第二期：大型灌区渠道防渗防冻胀技术应用（二）
二、河北冶河灌区渠道防渗防冻胀技术应用
（一）灌区概况
1、冶河灌区位于石家庄市西部的山地与山前平原结合部，自北向南贯穿平山、鹿泉和元氏三县。灌区大部分为低山丘陵或丘陵台地地带。地势西高东低，起伏较大，自然沟谷较多，土壤多为砂壤土，地质肥沃，适合农作物生长。除耕地外，大部分面积被杂草树森覆盖。
2、冶河灌区属大陆性季风半干旱气候，四季分明，春季干燥、多风少雨，夏季炎热多雨，秋季晴朗湿润，冬季寒冷少雪。灌区内多年平均气温13.3摄氏度，极端最高气温40.9摄氏度，最低气温-18.4摄氏度，最大冻结深度56cm。年平均日照2734小时，有霜期155天，一般发生在10月24日至次年3月27日左右。冬季以西北风为主，夏季东南风较多，风力一般为2~3极，最大风力6~7级，最大风速17米每秒。多年平均降水量565.2mm，最大积雪厚度21mm。降水量多集中在6~9月，占全年降水量的70~80﹪，并常以暴雨形式出现，洪灾是该区主要灾害之一，据不完全统计仅建国后就发生洪灾20多次，其中较严重有3次，每次都使建筑物遭到不同程度的损坏，给人民的生命财产造成损失；冬春两季降水量不足全年降水量的10﹪，致使春旱经常发生。
平山、鹿泉的低山区为裂隙水贫水区，地下水埋深在15m以内；引岗总干渠以东平原为洪积冲积原孔隙水中等富水亚区，为浅层潜水，地下水埋深7~20m。在元氏县境内，范庄段为上覆冰残积层的基岩，岩溶裂隙较弱，含水区地下埋深10~15m，水层厚5~10m，南佐段为太古界片麻岩，裂隙均匀，属弱贫水区，地下水埋深3~5m，含水量厚10~20m。
3、渠道通过的地层有太古界阜平群，元古界滹沱群和新生界第四层。
（1）太古界阜平群（Ar）：由一套普遍经受中等变质作用和中级混合岩化作用的各种片麻岩、斜长角闪岩及少量片岩、板岩类等岩石组成，成层性稳定，部分岩石保持着层状结构，所以这套岩石称为变质岩。但局部见花岗片麻岩及辉绿岩，而显示了正变质岩特性。变质岩具有结晶颗粒下粗上细，角闪石含量下少上多，而斜长石却下多上少的变化趋势。构造节理一般不发育，风化节理普遍发育。风化后岩石多沿节理、层理面破碎呈小块状，易坍塌。
（2）元古界滹沱群（P吨）：由轻微变质的片岩、板岩及硅质岩组成，具有岩石颗粒较细，局部硅化程度较高、致密、性脆等特点，薄层理发育，构造节理不发育，风化节理发育，风化后多沿层理，节理面破裂呈小块及小板块，岩坡多小坍塌或小坍缩。
（3）新生界第四层：沿线断续堆积了大量第四系地层，其中包括全新统、上更新统及中更新统。没有一定分布规律各具不同特点。
①中更新统（Q2）：为洪积的粘土质粉砂及亚粘土。具有结构稍密、可塑、低压缩、强度较高、微透水、边坡较陡、见水易化、小坍塌的特点。
②上更新统（Q3）：为冲积、洪积的粉砂土及少量砂烁土。其特点：稍密——中密，可塑、中压缩、透水性好、中湿陷、边坡稍陡、易被水冲刷、坍塌。
③全新统（Q4）：为人工回填及河流冲积的粉砂土、砂砾石土堆积，具有松软、可塑、高压缩、强透水、强湿陷、见水易坍塌流失的性质。
4、冶河灌区位于石家庄市西方部丘陵平原衔接地带，是一个由岗南水库和冶河双重水源统一调配并具有灌溉、输水双项功能的灌溉工程。灌区原设计灌溉面积42.54万亩，有效灌溉面积39.9万亩，同时担负着为元氏八一水库暨蟠龙湖和鹿泉市韩家园水库暨龙凤湖输水的任务，年输水量2000~3200万立方米，不仅为八一等灌区补充水源，为旅游和水产养殖提供了水面，还为候村和八一两座电站提供水源。
灌区设有管理局，行政上隶属石家庄市水利局，负责对全灌区的行政、业务及各干渠引配水调度管理工作；灌区总控制面积67.3万亩，原设计灌溉面积42.54万亩，规划面积42.54万亩，区内总人口47.4万人，其中农业人口35.8万人，劳动力16万人，灌区工农业生产总值31.6亿元。农业总产值2.78亿元，农民人均收入1998年2205元，2001年增至2741元。共使三县（市）58个乡镇369个村受益。
自灌区建成后，不仅扩大灌溉面积，复种指数达到了180％，还使灌区内农业和乡镇企业得到迅猛发展，耕地利用率和农技水平相对提高，粮食平均亩产达到810kg，是灌区建成前的5.5倍，成为河北省及石家庄市的粮棉高产基地。
（二）石家庄市冶河灌区渠道防渗防冻胀技术措施
在"灌区续建配套与节水改选项目"的工程设计中，为了防止渠道冻胀，减少渠道渗漏损失，解决灌区渠道防渗衬砌的冻害问题，探索合理可行的衬砌形式，结合续建工程的更新改选，采取不同的衬砌形式和技术措施，减少渠道因冻胀而发生的渗漏。
1、防渗技术措施
(1)梯形断面浆砌石重力墙结构形式
在灌区续建配套工程施工中，因地制宜，合理选择渠道结构形式。明渠防渗土方段断面为梯形断面，边墙为重力式浆砌石挡土墙。浆砌石重力墙稳定性好，抗冲能力强，就地取材，适合本灌区特点。
(2)渠底板采用0.22m厚浆砌石衬砌，表面采用0.08mC15素砼护面
采用0.08mC15素砼护面，有效提高了渠道防渗效果；减少渠道糙率，提高过水能力；方便了渠道清淤。
(3)渠道填方段渠底板增加0.5m三七灰土垫层
从已建成的渠道看，能适应当地自然条件，应用管理适应性都很好，未发生异常现象。
(4)渠道施工工艺及施工技术
其采取机械化和半机械化操作模式，预制混凝土采用半机械工厂化生产，现浇渠道采用移动式发电机组，混凝土拌和均采用拌和机拌制，人工填料，机械振捣，人工养护。
(5)渠道伸缩缝填实
大体有三种：第一种为沥青砂浆；第二种为二毡三油；第三种为聚乙稀胶泥，效果都比较理想。本灌区采用二毡三油。
2、防冻胀技术措施。
(1)采取加防冻剂法
有效避免冬季施工冻胀问题。
(2)采用干硬性砂浆
干硬性水泥沙浆是塌落度比较低的水泥沙浆，即拌和时加的水比较少，"手握成团，落地开花"。配制砂浆按水泥:砂子＝1:2~1:3配制干硬性水泥砂浆、加水量以砂浆手捏成团、落地开花为宜。
收缩率减小，抗裂性能提高，抗压强度与抗冲磨性明显优于普通砂浆。将其应用于小型水利工程混凝土表面缺陷处理，技术可靠，工效高，造价低，施工效果良好。
（三）结论
以上的防渗措施，在近年来渠道改建中，得到了广泛应用，防渗效果较好，不但减少了渠道渗漏损失和渗漏发生决堤事故，而且缩短了灌水周期，保证了农业适时灌溉。
防渗图片