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时间:2020-04-05
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1、续建配套节水改造工程渠道防渗抗冻胀技术浅析摘要:渠道防渗工程是减少渠道渗漏损失、节约灌溉用水量、增强渠道行水安全,提高渠道水的利用率的主要措施。在交口抽渭灌区水资源短缺的情况下,大力开展续建配套节水改造工程十分重要。关键词:渠道防渗;抗冻胀破坏;措施中图分类号:S277.7文献标识码:A文章编号:1674-0432(2011)-07-0269-21灌区概况陕西省交口抽渭灌区位于陕西省关中东部,是一个灌排并举的大型电力抽水灌区,东西长48.6km,南北宽31.9km,辖灌西安、渭南两市所辖的临潼、闫良、临渭、富平、蒲城和大荔六个县(区),设施灌溉面积126.2万亩,有效灌溉面积112.96万亩。
2、灌区共建有抽排水站31座,总装机容量29627kWo灌区建有总干渠1条,长度36.2km;分干渠4条,长度59.6km;支渠34条,长度256.4km。干、支渠已衬砌长度各为70.6km、166.8km,干支渠衬砌率为67.4%,原已衬砌渠道损坏长度40km,衬砌渠段损坏率为16.8%,干、支渠实际衬砌完好率为83.2%。灌区灌溉水利用系数长期徘徊在0.52左右,水资源浪费尤为严重。2渠道防渗的作用渠道防渗工程措施除了减少渠道渗漏损失、节省灌溉用水量、更有效地利用水资源外,还有以下作用:(1)提髙渠床的抗冲能力,防止渠坡坍塌,增强渠床的稳定性。(2)减小渠床糙率系数,加大渠道内水流流速,提高渠
3、道输水能力。(3)减少渠道渗漏对地下水的补给,有利于控制地下水位和防治土壤盐碱化及沼泽化。(4)防止渠道长草,减少泥沙淤积,节省工程维修费用。(5)降低灌溉成本,提髙灌溉效益。3渠道防渗工程的冻害及原因灌区渠道预制、现浇從属于刚性衬砌材料,抗压性强,但抗拉强度较低,不均匀变形和拉伸变形能力差。在冻胀力和热应力的作用下容易破坏,其破坏形式如下:(1)鼓胀及裂缝。冻胀裂缝多出现在灌区干支渠道尺寸较大的阴面现浇牲板上,裂缝一般出现在渠道坡脚1/4〜1/2范围内和渠底中部。当冬渠道行水时,多出现在水面附近的边坡上。形成原因是:当预制板板尺寸过大,不能适应温度收缩变形时,将温度应力造成纵向或横向裂缝。当
4、缝间止水材料不能适应低温变形时,将在分缝处发生开裂。(2)隆起架空。在地下水位较高的渠段,渠床基土距地下水近,冻胀量大,而渠顶冻胀量小,造成観衬砌板大幅度隆起架空。这种现象多出现在灌区干、支渠阴坡段坡脚或水面以上0.3〜1.0m边坡和渠底中部。(3)冻融滑塌。在灌区内多出现两种,一是由于冻胀隆起架空,使坡脚支撑受到破坏,衬砌板垫层失去稳定平衡,渠道基础融化时,上部板块顺坡向下滑移、错位,互相穿插。二是渠坡基土融化期的大面砌板塌落下滑,导致坡脚観板被推开,上部衬砌板滑落下滑。此现象多出现在干、支渠衬砌断采用多块板衬砌的面阴坡段。4防渗抗冻胀的措施根据冻害形成原因分析,防渗工程是否产生冻胀破坏、其
5、破坏程度大小,取决于土冻结时水分迁移和冻胀作用,而这些作用又和灌区改造渠系段的土质、土的含水量、负温度及工程结构等因素有关。因而,防治衬砌工程的冻害,要针对产生冻胀的因素,根据工程实地情况从渠系规划设计、渠基处理、基础排水、保温,以及衬砌的结构形式、材料、施工质量、管理维修等方面着手,全盘考虑。4.1灌区渠道防渗结构形式交口灌区干支渠防渗工程,结构形式主要有M7.5浆砌石、预制轻边坡板、现浇轻边坡版板、预制钢筋径多孔边坡板、U形论现浇等衬砌形式。(1)M7.5砌石渠道,按结构分为护面式和挡土墙式两种,按材料分为浆砌块石和浆砌石板等。灌区渠道采用浆砌块石护面式结构,多用于地下水位较高,地质条件较
6、差地渠系以及各抽水站前渠道段,优点是抗冻能力强,耐磨性能强,抗冲击流速大,对渠道边坡稳定起到较强作用。缺点是施工质量控制难度比较大,不易大面积采用机械化施工。(2)预制從边坡板现浇弧形底渠道,优点是施工工艺简单,工期较短;缺点是接缝多,板缝用水泥砂浆填充,受施工工艺及质量的影响,缝隙容易出现裂缝,渠水很容易由此缝隙渗入板下,增加基土含水量,遇到冬季极端气候,基土冻胀,接缝首先破坏,造成论板发生鼓胀、折裂、整体滑落等破坏现象。(3)预制钢筋论多孔板,它主要能起到保温作用,避免了基土冻胀对防渗工程的破坏,方便运输,施工工艺简单,工期较短。(4)现浇论板渠道,优点是施工缝少,整体性强,抗冻性强。缺点
7、是施工工艺要求高,工期长,不能满足交口灌区短时期集中连片改造要求。(5)U形衬砌渠道,上世纪90年代在交口灌区开始试用,目前已得到了广泛的应用。其主要优点是:①水力条件好,近似最佳水力断面,可减少衬砌工程量,输沙能力强,有利于高含沙引水;②在冻胀性和湿陷性地基上有一定的适应地基不均匀变形的能力;③渠口窄,节省土地,减少挖填方量;④整体性强,防渗效果优于梯形渠道;⑤便于机械化施工,可加快施工进度。4
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