摘要：防渗混凝土替代浆砌块石结构形式，可以有效确保灌溉渠道防渗，最大限度避免输水损失。该技术理念可以为国内外类似工程提供借鉴。
0前言
灌溉渠道输水有水面蒸发、漏水和渗水三种损失形式，一般区域的水面蒸发损失所占比例不大，约为1%～2%，基本忽略不计；漏水是受因地质条件、施工质量、生物作用形成漏洞或缝隙造成水量损失，漏水损失可通过提高施工质量、加强运营管理等方式解决。通常情况下，渠道的渗水损失是渠道输水损失的主要形式。
1工程概况
中国水利水电第十三工程局有限公司承建的基苏木（Kisumu）灌溉渠项目是肯尼亚（Kenya）的重点工程。肯尼亚是一个以农业收入占主要收入的东非国家，因此政府对该灌溉工程高度重视，在施工质量和安全运营方面都提出了严格的要求。
该项目包括科密拉（Kimila）和欧鲁赤（Oluch）两个标段，主要工程内容有：渠首取水结构物2座、主渠及附属结构物28km、支渠及附属结构物26.51km、拦砂结构物2座、三级排水系统81km、进场及服务道路28.5km，管理房2栋。该灌溉工程的核心为渠道供水。
肯尼亚属于多雨国家，大雨季集中在每年的3月至7月份，小雨季集中在每年的11月至次年的1月份，雨量大，制约施工严重，灌溉渠的年有效施工工期为4到5个月。
2基于防渗功能的设计变更的提出
1）原设计灌溉渠的结构形式
原设计采用浆砌块石渠道结构形式。块石系施工单位采购当地石材自行加工，块石缝隙采用浆砌施工方法，断面形式为矩形结构。由于块石本身保水和防渗功能差，缝隙采用浆砌方式，所用水泥亦非防渗水泥，综合结构施工周期长，易损坏，无法确保功能抗渗，而且运营期间维护费用高，使用寿命短，美观度差。
经过认真考察和研究分析，决定提起设计变更。
2）设计变更的防渗混凝土结构形式
基苏木市碎石加工业发达，质量较高，适合混凝土生产。混凝土使用碎石的有效级配和胶凝材料水泥的抗渗功能满足灌溉渠功能要求。相对于浆砌块石灌溉渠结构形式，矩形混凝土结构形式具有输水流畅、结构密度大、抗渗功能强、施工周期短、保水性好、使用寿命长、外形美观和便于后期运营维护的特点。
施工单位针对上述特点向业主提起了设计变更，建议将原设计的浆砌块石灌溉渠结构形式变更为现浇矩形混凝土结构形式，混凝土使用防渗功能的水泥胶凝材料和级配良好的碎石，混凝土用砂采用人工砂。经过综合比选，业主同意了灌溉渠结构形式的变更建议。
3灌溉渠施工技术方案比选
在研究变更现浇混凝土灌溉渠结构形式过程中，针对灌溉渠的防渗功能和经济合理性进行了多种方案比选。
1）土质结构
土质灌溉渠结构形式在国内外应用较为普遍，其优点是施工简便，施工周期短，造价低，缺点是防渗效果差，输水损失大。基苏木市属于黑棉土土质地层，其土质保水效果极差，基本不具备防渗功能，不适用于灌溉渠结构。该技术方案被直接否定。
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2）浆砌块石结构
原设计采用浆砌块石结构，是基于基苏木市块石加工便利，施工简单，方便施工，该结构形式较土质结构防渗效果好，但是块石加工周期长，砌筑工艺较为复杂，成品结构使用寿命短，防渗效果不能满足基苏木市灌溉渠使用功能。经过认真研究分析，该结构形式也被放弃采用。
3）浆砌片石结构
浆砌片石灌溉渠结构形式在国内外应用较为普遍，和浆砌块石结构形式相比，加工工艺简单，加工周期短，但成品结构寿命短，防渗效果也不能满足基苏木市灌溉渠使用功能，优化方案确定不予采用。
4）钢管结构
钢管灌溉渠结构形式，防渗性能好，施工简便，施工周期短，多应用于饮用水输送，其缺点是造价高，材料需要进口，运输周期长，安装复杂，功能冗余较大，不适用于肯尼亚灌溉渠施工。
5）PCCP预应力钢筒混凝土结构
PCCP管道采用工厂预制集中安装的方式施工，安装周期虽短，防渗效果也优于其他形式的灌溉渠结构形式，但是需要投入资源多，造价高，功能冗余过大。多用于饮用水输送，不适用于肯尼亚灌溉渠施工。
6）预制混凝土管道结构
预制混凝土管道结构形式采用集中预制和现场安装施工方式，封闭性能和防渗性能都满足灌溉渠需要，受地形影响较小，且造价低廉，但是和现浇混凝土结构形式相比，其预制周期和运输周期较长，此方案作为备选方案预留。
7）现浇矩形混凝土结构
相对于上述几种方案，现浇矩形混凝土结构形式虽然结构简单，一面敞口，不利于保证水质不被污染，但矩形混凝土结构形式输水流畅、结构密度大、抗渗功能强、施工周期短、保水性好、使用寿命长、外形美观和便于后期运营维护，而且相对于钢管式结构、PCCP预应力钢筒混凝土结构、预制混凝土管道结构造价低，满足灌溉渠使用功能，基本不存在功能冗余，混凝土需用碎石资源丰富，取用方便，现场拌制混凝土条件完备，完全符合肯尼亚国家需求现状。因此，最终确定方案采用现浇矩形混凝土灌溉渠结构形式。
4现浇防渗混凝土结构形式在灌溉渠施工中的应用效果
灌溉渠工程竣工通水后，渠系覆盖范围内农业种植面积扩大，附近农户生活用水得到保障。实践证明，矩形混凝土结构灌溉渠把渠道渗漏损失降到了最低，水资源得到充分利用，渠床抗冲能力强、稳定性好，渠道内水流速度平稳，有利的控制了地下水位，对防治土壤盐碱化及沼泽化和渠道长草、泥沙淤积起到了非常重要的作用。
基苏木市的灌溉渠工程是肯尼亚面向国际招标的第一个灌溉项目，是改善民生，服务农业，提高农业生产水平的一项重点工程，肯尼亚国家农业部和基苏木市政府对此工程高度重视，施工过程中每月均组织召开现场技术交流会，对灌溉渠施工质量和使用功能反复强调，提出了较为严格的要求。科密拉（Kimila）和欧鲁赤（Oluch）两个标段的灌溉渠施工质量受到肯尼亚国家农业部和基苏木市政府的高度赞扬，多次组织参观学习。
5结束语
在工程实施中，采取何种结构形式满足防渗功能需要结合地质、气候、工期等因素综合选用。充分理解和分析灌溉渠的输水环境和需要满足的输水功能，通过多种方案的比选，采用最优性价比的结构形式，可以在确保灌溉渠施工功能的同时，实现工程经济合理和最佳社会效益。
参考文献：
1、《水利水电工程施工技术全书》（升级版）“防渗工程”章节；
2、《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288-99），国家质量技术监督局和中华人民共和国1999年3月联合发布；
3、《渠道防渗工程技术规范》（SL 18-2004），中华人民共和国水利部2004年12月发布.
论文作者:何小刚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/26
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