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摘要：砼衬砌渠道产生破坏的原因较多，防治砼破坏对渠道防渗、防止水毁事故发生十分重要。
关键词：砼破坏原因防治
一、 综合说明
1、前言
大通县石山泵站灌区位于大通县桥头镇东南的原元朔地区，始建于1968年，设计灌溉面积1．65万亩，承担着大通县桥头镇、长宁镇及石山乡的12个行政村的农业灌溉任务。石山泵站灌区自兴建投入运行以来，对当地农业生产和增加农民收入起到了巨大的推动作用，发挥着积极的效益。
石山泵站灌区干渠6+750～12+290段地处易滑坡地段，土质为粘性红红土，该处渠段位于山坡上，山体泉水、渗流水颇多，渗漏、塌方、滑坡等问题频繁出现。多年来，石山泵站管理所在辖区干、支渠险段的处理过程中逐渐积累了一些好的、值得推广的经验与做法，尤其是在应对砼衬砌渠道破坏等方面做了一些新的探索。现就分析石山泵站灌区砼衬砌渠道产生破坏的原因及施工衬砌方法，提出近年来在水利施工过程中总结的几种防治措施，以供大家共同探讨。
2、砼衬砌渠道的优点
本文所指砼是仅用砂浆、水泥和水按一定的配合比经搅拌而得的，俗称“素砼”。
砼渠道衬砌是提高水利系数、节约用水、控制渠道渗漏及预防水毁事故发生的一种有效的途径。经过衬砌的渠道防渗性能好、耐久性好、强度高，过水能力明显增强，边坡粗糙率减小，使用寿命也相应增加，适应性广泛。
二、砼衬砌渠道产生破坏的主要形式
砼衬砌渠道虽然有上述许多优点，但是由于当地土质、环境及气候、管理等方面的原因，渠道中已衬砌的砼会产生破坏。
1、冻胀破坏
由于各种原因引起的冻胀会使已经衬砌的渠道发生形变，产生裂缝、鼓胀等各种形式的破坏。
2、断裂破坏
渠基由于水压产生不均匀沉降，渠底板会产生横向裂缝，甚至断裂。。
3、汽蚀破坏
汽蚀破坏会剥蚀已经衬砌的砼表面，使之粗糙，从而使糙率增大，降低过水能力，严重的汽蚀破坏甚至可能导致大面积砼表皮的剥离，影响渠道整体运行。
三、 砼衬砌渠道产生破坏的主要原因
1、冻胀破坏产生的原因
随着现浇砼衬砌渠道使用年限的增加，渠道的防渗效果随之降低，而石山泵站灌区干渠6+750～12+290地段处于易滑坡和地下水、渗流泉水较多的地段，渠基土质含水量较大，已经达到饱和状态。渠道因为冬季灌溉、水力发电等原因，停水前后平均气温降至0℃左右，导致土体内的水份尚未完全下渗迁移而基土表层已经开始冻结。这种冻结直接造成了砼衬砌渠道产生不均匀分布的冻胀破坏。在这种破坏中，挖方较深、地下水较多、渗流泉水水位较高的渠段被破坏的相对严重一些，渠底、渠坡面下方和背阳渠段的冻胀破坏也相应地比较严重。
2、断裂破坏产生的主要原因
这种种形式的破坏是由于在衬砌渠道时草率施工，对挖方深、地下水较多的地段的淤泥、腐土未做清理或其它形式的处理，也没有对生活垃圾、石块等到废弃物进行安全清理，渠基填筑夯实未达到设计密实度。这种极不规范的施工状态下实施的工程，必然导致渠基因夯实密实度不均勻。通水时渠基受力不均导致剪力不均而造成砼衬砌渠道底部变形、断裂。
3、汽蚀破坏的产生原因
水流在流动时产生的空泡，在水中的高压位置，空泡就突然溃灭，砼衬砌表面受到这种水流内部压力降低的作用，会出现变形，这种变形表现为对砼的剥蚀，产生蜂窝麻面，甚至表皮脱落。
四、 防治措施
4．1．冻胀破坏的防治措施
根据不同的地质、气候以及施工条件，在衬砌渠道过程中，对砼的防冻主要采取以下措施。
4．1．1采取垫层法
在施工过程中，要视其具体情况而分别采用以下三种措施防冻：换填砂砾石法、换填三合土法以及铺设土工膜法。
换填砂砾石法。具体的做法是完全清除原渠道内的旧的基土（包括因渗漏而导致的淤泥等杂物），根据渠道阴面、阳面而采用不同厚度的砂砾石垫层，一般设计厚度为20～40CM，通常铺设25CM左右即可。砂砾石粒径控制在5～30MM左右，要填筑尽量不含泥沙的砾石。这种做法的防冻作用是显而易见的，当垫层下的基土表层开始冻结而产生张力的时候，砾石在位移的过程中将这般冻胀力传递到砾石空间的间隙当中，从而使这股冻胀力消于无形，而不会传递到砼衬砌层上，也就有效地防止了基土变形和砼冻胀。
4．1．2换填三合土法
土含水量较大而地下水水位相对较低、地下水和渗流水基本没有或较少的渠段，我们通常的做法是按当地的冻结深度把这部分渠段的冻结性基土换成非冻胀性材料，即“三合土”。所谓“三合土”，是指用黄土、白灰、砂子按比例拌好后夯实而成的密实度很高的非冻胀性土，在施工资金允许的情况下用造价相对高一些的红土与碾压碎石夯实的“二合土”换基做垫层防冻效果更佳。需要强调的一点是在置换材料与原基土之间应铺设反滤层隔离，使渠内的少量渗水能顺利地从换填材料经反滤层排出。
4．1．3铺设土工膜法
土工膜是由一层防水极好的土工布（150g／㎡）和若干层0．2mm聚乙烯防渗膜复合而成的防渗材料，有一布一膜和一布几膜之分。在施工条件允许的情况下通常采用较为节省资金的一布一膜土工膜。土工膜质轻、适应变形能力较强、防渗性好、造价低，有很好的耐腐蚀性。
加铺土工膜的主要目的是降低渠道的渗漏损失，而渗漏水是导致砼衬砌发生冻胀的主要原因之一。在渠道基土为含水量较高的土质、而砼又因表面剥蚀或后期保养的不到位产生裂缝时不致使少量的渠内渗水排入渠基造成渠基土壤含水过高、在冬季出现较为严重的冻胀。在发生冻胀事故较严重的渠段可以在土工膜上方拍一层5～8㎝厚的土，然后在土上再加铺砂砾石，最后进行砼衬砌的方法防冻。
在使用土工膜时需要特别强调的是须铺设土工膜渠道断面的平整性，渠道断面粗平后，要进行人工精削，最后用检尺刮平，绝对不允许出现有尖刺的杂物或者石块等以免锐物刺穿土工膜导致防渗局部失效酿成隐患。在土工膜上方加垫砂砾时也必须得保证土工膜与砂砾中间的土层厚度至少要大于砂砾垫层中砂砾的最大粒径。土工膜的铺设根据防渗要求通常使用全铺式，即两边渠坡、渠底三面铺，边坡的铺膜高度应该高于设计水位线。这种铺设形式适用于两侧边坡稳定的梯形断面渠道。在进行土工膜铺设时要做好接缝的搭接处理。搭接时顺水流方向和垂直水流方向搭接长度均不小于30㎝，并进行3次折叠式搭接。顺水流方向搭接时，在施工现场，由技术人员用焊接机提前焊接好；垂直水流方向搭接时由技术人员在渠坡上现场焊接。焊接时，两条焊焊缝不能有漏焊、烧点、气泡等，如果有这种情况发生，要及时进行补焊。
4．1．4截留、切断基土水的补给源法
根据地形在不影响渠道安全运行及田地灌溉的情况下，地下水位较高的渠段可以适当地建一些明沟或暗沟，用以截留、切断渠段基土水的补给源。最好将截留的水通过其他形式的排水方法排掉，譬如直接将明沟通到附近的排洪沟等方法。截断了渠道基土垢含水补给源就有效地防止了基土冻胀而导致的衬砌砼的冻胀破坏。
另外，还可以用在道两侧种植树木的方法防冻。树木的根系呈网状盘结分布，可使渠段基土成为非冻胀性纤维土。同时，树木根须还可以大量吸收土体中的水份，降低基土的含水量，能起到很好的防冻胀效果。而且，植树造林对自然植被恢复，防风、防沙等方面也有重大贡献，美化了环境又为水管单位创造经济效益。
4.2断裂破坏的防治措施
处理砼衬砌渠道断裂，主要有以下措施：
4.2.1小构件砼预制板衬砌法
所谓小构件砼预制板即根据所需衬砌渠道边坡的长度分成若干段预制的小型砼。因为对梯形渠边坡的现浇强度在现场施工时很难掌握，而达不到砼设计强度要求也就是在运行过程中产生裂缝的原因之一。因此，预制小构件砼板，可以在平整衬砌渠道断面的同时进行，或在供水施工期，这种方法在寒冷地区相当适用。因为寒冷地区麦收季节较晚，而农灌渠系建筑物的新建维修在麦收过后才能进行。如果等到处理好渠基断面再现浇衬砌，无疑需要较长工期，那么对施工技术有了新的要求，比如防冻等。相对现浇而言，铺设小构件砼板缩短了施工期，更重要的是预制板的设计施工强度比在梯形坡面上现浇砼更容易达到，而且，易于施工。当然，相比大面积现浇砼衬砌而言，小构件铺设多为勾缝工作，对勾缝的处理要做严格要求。缝宽4-5厘米，填筑C20细沙砼，填筑捣实，表面压光，一般板缝不允许高出预制构件表面，以面影响过水能力。小构件砼衬砌，裂缝只能出现在板缝中间，而板缝处理相对容易。
4.2.2其它方法
1、选线时渠基远离地下水（远离冻土层厚度）。
2、渠道衬砌时选择反弧U型断面。
3、在管理上，最后一次灌溉应在结冰前，春灌也不能太早。
砼衬砌出现断裂，除了地基影响外，还有具体的施工当中的质量问题，如水泥、砂料、拌和水质等材料不符合要求，砼是否按设计合理进行浇筑，厚度是否达到要求，以及后期的保养工作是否达标等。
五、结语
“水利是农业的命脉”，安全供水、保持稳定对农业生产影响很大，分析并解决渠道的冻胀问题，对构建和谐灌区，建立人水和谐的新型节水型、服务型灌区有着十分重要的意义。
关键词：砼破坏原因防治
一、 综合说明
1、前言
大通县石山泵站灌区位于大通县桥头镇东南的原元朔地区，始建于1968年，设计灌溉面积1．65万亩，承担着大通县桥头镇、长宁镇及石山乡的12个行政村的农业灌溉任务。石山泵站灌区自兴建投入运行以来，对当地农业生产和增加农民收入起到了巨大的推动作用，发挥着积极的效益。
石山泵站灌区干渠6+750～12+290段地处易滑坡地段，土质为粘性红红土，该处渠段位于山坡上，山体泉水、渗流水颇多，渗漏、塌方、滑坡等问题频繁出现。多年来，石山泵站管理所在辖区干、支渠险段的处理过程中逐渐积累了一些好的、值得推广的经验与做法，尤其是在应对砼衬砌渠道破坏等方面做了一些新的探索。现就分析石山泵站灌区砼衬砌渠道产生破坏的原因及施工衬砌方法，提出近年来在水利施工过程中总结的几种防治措施，以供大家共同探讨。
2、砼衬砌渠道的优点
本文所指砼是仅用砂浆、水泥和水按一定的配合比经搅拌而得的，俗称“素砼”。
砼渠道衬砌是提高水利系数、节约用水、控制渠道渗漏及预防水毁事故发生的一种有效的途径。经过衬砌的渠道防渗性能好、耐久性好、强度高，过水能力明显增强，边坡粗糙率减小，使用寿命也相应增加，适应性广泛。
二、砼衬砌渠道产生破坏的主要形式
砼衬砌渠道虽然有上述许多优点，但是由于当地土质、环境及气候、管理等方面的原因，渠道中已衬砌的砼会产生破坏。
1、冻胀破坏
由于各种原因引起的冻胀会使已经衬砌的渠道发生形变，产生裂缝、鼓胀等各种形式的破坏。
2、断裂破坏
渠基由于水压产生不均匀沉降，渠底板会产生横向裂缝，甚至断裂。。
3、汽蚀破坏
汽蚀破坏会剥蚀已经衬砌的砼表面，使之粗糙，从而使糙率增大，降低过水能力，严重的汽蚀破坏甚至可能导致大面积砼表皮的剥离，影响渠道整体运行。
三、 砼衬砌渠道产生破坏的主要原因
1、冻胀破坏产生的原因
随着现浇砼衬砌渠道使用年限的增加，渠道的防渗效果随之降低，而石山泵站灌区干渠6+750～12+290地段处于易滑坡和地下水、渗流泉水较多的地段，渠基土质含水量较大，已经达到饱和状态。渠道因为冬季灌溉、水力发电等原因，停水前后平均气温降至0℃左右，导致土体内的水份尚未完全下渗迁移而基土表层已经开始冻结。这种冻结直接造成了砼衬砌渠道产生不均匀分布的冻胀破坏。在这种破坏中，挖方较深、地下水较多、渗流泉水水位较高的渠段被破坏的相对严重一些，渠底、渠坡面下方和背阳渠段的冻胀破坏也相应地比较严重。
2、断裂破坏产生的主要原因
这种种形式的破坏是由于在衬砌渠道时草率施工，对挖方深、地下水较多的地段的淤泥、腐土未做清理或其它形式的处理，也没有对生活垃圾、石块等到废弃物进行安全清理，渠基填筑夯实未达到设计密实度。这种极不规范的施工状态下实施的工程，必然导致渠基因夯实密实度不均勻。通水时渠基受力不均导致剪力不均而造成砼衬砌渠道底部变形、断裂。
3、汽蚀破坏的产生原因
水流在流动时产生的空泡，在水中的高压位置，空泡就突然溃灭，砼衬砌表面受到这种水流内部压力降低的作用，会出现变形，这种变形表现为对砼的剥蚀，产生蜂窝麻面，甚至表皮脱落。
四、 防治措施
4．1．冻胀破坏的防治措施
根据不同的地质、气候以及施工条件，在衬砌渠道过程中，对砼的防冻主要采取以下措施。
4．1．1采取垫层法
在施工过程中，要视其具体情况而分别采用以下三种措施防冻：换填砂砾石法、换填三合土法以及铺设土工膜法。
换填砂砾石法。具体的做法是完全清除原渠道内的旧的基土（包括因渗漏而导致的淤泥等杂物），根据渠道阴面、阳面而采用不同厚度的砂砾石垫层，一般设计厚度为20～40CM，通常铺设25CM左右即可。砂砾石粒径控制在5～30MM左右，要填筑尽量不含泥沙的砾石。这种做法的防冻作用是显而易见的，当垫层下的基土表层开始冻结而产生张力的时候，砾石在位移的过程中将这般冻胀力传递到砾石空间的间隙当中，从而使这股冻胀力消于无形，而不会传递到砼衬砌层上，也就有效地防止了基土变形和砼冻胀。
4．1．2换填三合土法
土含水量较大而地下水水位相对较低、地下水和渗流水基本没有或较少的渠段，我们通常的做法是按当地的冻结深度把这部分渠段的冻结性基土换成非冻胀性材料，即“三合土”。所谓“三合土”，是指用黄土、白灰、砂子按比例拌好后夯实而成的密实度很高的非冻胀性土，在施工资金允许的情况下用造价相对高一些的红土与碾压碎石夯实的“二合土”换基做垫层防冻效果更佳。需要强调的一点是在置换材料与原基土之间应铺设反滤层隔离，使渠内的少量渗水能顺利地从换填材料经反滤层排出。
4．1．3铺设土工膜法
土工膜是由一层防水极好的土工布（150g／㎡）和若干层0．2mm聚乙烯防渗膜复合而成的防渗材料，有一布一膜和一布几膜之分。在施工条件允许的情况下通常采用较为节省资金的一布一膜土工膜。土工膜质轻、适应变形能力较强、防渗性好、造价低，有很好的耐腐蚀性。
加铺土工膜的主要目的是降低渠道的渗漏损失，而渗漏水是导致砼衬砌发生冻胀的主要原因之一。在渠道基土为含水量较高的土质、而砼又因表面剥蚀或后期保养的不到位产生裂缝时不致使少量的渠内渗水排入渠基造成渠基土壤含水过高、在冬季出现较为严重的冻胀。在发生冻胀事故较严重的渠段可以在土工膜上方拍一层5～8㎝厚的土，然后在土上再加铺砂砾石，最后进行砼衬砌的方法防冻。
在使用土工膜时需要特别强调的是须铺设土工膜渠道断面的平整性，渠道断面粗平后，要进行人工精削，最后用检尺刮平，绝对不允许出现有尖刺的杂物或者石块等以免锐物刺穿土工膜导致防渗局部失效酿成隐患。在土工膜上方加垫砂砾时也必须得保证土工膜与砂砾中间的土层厚度至少要大于砂砾垫层中砂砾的最大粒径。土工膜的铺设根据防渗要求通常使用全铺式，即两边渠坡、渠底三面铺，边坡的铺膜高度应该高于设计水位线。这种铺设形式适用于两侧边坡稳定的梯形断面渠道。在进行土工膜铺设时要做好接缝的搭接处理。搭接时顺水流方向和垂直水流方向搭接长度均不小于30㎝，并进行3次折叠式搭接。顺水流方向搭接时，在施工现场，由技术人员用焊接机提前焊接好；垂直水流方向搭接时由技术人员在渠坡上现场焊接。焊接时，两条焊焊缝不能有漏焊、烧点、气泡等，如果有这种情况发生，要及时进行补焊。
4．1．4截留、切断基土水的补给源法
根据地形在不影响渠道安全运行及田地灌溉的情况下，地下水位较高的渠段可以适当地建一些明沟或暗沟，用以截留、切断渠段基土水的补给源。最好将截留的水通过其他形式的排水方法排掉，譬如直接将明沟通到附近的排洪沟等方法。截断了渠道基土垢含水补给源就有效地防止了基土冻胀而导致的衬砌砼的冻胀破坏。
另外，还可以用在道两侧种植树木的方法防冻。树木的根系呈网状盘结分布，可使渠段基土成为非冻胀性纤维土。同时，树木根须还可以大量吸收土体中的水份，降低基土的含水量，能起到很好的防冻胀效果。而且，植树造林对自然植被恢复，防风、防沙等方面也有重大贡献，美化了环境又为水管单位创造经济效益。
4.2断裂破坏的防治措施
处理砼衬砌渠道断裂，主要有以下措施：
4.2.1小构件砼预制板衬砌法
所谓小构件砼预制板即根据所需衬砌渠道边坡的长度分成若干段预制的小型砼。因为对梯形渠边坡的现浇强度在现场施工时很难掌握，而达不到砼设计强度要求也就是在运行过程中产生裂缝的原因之一。因此，预制小构件砼板，可以在平整衬砌渠道断面的同时进行，或在供水施工期，这种方法在寒冷地区相当适用。因为寒冷地区麦收季节较晚，而农灌渠系建筑物的新建维修在麦收过后才能进行。如果等到处理好渠基断面再现浇衬砌，无疑需要较长工期，那么对施工技术有了新的要求，比如防冻等。相对现浇而言，铺设小构件砼板缩短了施工期，更重要的是预制板的设计施工强度比在梯形坡面上现浇砼更容易达到，而且，易于施工。当然，相比大面积现浇砼衬砌而言，小构件铺设多为勾缝工作，对勾缝的处理要做严格要求。缝宽4-5厘米，填筑C20细沙砼，填筑捣实，表面压光，一般板缝不允许高出预制构件表面，以面影响过水能力。小构件砼衬砌，裂缝只能出现在板缝中间，而板缝处理相对容易。
4.2.2其它方法
1、选线时渠基远离地下水（远离冻土层厚度）。
2、渠道衬砌时选择反弧U型断面。
3、在管理上，最后一次灌溉应在结冰前，春灌也不能太早。
砼衬砌出现断裂，除了地基影响外，还有具体的施工当中的质量问题，如水泥、砂料、拌和水质等材料不符合要求，砼是否按设计合理进行浇筑，厚度是否达到要求，以及后期的保养工作是否达标等。
五、结语
“水利是农业的命脉”，安全供水、保持稳定对农业生产影响很大，分析并解决渠道的冻胀问题，对构建和谐灌区，建立人水和谐的新型节水型、服务型灌区有着十分重要的意义。