gè)國營農(nóng)場和1個(gè)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū) ,人口 1 5 3萬人 ,實(shí)際灌溉面積 1 733萬hm2 ,是吉林省的水稻主產(chǎn)區(qū)。灌區(qū)始建 1943年 ,先后經(jīng)歷了初建、興建、電灌、續(xù)建四個(gè)歷史階段 ,自投入運(yùn)行以來為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。但由于永舒榆灌區(qū)續(xù)建時(shí)是“邊設(shè)計(jì)、邊施工、邊運(yùn)行”的“三邊”工程 ,因此存在著許多亟待解決的問題。
永舒灌區(qū)地勢由南向西北傾斜，地面海拔高程在160m至173m之間，東西平均坡度為1/4000～1/6000，南北平均坡度1/200～1/1000，區(qū)域在大地構(gòu)造位置上處于新華夏系構(gòu)造體系，地貌單元為現(xiàn)代沖積、淤積、一級階地、二級階地、三級階地。渠系在現(xiàn)代沖積、淤積及一級階地地貌單元上。地層巖性為第四系松散堆積的壤土、淤積質(zhì)壤土、砂、砂礫卵石等。
永舒灌區(qū)地形屬河谷平原，區(qū)內(nèi)地下水按其成因類型及埋藏條件，主要為第四系松散巖類孔隙水，漫灘地下水以潛水為主，局部具微承壓性，階地地下水以承壓水為主，承壓水水頭較低，局部為潛水。地下水位一般在1～3m之間，水位變化受季節(jié)性及人工調(diào)節(jié)明顯。地下水化學(xué)類型以HCO3-SO4-Ca-Na型水為主，一般水質(zhì)較好，無色、無味、可飲用。
工程區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季干旱少雨，夏季炎熱，秋季涼爽，冬季漫長寒冷。年平均氣溫3.50C，最高氣溫36.60C，最低氣溫達(dá)-420C，無霜期在110天～142天，初霜在9月中旬，終霜在5月中旬，全年日照2400至2500小時(shí)。最大凍土深1.7m，多年平均降水量600-750mm，年平均蒸發(fā)量1421mm，灌溉期蒸發(fā)量581.03mm。
該灌區(qū)建于日偽時(shí)期，開發(fā)年代較久。建國后雖經(jīng)多次維修改造，但目前灌區(qū)建設(shè)仍不適應(yīng)于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，主要是：工程不配套、骨干渠系建筑物工程配套率僅為42%～88%；現(xiàn)有工程年久失修，骨干工程完好率僅為25%～67%；干支斗農(nóng)渠道幾乎沒有防滲措施，田間節(jié)水工程建設(shè)滯后，灌溉水跑冒滴漏嚴(yán)重；渠系水的利用系數(shù)僅為0.47～0.68，田間水利用系數(shù)僅為0.88～0.95，灌溉水利用系數(shù)僅為0.42～0.65；水分生產(chǎn)率低，單位面積用水量高，影響了灌區(qū)設(shè)計(jì)效益的發(fā)揮。在吉林省進(jìn)行大型灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造顯得尤為必要。近年來，國家對該灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造建設(shè)給予了扶持和投資，調(diào)動(dòng)了地方政府和群眾對灌區(qū)建設(shè)的積極性，有效地推動(dòng)了以節(jié)水增效為中心，以提高水的利用率、水分生產(chǎn)率為重點(diǎn)的大型灌區(qū)建設(shè)步伐，促進(jìn)了灌區(qū)灌溉事業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)民增產(chǎn)增收，促進(jìn)了該灌區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。
在灌區(qū)實(shí)施節(jié)水灌溉設(shè)施配套建設(shè)中，為減少滲漏的渠道襯砌是比重比較大的一項(xiàng)建設(shè)內(nèi)容。
灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造工程項(xiàng)目建設(shè)卓有成效
從國家開展大型灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造工程項(xiàng)目建設(shè)工作以來，永舒榆灌區(qū)節(jié)水項(xiàng)目的實(shí)施，較好地完成了灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造工程建設(shè)計(jì)劃任務(wù)，增強(qiáng)了該灌區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施功能。
（一）灌區(qū)工程狀況得到明顯改善
由于近幾年對工程不斷地進(jìn)行維修、配套和改造，使該灌區(qū)的主要病險(xiǎn)工程得到了整治，亟待配套的工程得到了配套，工程狀況和灌溉供水條件得到了一定的改善，大型灌區(qū)工程配套率和完好率都有了提高。渠道防滲工程使灌區(qū)的渠道輸水能力大大增強(qiáng)，確保了灌溉范圍內(nèi)水田灌溉面積的穩(wěn)步發(fā)展。
（二）續(xù)建配套節(jié)水改造項(xiàng)目效益顯著
續(xù)建配套節(jié)水改造項(xiàng)目的實(shí)施，帶來了非常明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。具體表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：
1、通過對灌區(qū)工程的配套、改造和渠道防滲襯砌，減少了灌溉用水的跑、冒、滴、漏，提高了水的灌溉水利用系數(shù)，也縮短了各灌區(qū)的灌溉周期（灌溉周期縮短了3天），為下游城市生活、工業(yè)用水和生態(tài)環(huán)境用水提供了一定的水資源保障。
2、通過對灌區(qū)渠首工程改造（抽水站、攔河閘），提高了灌溉引水能力，既緩解了灌溉期間用水緊張的局面，又促進(jìn)了灌區(qū)水田的開發(fā)和老水田的改造，糧食產(chǎn)量明顯提高。極大地拉動(dòng)了地方經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。
3、節(jié)約了大量能源，降低了農(nóng)民生產(chǎn)成本，促進(jìn)了農(nóng)民增產(chǎn)增收。
4、灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造項(xiàng)目使周邊生態(tài)環(huán)境得到了改善。
防滲原理及施工工藝
在水利工程中，采用的防滲措施是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐步多樣化起來的，相關(guān)的防滲材料由單一的粘土類，進(jìn)而演變成水泥、瀝青、橡膠、高分子聚合物等多樣化的工業(yè)產(chǎn)品。土工合成材料的出現(xiàn)，又使得土工膜這一新穎的防滲材料受到了工程設(shè)計(jì)和施工的青睞。
該灌區(qū)多年來渠道襯砌采用的防滲措施就是以復(fù)合土工膜加pp纖維混凝土板來實(shí)現(xiàn)防滲目的的。
聚丙烯纖維又稱為工程纖維、混凝土纖維、抗裂纖維、防裂纖維或合成纖維,是一種以聚丙烯為主要原料,以獨(dú)特生產(chǎn)工藝制造而成的高強(qiáng)度束狀單絲纖維.加入混凝土或砂漿中可有效的控制混凝土（砂漿）固塑性收縮、干縮、溫度變化等因素引起的微裂縫,防止及抑止裂縫的形成及發(fā)展,大大改善混凝土的阻裂抗?jié)B性能,抗沖擊及抗震能力,廣泛的應(yīng)用于地下工程防水,工業(yè)民用建筑工程的屋面、墻體、地坪、水池、地下室等,以及道路和橋梁工程中。
復(fù)合土工膜，是以塑料薄膜作為防滲基材，與無紡布復(fù)合而成的土工防滲材料，它的防滲性能主要取決于塑料薄膜的防滲性能。目前，國內(nèi)外防滲應(yīng)用的塑料薄膜，主要有聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE），它們是一種高分子化學(xué)柔性材料，比重較小，延伸性較強(qiáng)，適應(yīng)變形能力高，。耐腐蝕，耐低溫，抗凍性能好。其主要機(jī)理是以塑料薄膜的不透水性隔斷土壩漏水通道，以其較大的抗拉強(qiáng)度和延伸率承受水壓和適應(yīng)壩體變形；而無紡布亦是一種高分子短纖維化學(xué)材料，通過針刺或熱粘成形，具有較高的抗拉強(qiáng)度和延伸性，它與塑料薄膜結(jié)合后，不僅增大了塑料薄膜的抗拉強(qiáng)度和抗穿刺能力，而且由于無紡布表面粗糙，增大了接觸面的摩擦系數(shù)，有利于復(fù)合土工膜及保護(hù)層的穩(wěn)定。同時(shí)，它們對細(xì)菌和化學(xué)作用有較好的耐侵蝕性，不怕酸、堿、鹽類的侵蝕。
復(fù)合土工膜的使用年限問題，主要是由塑料薄膜是否失去防滲隔水作用而定。據(jù)蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水工用的厚度為0.2m的加穩(wěn)定劑的復(fù)合土工膜，在清水條件下工作年限可達(dá)40~50年，在污水條件下工作年限為30~40年。因此復(fù)合土工膜的使用年限足以滿足一般工程防滲要求的使用年限。
目前，國內(nèi)生產(chǎn)土工膜有一布一膜，一布二膜，二布一膜，二布二膜及多布多膜等。型號有200g/m2~1000g/m2等
該灌區(qū)多年來渠道襯砌采用的為山東淄博產(chǎn)的防滲復(fù)合土工膜，技術(shù)指標(biāo)：型號和規(guī)格為：WCD——1型二布一膜的復(fù)合土工膜，其規(guī)格為300g/m2，。
幅寬4m~5m，抗穿刺強(qiáng)度高，摩擦系數(shù)大
耐老化性能好，適應(yīng)環(huán)境溫度范圍大，優(yōu)良的抗排水性能
主要技術(shù)指標(biāo)：斷裂強(qiáng)度KN/m 5 75 ，CBR頂破強(qiáng)力KN 11 縱橫向，撕破強(qiáng)力KN 0.15 縱橫向
渠道未襯砌時(shí)，一般是土質(zhì)渠道，多含有腐殖質(zhì)，易滋生雜草灌木，樹根也易扎入，鼠類、蟻類繁衍，容易挖洞貫穿堤防，常謂千里之堤，毀于蟻穴，便是說這類土堤。以上的原因，使得在實(shí)際中，土質(zhì)堤防渠道滲漏十分嚴(yán)重，甚至還有局部被沖刷決口，渠道缺失，無法進(jìn)行輸水到田。
在修整完渠道底、邊坡和堤頂后，鋪設(shè)復(fù)合土工膜，在土工膜上現(xiàn)澆pp纖維混凝土，使輸水?dāng)嗝娉蔀榛炷翑嗝?，解決了空隙洞穴的問題，解決了沖刷的問題，解決了滲漏系數(shù)較大的問題。渠道基面處理
基面欠方時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行土方填筑，首先前應(yīng)對填筑部位的基礎(chǔ)進(jìn)行清理和排水，清除填筑區(qū)內(nèi)的樹皮、草根、垃圾以及其他不合格物。填筑土料嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求，作業(yè)面分層統(tǒng)一鋪土，統(tǒng)一碾壓。采用推土機(jī)碾壓，人工夯實(shí)邊坡，并做出坡頂和坡底邊線。機(jī)械碾壓不到的部位，應(yīng)以人工夯實(shí)，填筑的土料要符合設(shè)計(jì)要求。
土方回填料確定后，需要在料場進(jìn)行取樣，抽取的土樣應(yīng)具有代表性，包括使用范圍內(nèi)的各個(gè)土層和性狀的土。土樣抽取后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，確定最優(yōu)含水率下的最大干密度。并保證滿足設(shè)計(jì)壓實(shí)度要求，同時(shí)確定最優(yōu)含水率。
基面一定在按設(shè)計(jì)要求清理好，這是確保防滲效果的關(guān)鍵，特別是對尖石、樹根等雜物要徹底清除干凈，基面不允許有局部凹凸現(xiàn)象，清理好的基面要用夯錘或夯板夯緊，使之密實(shí)平整。
土方回填時(shí)，根據(jù)土料最佳含水量、攤鋪厚度、碾壓及夯實(shí)遍數(shù)，對填筑過程進(jìn)行嚴(yán)格控制。鋪土?xí)r，對邊坡處要進(jìn)行開蹬處理，開蹬寬度按開挖邊坡系數(shù)和鋪土厚度計(jì)算確定。鋪土厚度不允許超出經(jīng)試驗(yàn)確定的鋪土厚度。壓路機(jī)碾壓采用進(jìn)退錯(cuò)距法，碾跡搭接寬度應(yīng)大于10cm。人工夯實(shí)按每層20cm一次性達(dá)到要求向前推進(jìn)，在回填鋪土及碾壓和夯實(shí)時(shí)，其推進(jìn)方向與軸線平行。人工夯實(shí)與碾壓結(jié)合處其重疊部位不應(yīng)小于0.5m。對于碾壓中出現(xiàn)的漏壓及欠壓部位以及碾壓不到位的死角均采用人工夯實(shí)方法進(jìn)行補(bǔ)救。分段碾壓時(shí)接茬處應(yīng)作成大于1：3的斜坡，碾壓時(shí)碾跡應(yīng)重疊0.5m，上下層錯(cuò)縫距離不應(yīng)小于1m。在降雨前應(yīng)及時(shí)壓實(shí)作業(yè)面表層松土，并將作業(yè)面作成拱面或坡面以利排水，雨后應(yīng)晾曬或?qū)μ钔撩娴挠倌嗲宄?，合格?a href="http://keekorok-lodge.com/jinxiao/fangke/" target="_blank">方可繼續(xù)填筑。
復(fù)合土工膜鋪設(shè)
防滲膜進(jìn)場時(shí)要檢查產(chǎn)品出廠合格證，且各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均應(yīng)達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，進(jìn)場后要將其放置在干燥、避光處。鋪設(shè)前應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢，合格后方可使用。渠道表面處理檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行鋪設(shè)。膜與膜之間及膜與基面之間要壓平貼緊，但不宜將膜拉得過緊，應(yīng)留有一定的寬松度，以適應(yīng)不均勻沉陷變形，因?yàn)橥凉つけ容^薄且很輕，鋪好以后，在未鋪好保護(hù)層以前，極易被風(fēng)吹動(dòng)，所以一次鋪膜面積不宜達(dá)大，不能在膜底留有氣泡防滲膜連接采用熱元件法焊接，焊接疊合寬度為5㎝。焊接后，兩面土工布搭接后縫合，鋪設(shè)時(shí)縱向自下游側(cè)開始依次向上游側(cè)平展鋪設(shè)，避免防滲膜打皺，上游側(cè)防滲膜搭接在下游側(cè)防滲膜上。橫向自堤腳依次向堤頂鋪設(shè)，方法同縱向。已鋪防滲膜上的破孔應(yīng)及時(shí)粘補(bǔ)，粘貼膜大小應(yīng)超出破孔邊緣10-20㎝。鋪設(shè)完成后及時(shí)進(jìn)行砼澆筑。
該灌區(qū)渠道防滲襯砌設(shè)計(jì)pp纖維混凝土板厚度在50mm左右，采用瀝青木板伸縮縫現(xiàn)澆工藝。
現(xiàn)澆PP纖維砼，采用瀝青木板進(jìn)行分塊澆筑。砼攪拌時(shí)，先將纖維先撒入符合設(shè)計(jì)水灰比的水（使用減水劑的水量）中浸泡，攪拌均勻后，使程懸浮狀，在攪拌機(jī)攪拌水泥與砂卵石料時(shí)倒入共同拌制，要保證PP纖維在砼中分布均勻。拌制混凝土需要較低水灰比，較小塌落度，卵石最大粒徑小于20mm，為防止攪拌好的纖維砼在運(yùn)輸至作業(yè)面的過程中產(chǎn)生灰漿離析，澆筑前應(yīng)進(jìn)行必要的人工拌和。振搗采用小型手持式平板振搗器，振搗后的PP纖維砼表面應(yīng)平整，并有均勻的灰漿泛出。然后將表面抹平。養(yǎng)生不少于7天，每天灑水4遍，使纖維砼體在養(yǎng)生期保持濕潤。
結(jié)語
經(jīng)過工程運(yùn)行，該方案成熟，防滲節(jié)水效果明顯，有效的起到了節(jié)水灌溉的需要。
參考文獻(xiàn)：
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