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渠道防渗工程技术第一章概述一、渠道防渗的意义1.从宏观上新农村建设、节水型社会、节水型农业2.从微观上渠道渗漏水量占渠系损失水量的绝大部分，一般占渠首引入水量的30%～50%，有的灌区高达60%～70%。渠系水量损失不仅降低了渠系水利用系数，减少了灌溉面积，浪费了宝贵的水资源，而且会引起地下水位上升，招致农田渍害。在有盐碱化威胁的地区，会引起土壤次生盐渍化。水量损失还会增加灌溉成本和农民的水费负担，降低灌溉效益。为了减少渠道输水损失，提高渠系水利用系数，一方面要加强渠系工程配套和维修养护，实行科学的水量调配，不断提高灌区管理工作水平；另一方面要采取防渗工程措施，减少渠道渗漏水量。二、渠道防渗工程作用1)减少渠道渗漏损失，节省灌溉用水量，更有效地利用水资源。2)提高渠床的抗冲能力，防止渠坡坍塌，增加渠床的稳定性。3)减小渠床糙率系数，加大渠道流速，提高渠道输水能力。4)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。5)防止渠道长草，减少泥沙淤积，节省工程维修费用。6)降低灌溉成本，提高灌溉效益。三渠道防渗技术的发展1．防渗新材料将进一步得到推广应用2．防渗渠道断面形式更趋合理3．渠道防渗工程防冻害措施日趋完善4．渠道防渗工程施工向机械化方向发展第二章防渗渠道设计一、基本资料1、水文气象、地质和地形条件2、建筑材料和施工条件3、其它资料二、设计原则及选择防渗技术措施应考虑的因素（一）设计原则1、渠道防渗工程设计和施工，应严格执行国家规定的基本建设程序，并与渠道其它工程项目同步进行。2、渠道防渗工程应贯彻因地制宜、就地取材的原则。3、渠道防渗工程设计，应通过工程地质勘测，查清渠基床的工程地质和水文地质条件，并掌握渠道的基本情况、收集有关技术资料，通过论证，达到技术先进、经济合理、经久耐用、运用安全、管理方便。4、渠道防渗工程建设应满足防渗设计要求，保证施工质量。5、渠道防渗工程宜采用先进技术进行渗漏、变形和冻胀等测验，取得工程运用成果。6、渠道防渗工程应加强管理，保证设计使用年限，提高效益。7、渠道防渗工程建设和管理除应执行规范外，还应符合家现行有关标准的规定。(二）选择防渗技术措施应考虑的因素1.气候条件2.地形条件3.沿渠土质4.地下水位5.土地利用6.防渗标准7.使用年限8.材料、设备、劳动力等情况9.管理维护10.工程费用三、防渗渠道的断面设计(一）流量计算渠道起始断面流量应为渠道末端断面流量与渠道的渗漏损失流量之和Qu=Qd+qq=ε0ε′KQd1-mL/100（二）防渗渠道断面形式的选择（三）设计参数的确定1、边坡系数2、糙率3、不冲不淤流速4、超高5、伸缩缝间距及填缝材料6、砌筑缝及填缝材料7、堤顶宽度8、封顶（四）U型、弧形底梯形断面的设计1.U型断面Kr=r/H、弧形底梯形断面Kb=b/H的确定2.U型、弧形底梯形断面尺寸的确定以上各种断面设计一般均按明渠均匀流计算，计算公式为：式中：Q为渠道设计流量，m3/s；A为渠道过水断面面积，m2；C为谢才系数；i为渠道比降。第三章渠道防渗结构设计一、土料防渗结构设计土料防渗一般是指以粘性土、粘砂混合土、灰土、三合土和四合土等为防渗材料的防渗措施。（一）土料防渗的特点1、土料防渗的优点（１）有较好的防渗效果（２）（３）技术较简单，（４）造价低，投资少（５）2、土料防渗的缺点（１）（２）土料防渗层的抗冻性差（二）土料防渗配合比设计1．土料防渗最优含水量的确定灰土的最优含水量可以采用20%~30%；三合土、四合土的最优含水量可以采用15％～20％。土质轻的宜选用小值，土质重的宜选用大值。2.土料防渗配合比确定（1）灰土的配合比应根据石灰的质量、土的性质和工程要求选定。一般可采用石灰:土＝1:3～1:9。使用时，石灰用量还应根据石灰储放期的长短适量增减，其变动范围宜控制在±10%以内。（2）三合土的配合比一般采用石灰:土砂总重=1:4~1:9。其中土重宜为土砂总重的30％～60％；高液限粘质土，土重不宜超过土砂总重的50％。（3）四合土可在三合土配合比的基础上加入25％～35％的卵石或碎石。（4）粘砂混合土中，高液限粘质土与砂石合重之比宜为1:1。(三）土料防渗层厚度设计土料防渗层厚度应根据防渗要求通过试验确定。也可参考表3—3二、水泥土防渗结构设计（一）水泥土防渗的特点１、水泥土防渗的优点水泥土为土料、水泥和水拌和而成的材料。因其主要靠水泥与土料的胶结与硬化，故水泥土硬化的强度类似混凝土。水泥土防渗因施工方法不同分为干硬性的和塑性的两种。其主要优点如下。（１）料源丰富，可以就地取材。水泥土中土料占８０％～９０％。（２）防渗效果较高。水泥土防渗较土料防渗效果要好。一般可以减少渗漏量８０％～９０％。（３）技术较简单，容易为群众所掌握。（４）投资较少，造价较低。（５）可以利用现有的拌和机、碾压机等施工设备施工，能充分发挥现有设备的作用。2、水泥土防渗的主要缺点是水泥土早期的强度及抗冻性较差，因而，水泥土防渗宜用于气候和的无冻害地区。（二）水泥土防渗设计1、水泥土配合比确定水泥土配合比应通过试验确定，并应符合下列要求：（1）气候温和地区水泥土的抗冻等级不宜低于F12；抗压强度允许最小值应满足表3－4的要求；水泥用量宜为8%～12%。（2）水泥土的渗透系数不应大于1×10-6cm/s。（3）水泥土的含水率应按下列方法确定：干硬性水泥土用击实法或强度试验法确定。当土料为细粒土时，水泥土的含水率宜为12%～16%。塑性水泥土应按施工要求经过试验确定。当土料为微含细粒土砂和页岩风化料时，水泥土的含水率宜为20%～30%。当为细粒土时，水泥土的含水率宜为25%～35%。2、水泥土防渗结构的厚度设计水泥土防渗结构的厚度，宜采用8cm～10cm；小型渠道不应小于5cm。水泥土输水条件和渠道断面尺寸等因素确定，每块预制板的重量不宜超过50kg。耐久性要求高的明渠水泥土防渗结构，宜用塑性水泥土铺筑，表面用水泥砂浆、混凝土预制板、石板等材料作保护层。水泥土28d的抗压强度不应低于1.5MPa。三、砌石防渗结构设计（一)砌石防渗按结构形式分，有护面式、挡土墙式二种。按材料及砌筑方法分，有干砌卵石、干砌块石、浆砌料石、浆砌块石、浆砌石板等多种。设计时，可根据防渗要求、料源情况、投资以及施工技术条件等确定应采用的形式。１、砌石防渗的优点（１）（２）抗冲流速大，耐磨能力强（３）（４）具有较好的防渗效果（５）具有较强的稳定渠道作用故砌石防渗是我国采用最早、应用较广泛的渠道防渗措施。２、（１）砌石防渗不容易采用机械化施工，故施工质量较难控制。（２）砌石防渗不一定造价就低，应视条件而采用。(二）砌石防渗的技术要求（１）砌石防渗必须保证施工质量，从而保证其渗透系数不大于１×１０－6cm/s。（２）砌筑砂浆的抗压强度一般为５.０～７.５MPa，勾缝砂浆的抗压强度一般为１０～１５MPa。有抗冻要求的工程应采用较高强度的砂浆。小型浆砌石防渗渠道有采用水泥粘土、石灰粘土混合砂浆，甚至采用粘土砂浆砌筑的，但勾缝必须采用较高强度的水泥砂浆。（三）结构设计砌石防渗结构设计，应符合下列规定：1、浆砌料石、浆砌块石挡土墙式防渗结构的厚度，应根据使用要求确定。护面式防渗结构的厚度，浆砌料石宜采用15cm～25cm；浆砌块石宜采用20cm～30cm；浆砌石板的厚度不宜小于3cm（寒区浆砌石板厚度不宜小于4cm）。2、浆砌卵石、干砌卵石挂淤护面式防渗结构的厚度，应根据使用要求和当地料源情况确定，可采用15cm～30cm。3、干砌卵石挂淤渠道，可在砌体下面设置砂砾石垫层，或铺设复合土工膜料层。4、浆砌石板防渗层下，可铺厚度为2cm～3cm的砂料，或低标号水泥砂浆作垫层。5、对防渗要求高的大、中型渠道，可在砌石层下加铺粘土、三合土、塑性水泥土或塑膜层。6、护面式浆砌石防渗结构，可不设伸缩缝；软基上挡土墙式浆砌石防渗结构宜设沉陷缝，缝距可采用10m～15m。砌石防渗层与建筑物连接处，按伸缩缝结构要求处理。四、混凝土防渗结构设计(一)混凝土防渗的特点混凝土防渗就是用混凝土衬砌渠道，减小或防止渗漏损失。这是目前广泛采用（１）防渗效果好，一般能减少渗漏损失９０％～９５％以上。（３）糙率小，n=0.014～0.017，可减少沿程水头损失；允许流速大，一般为３～５m/s（５）适应性广泛其缺点是：混凝土衬砌板适应变形的能力差；在缺乏砂、石料的地区，造价较高。混凝土防渗是目前广泛采用的一种渠道防渗技术措施。（二）混凝土性能指标及配合比设计大中型渠道防渗工程混凝土的配合比应满足强度、抗渗、抗冻和和易性的设计要求，应按《水工混凝土试验规程》进行试验确定。小型渠道防渗工程混凝土的配合比可参照当地类似工程的经验采用。（三）防渗层设计混凝土防渗层的结构形式见图3—1。防渗层一般采用等厚板，当渠基有较大膨胀沉陷等变形时，大中型渠道宜采用楔形板、肋梁板、中部加厚板、П型板或空心板，小型渠道可采用U型或矩形槽。五、沥青混凝土防渗结构设计（一）沥青混凝土防渗的特点沥青混凝土是以沥青为胶结剂，与矿粉、矿物骨料（碎石或砾石和砂）经加热、拌合、压实而成的防渗材料。具有防渗效果好、柔性和粘附性好、适应变形能力强、老化不严重、造价较低、容易修补等优点，但也存在料源不足、施工工艺要求高、易被植物穿透等缺点。（二）沥青混凝土防渗的技术要求及配合比设计1．沥青混凝土防渗的技术要求（1）防渗层沥青混凝土。防渗层沥青混凝土要求孔隙率不大于4％，渗透系数不大于110－7cm/s，水稳定系数大于0.9，斜坡流淌值小于0.8cm，低温下不得开裂。（2）整平胶结层沥青混凝土。要求渗透系数不小于110－3cm/s，结构稳定性、水稳定性等与防渗层沥青混凝土相同。2．配合比设计（三）防渗体的结构设计1．防渗体的结构沥青混凝土防渗体的结构见图3—2。无整平胶结层的多用于土质渠基，有整平胶结层的多用于岩石渠基。防渗层要求结构密实，不透水性强。整平胶结层主要铺筑在岩石基面上。封闭层主要提高防渗效果，防止防渗层老化，多用沥青玛脂涂刷。2．防渗体的厚度一般为等厚断面，现浇时，厚度一般为5～6cm，大型渠道可采用8～10cm。有抗冻要求，渠坡防渗层也可采用上薄下厚的断面，一般坡顶5～6cm，坡底为8～10cm。预制时，一般厚度为5～8cm。配合比应根据通过试验或现场试铺筑确定。也可参照《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则》选用。一般防渗层沥青用量为6％～9％，整平胶结层为4％～6％。石料最大粒径不超过一次压实层厚度的1/3~1/2；整平胶结层石料的最大粒径不超过一次压实层厚度的1/2。六、膜料防渗结构设计膜料防渗是用不透水的土工织物来减小或防止渠道渗漏损失的技术措施。（一）膜料防渗的特点土工膜是一种薄型、连续、柔软的防渗材料。具有下列优点。（１）防渗性能好。只要正确设计，精心施工，就能达到最佳的防渗效果（２）（３）质轻，用量少，（４）施工简便，工期短（５）（６）造价低防渗膜料在运用中不可避免要产生老化，因而其耐久性成为普遍关注的问题。（二）膜料防渗工程设计膜料按材料可分为塑料类、合成橡胶类及沥青和环氧树脂类等。目前我国渠道防渗工程普遍采用聚乙烯和聚氯乙稀塑料薄膜，其次是沥青玻璃纤维布油毡，此外，复合土工膜等其它塑料，近几年也在采用。膜料包括土工膜、复合土工膜等，宜按下列原则选用：在寒冷和严寒地区，可优先采用聚乙烯膜；在芦苇等穿透性植物丛生地区，可优先采用聚氯乙烯膜。中、小型渠道宜用厚度为0.18mm～0.22mm的深色塑膜，或厚度为0.60mm～0.65mm玻璃纤维布机制的油毡。大型渠道宜用厚度为0.3mm～0.6mm的深色塑膜。特种土基，应结合基土处理情况采用厚度0.2mm～0.6mm的深色塑膜。有特殊要求的渠基,宜采用复合土工膜。用作过渡层的材料很多，在温暖地区可选用灰土或水泥土，在寒冷地区可选用砂浆。保护层的材料可根据当地材料来源、工程条件和要求、流速大小等因素选用。土、水泥土、砂砾、石料、混凝土等都可用作膜料