北三河河道渗漏原因与防治措施分析

　　摘要：河道通过三合泥铺底、浆砌块石护面防渗后，止漏效果显著，促进了河道堤防的稳定，河道崩溃事故大大减少，提高了河道水的利用率，使工程效益得到了较好的发挥。

　　关键词：河道；渗漏；防治；北三河

　　中图分类号：TV862 文献标识码：C 文章编号：1004－7328（2009）05－0070－02

　　水利工程建设涉及国计民生，河道工程管理更是关系地区经济和民众生活。由于流域跨越地区众多、治理投入欠缺，北三河历史上为水旱灾害频繁发生的地区，平原洼地几乎是大雨大灾、小雨小灾。新中国成立后，山区河流修建了许多大中小型水库、控制了绝大部分洪水，下游河道陆续得到整治，大水灾害发生率大大降低，但中小水灾害依然不断。加之近年北方地区连年少雨，水资源供需矛盾日显突出。北运河、潮白河、蓟运河简称北三河。北三河水系位于海河流域北部，流域面积5 808 km2，其中山区2 115km2。因此，为了充分开发利用水资源，防止河道渗漏是首要问题。

　　1 河道渗漏原因分析

　　通过调查分析，河道渗漏原因可以归纳为以下几个方面：

　　1.1 地形条件

　　大部分河道系傍山河道，渗水压力较大，河底与河堤脚相交处附近是渗漏的主要部位。

　　1.2 地质条件

　　大部分河道穿越地段为裂缝较发育的砂岩地带，地下水位偏低，遇上干旱季节，河道渗漏量较大。

　　1.3 工程管理运行方面

　　由于河道开挖后大部分未做衬砌防渗处理或衬砌质量不高，河道通水后，其裸漏处及河水相接处的部分经常受到日晒、冰冻的侵蚀而分离、剥落，多种可溶性物质不断溶蚀，它们在渗透水的作用下不断被带走而形成孔隙。此外，鼠疫破坏和杂草的影响等因素，都可以形成漏水孔道。这些漏水孔道一直没有得到彻底处理，已造成隐患。

　　综上所述，河道渗漏虽有多种因素影响，渗漏形式也各不相同，但是均可根据以下渗漏公式来计算：

　　S0=0.011 6K[b+2r1h（1+m)1/2] （1）

　　式中：S0为1 km长河道渗漏量（m3/s）；K 为土壤渗漏系数（m/d）；b 为河底宽度（m）；r1为考虑堤坡侧向毛管渗吸的改正系数，取r1=1.1~1.4；h 为河道水深（m）；m 为边坡系数。其中，b、h、m 随河道断面形状而异。

　　如果河道过水断面一经确定，则决定渗漏量大小的主要因素只是土壤的渗透系数K 值，河道竣工后K 值也就初步确定了。在运行中，除悬浮泥沙沉淀后有防渗作用外，由于水的溶解特别是渗透水压的作用，渗漏河水不断带走土粒，K 值将逐渐增大。所以，唯一而有效的措施只有加强临水面的防渗能力。

　　2 河道防治措施介绍

　　河道防渗方法很多。考虑到就地取材、防渗效果和经济成本，北三河河道防渗法采用“三合泥垫底，浆砌块石护面”的防渗方法。

　　河道通水时，渠内水深一般为1~5 m，与水接触的部分水压不大。大多数挖方河道中，河底一般均有较坚实的地基。因此，对于防渗材料的抗压、抗拉、抗弯曲性能要求不高。根据长期的实践经验，采用三合泥防渗是比较合适的。

　　三合泥是由一定比例的粘土、石灰、砂和水拌和而成的防渗材料，属气硬性聚合物。由于土料含砂量不同，各地的配合比不尽相同，如土料为纯粘土，它们的比例以石灰∶黄泥∶砂=1∶1∶4 较好。按合理的级配比例拌制的三合泥，其颗粒间的空隙较小，粘土、石灰与砂子之间的结构比较紧密。刚拌制的三合泥在自然凝固过程中会不断压实孔隙析水、产生较多的裂缝，需及时拍打，加快析水，压实孔隙，消除裂缝，以求结成密实固结良好的防渗层。待三合泥铺筑凝固后，再用三合泥浆砌块石，用水泥砂浆勾缝，这样便能形成抗渗、抗冲好且使用寿命较长的防渗体。

　　2.1 三合泥级配与原材料的选配

　　构成三合泥的主要材料是石灰、粘土、砂子和水。质量好的三合泥是级配良好，固结后比重大，不开裂的三合泥。如属纯粘土，石灰∶土∶砂=1∶1∶3～1∶1∶4为好，砂子粒径应不大于0.4 cm。如渠道施工工地离采砂场较远，为了降低工程造价，若能加强拍打锤紧，掺砂可以减少，可采用1∶1∶2 或1∶3∶2 的比例，如条件许可可掺用30%~50%的石灰窑渣、矿渣。如土壤中含砂量已基本达到要求，也不可再掺砂。三合泥中的土料，以砂质粘土或砂壤土为宜，因为砂土料中的砂粒在三合泥中可以起骨架作用，收缩比纯粘土小；同时，含砂量较大，易于拌和均匀，能保证合理的级配。其中，三合泥中的石灰必须充分熟化。为了保证级配良好、拌和均匀，石灰和土料还需过筛。

　　2.2 衬砌断面型式的选择

　　断面型式一般采用梯形与矩形两种。由于河道经过的地段山坡平缓，填方也较多，因此大部分采用梯形断面，占整个防渗河道的80%；而河道通过较陡峻的切方及山坡可能塌方的地段，则采用矩形断面。梯形断面采用块石护坡型式，矩形断面则用挡土墙型式。考虑底板经常有水和淤泥覆盖，没有冰冻威胁，因此只铺一层三合泥。

　　铺好的三合泥，由于析水和收缩不均匀，不可避免地会出现裂缝。为了防止裂缝的出现，应加强对三合泥的养护，以保证三合泥有较好的防渗效果和使用寿命。三合泥在铺后2~3 d，自由析水过程结束。

　　此时，由于收缩较大，自然裂缝较多，一定要不断用人工打、锤、拍的办法，使其体积缩小，水分从表面析出，达到固结良好、防止裂缝发生的目的。为防止高温、冰冻、暴雨使三合泥裂缝、剥蚀和受冲刷，必须错开放水季节。

　　2.3 浆砌块石护面

　　浆砌块石护面必须在垫底的三合泥凝固达到设计要求后进行。浆砌块石是防冲兼防渗的措施。采用坐浆的砌筑方法如下：①必须在垫底的三合泥凝固达到设计要求后进行；②采用坐水泥砂浆的砌筑办法，是在铺垫过并已固结的三合泥表面再铺一层三合泥（其厚度约为石料厚度的1/3~1/5），再将石块铺于三合泥上，石料间的缝隙在3 cm左右，坡比要基本一致；③被挤出缝隙的三合泥浆要用皿子刮掉，以利于水泥砂浆勾缝和表面平整；④待浆砌块石基本固结后，用水泥砂浆勾缝。勾缝前，要将缝内冲洗1次，深度不小于3 cm。缝内填满水泥砂浆30 min 后，进行第二次加工压实磨平，并洒水养护7 d。

　　以上情况，是梯形断面施工过程。矩形断面，实际为重力墙式断面，施工基本上与梯形断面相同。为了使迎水面比较平整、减少糙率系数，一般采用浆砌条石，墙后空隙用粘土防渗墙。

　　3 工程评价及经济效益分析

　　河道通过三合泥铺底、浆砌块石护面防渗后，止漏效果很好，在改善河道输水能力方面起了较大作用。

　　（1）三合泥垫底和浆砌块石护面防渗，减少了河水的渗漏，促进了河道堤防的稳定。防渗工程竣工后，河道崩溃事故大大减少，结束了以往一旦放水就疲于抢修的局面。采用此项技术防渗，砌筑材料基本可就地取料，操作方法简易，工程造价低廉。通过对河道调查，每1 m河道材料、工日、资金使用情况见表1。

表1 1 m河道材料、工日、资金使用情况统计

　　从表1 可以看出，浆砌石护面防渗方法，不仅防渗效果好，而且每1 m仅需材料费40 元左右，需要的劳动工日也只相当于挡土墙式的1/2，经济效益显而易见。

　　（2）通过实际测流，采用三合泥垫底、浆砌块石护面衬砌后，河道比衬砌前的渗漏损失减少了52%～84.9%，而采用浆砌挡土墙衬砌只比衬砌前减少25%。这说明采用三合泥垫底，浆砌块石护面是防渗的好办法。由于河道大部分采用此法进行了衬砌防渗，因此河道水的利用系数由0.5 提高到了0.8。

　　作者简介：樊文信（1973-），男，工程师，主要从事河道管理工作。