防滲透破壞技術(shù)在渠道內(nèi)坡襯砌中的應(yīng)用

羅正保

（湖南省水利水電科學(xué)研究所 長沙市 410007）

王 飚

（邵陽市水利水電勘測設(shè)計(jì)院 邵陽市 422000）

湖南省的大部分灌區(qū)渠道很多是傍山而建，存在較多的半挖半填高邊坡渠道，這類渠道是安全隱患最大的渠段，特別是座落于地下水豐富的軟土地基上的高邊坡渠道，垮塌事件常有發(fā)生，造成毀田、毀路、淹村等重大水患災(zāi)害。在該類渠道的整治實(shí)踐中，對填方渠堤內(nèi)坡采取防滲襯砌是必須的，問題是對挖方內(nèi)坡的處理比較棘手。因?yàn)槿绮蛔鞣罎B處理，則導(dǎo)致渠道水沿內(nèi)坡滲漏通道繞渠底滲漏，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致填方渠堤外坡腳滲透破壞、垮塌；如作防滲處理，則須設(shè)排水孔，以防內(nèi)坡地下水位高于渠內(nèi)水位時(shí)而對防滲體產(chǎn)生滲透坡壞。但常規(guī)的內(nèi)坡排水孔，當(dāng)渠內(nèi)水位高于內(nèi)坡地下水位時(shí)，則會造成渠道內(nèi)水通過排水孔滲漏，對填方堤外坡產(chǎn)生破壞。解決的辦法，理論上講，可在山坡與防滲襯砌面板間設(shè)置排水通道（體系）。但對渠道工程而言，因此類排水體系投資巨大而難以實(shí)施。因此，傳統(tǒng)的作法，仍是在澆筑貼山內(nèi)坡防滲面板時(shí)，設(shè)置排水孔，以防地下水對防滲面板的滲透破壞，但同時(shí)也留下了新的安全隱患。

1 渠道防滲減壓裝置的結(jié)構(gòu)原理及作用

高邊坡、半填半挖渠道主要存在這些特殊的滲透、滲漏問題：在輸水運(yùn)行期渠道水位高于地下水位時(shí)，當(dāng)設(shè)有排水孔，渠底不會產(chǎn)生浮托力，但渠道水沿排水孔向外滲漏,排水孔成了天然的漏水通道。這樣不但造成渠道水大量損失，而且很有可能造成滲透破壞，引起渠道滑坡。針對這種問題，湖南省水利水電科學(xué)研究所已開發(fā)出一種防滲減壓裝置，在省內(nèi)多處灌區(qū)渠道防滲工程中成功運(yùn)用，效果較好。

防滲減壓裝置工作原理是在輸水渠兩側(cè)渠坡的混凝土板下設(shè)集水暗管，然后每隔一段距離設(shè)置一個(gè)逆止式集水箱，當(dāng)?shù)叵滤哂谇?nèi)水位時(shí)，地下水通過集水暗管匯入集水箱，逆止式閥門開啟，經(jīng)出水管自流入輸水渠內(nèi)，從而減小渠道內(nèi)外水位差，達(dá)到減小滲透壓力的目的；反之，閥門關(guān)閉，防止渠道內(nèi)水外溢。為防止該段輸水渠渠底受承壓水揚(yáng)壓力破壞，在渠底中間設(shè)碎石盲溝一條，每隔一段距離設(shè)逆止式排水閥1個(gè)（防滲減壓器），以削減承壓水揚(yáng)壓力，避免渠底襯砌體破壞。

這種防滲減壓器的基本構(gòu)造是:在聚氯乙烯硬塑管內(nèi),安裝單向排水的逆止閥,管的兩端用土工織物封蓋,如圖1所示。通過一系列的現(xiàn)場試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用,普遍反映效果很好,其優(yōu)點(diǎn)是:保護(hù)了渠道防滲層及邊坡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；啟閉靈敏,止水效果好；造價(jià)低廉，使用壽命長；適用范圍廣，維護(hù)管理方便。

圖1 防滲減壓器的基本構(gòu)造

該裝置對已經(jīng)或正待襯砌的各種材料的渠道防滲層都適用,且可用于保護(hù)塘壩和涵（隧）洞的防滲層,擋土墻排水,滑坡體的排水固結(jié)等?！扒婪罎B減壓器”具有多種型號，可根據(jù)工程防滲要求選取。該裝置已獲得國家專利（專利申請?zhí)?91-212165，3）。

2 減壓器的安裝方法與要求

（1）安裝位置。

減壓器可以裝在原排水管內(nèi)、預(yù)留孔中、伸縮縫間、邊坡、渠底等位置。當(dāng)裝在靠山坡渠墻上時(shí)，安裝高度約距渠底25 cm左右，如裝在渠底板上，則以靠山坡的渠底邊線為宜。

（2）安裝密度控制。

減壓器的安裝密度應(yīng)綜合考慮工程所在地的地形條件，如山谷、山脊、陡坡段、渠道深淺、襯砌型式、施工先后順序及地下水豐富和程度等情況。同一級別的渠道的不同位置或同一工程的不同渠段，其地下水活動情況都有區(qū)別，減壓器的安裝密度也就不一致。由于相關(guān)因素甚多，參數(shù)復(fù)雜多變，宜通過工程經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

（3）積滲溝和砂坑的布置。

對于現(xiàn)澆混凝土渠道，應(yīng)在混凝土板下設(shè)置積滲溝排水，其尺寸為5 cm×5 cm（寬×深），內(nèi)填砂子或風(fēng)化骨料，排水積滲溝間距以（2~3）m為宜，并在各減壓器之間布置連接兩縱向積滲溝的橫向積滲溝。

對于用塑膜防滲的渠道，由于防滲層及護(hù)砌物不可能與渠背土體完全貼合，一般會有些空隙，則只需布置一條積滲溝；對于用柔氈材料防滲的渠道，因柔氈背面土工織物的自身導(dǎo)水作用，則無須修筑積滲溝。

為了提高減壓器的抗淤能力，應(yīng)在其對應(yīng)的渠背位置，布設(shè)約10 cm×10 cm×10 cm的砂坑，內(nèi)填洗凈的標(biāo)準(zhǔn)砂，砂子起著匯水積滲初步導(dǎo)濾的作用。對于用混凝土防滲的渠道，已經(jīng)襯砌的，可在伸縮縫間或其它相應(yīng)位置，鑿穿防滲層布設(shè)砂坑。如果是正在施工襯砌的，則應(yīng)將其布置在每塊混凝土板的中下部為宜。對于已經(jīng)用塑膜或柔氈襯砌的渠道，則應(yīng)在相應(yīng)位置剪一個(gè)內(nèi)徑約4 cm的小孔，并通過小孔構(gòu)筑砂坑。

（4）減壓器的安裝。

對于用混凝土防滲的渠道，減壓器安裝時(shí)，可預(yù)留Φ5 cm的孔洞，亦可施工襯砌同時(shí)進(jìn)行。梯形渠道減壓器與渠坡垂直，矩形渠道或涵（隧）洞邊，減壓器傾斜45°。

減壓器的長度比混凝土的厚度長1 cm，其下端插入砂坑3 cm左右，上端低于混凝土面約2 cm并用闊樹葉包扎，將刻有標(biāo)志的一側(cè)朝上，嵌固在混凝土中，再在距減壓器頂端約1 cm處用砂漿封蓋，于底部留一大約Φ2 cm的出水孔，見圖2。砂漿塊的作用是：避免減壓器頂端直接接受紫外線照射和輸水沖刷，并可防止人為破壞。

圖2 減壓器的安裝示意

對于用塑膜或柔氈防滲的渠道，減壓器的長度比護(hù)砌層厚度短1 cm。待襯護(hù)施工完成之后，在砂坑的相應(yīng)位置，洗凈風(fēng)干小孔處原塑膜或柔氈。再用膠將減壓器底端附著的塑膜或柔氈塊粘貼其上，減壓器插入砂坑長度約1 cm。

3 技術(shù)應(yīng)用情況

防滲減壓的排水裝置首先在雙牌灌區(qū)干渠防滲中進(jìn)行推廣。雙牌灌區(qū)原干渠基本上是右岸山高坡陡，土質(zhì)差，全是半挖半填型，滲漏相當(dāng)嚴(yán)重，常因滲漏引起管涌、滑坡、決口等事故，1994年以前出現(xiàn)的21起決堤事故全部在這類渠道上。通過混凝土襯砌防滲，在這類渠道上按要求全部安裝了防滲減壓器，在多次下雨和特大暴雨（3天降雨量達(dá)350 mm）之后，跟蹤觀測，只見地下水從孔口流出，其防滲襯砌層無開裂、鼓泡、掉塊等破壞現(xiàn)象，雨后又將減壓器取出來檢查，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好如初，證明減壓器起到了很好的排水作用。

雙牌灌區(qū)從1997年開始在混凝土襯砌渠道中全部安裝防滲減壓的排水裝置，其中在干渠桴江壩渠段魯家灣滑坡體擋土墻內(nèi)安設(shè)排水減壓裝置，共安裝排水減壓閥226個(gè)，全部都起到了應(yīng)有的作用，效果很好。經(jīng)過十多年的運(yùn)行，擋土墻沒有發(fā)生什么變化。春季雨水季節(jié)山坡地下水位高時(shí)，能將山坡滲水排出擋土墻體外；灌區(qū)運(yùn)行渠道有水時(shí)能有效阻止渠道水向外滲漏，控制渠水外排。此后該技術(shù)又應(yīng)用到大江邊等灌區(qū)，取得了很好的效果，表明該技術(shù)成果具有很好的實(shí)用性和先進(jìn)性。