渠道防渗工程设计及材料选择

（一）材料选择

塑膜的变形性能好、质轻、运输量小，宜优先选用。聚氯乙烯膜的抗拉强度较聚乙烯膜高，抗植物穿透能力较强，在芦苇等植物丛生地区，宜优先选用聚氯乙烯膜；聚乙烯膜耐低温、抗老化性能较聚氯乙烯膜好，在寒冷和严寒地区，可优先选用聚乙烯膜。根据工程实践经验，选用塑膜厚度为0.18～0.22mm较为经济适用；对于小型渠道，也可选用厚度不小于0.12mm的塑膜。深色塑膜的透明度差，较浅色膜的吸热量大，有利于抑制膜下的芦苇及其他杂草生长和防止冻害，所以塑膜颜色以深色为佳。

图4-9　砂砾料的级配

沥青玻璃纤维布油毡（简称油毡），抗拉强度较塑膜大，施工中不易受外力破坏，虽然伸长率较塑膜小，但能满足一般工程要求，其厚度为0.60～0.65mm。为提高油毡抗老化的能力，保证工程寿命，应选用无碱或中碱（碱金属含量小于12%）玻璃纤维布机制的油毡。

复合土工膜具有防渗和平面导水的综合功能，抗拉强度较高，抗穿透和抗老化等性能好，可不设过滤层，但价格较高，适用于地质及水文地质条件差、基土冻胀性较大或标准较高的渠道防渗工程。根据工程具体条件可选用单面复合或双面复合土工膜。如用塑膜复合无纺布而成的复合土工膜，其厚度一般为1～3mm。

用作过渡层的材料很多，应因地制宜地选用。工程实践证明，水泥土、灰土和砂浆过渡层，具有一定的强度和整体性，造价较低，适用范围较广，效果好，但水泥土和灰土的抗冻性较差。因此，在温暖地区可选用灰土或水泥土，在寒冷和严寒地区可选用砂浆作过渡层。素土、砂粒过渡层，虽然造价低廉，但在砌缝较多的情况下，往往会被水流冲走或淘空，导致刚性保护层整体性破坏，或表面凸凹不平，因此，如采用素土或砂料作过渡层，应采取防止淘刷的措施。

（二）防渗结构类型

膜料防渗多采用埋铺式，基结构一般包括膜料防渗层、过渡层和保护层，图4-10所示无过渡层的防渗结构（图4-10（a））适用于土渠基和用素土、水泥土作保护层的防渗工程；有过渡层的防渗结构（图4-10（b））适用于岩石、砂砾石、土渠基和用砂砾石、石料、现浇碎石混凝土或预制混凝土板作保护层的防渗工程；当采用复合土工膜作防渗层时，可不再设过渡层。

图4-10　埋铺式膜料防渗体的构造

（a）无过渡层的防渗体；（b）有过渡层的防渗体
1—素土、水泥土、混凝土、石料、砂砾石保护层；2—过渡层；3—膜料防渗层；4—过渡层（土渠基不设）；5—土或岩石、砂砾石渠基

（三）土保护层膜料防渗

1.铺膜范围及基槽断面形式

膜料防渗层按铺膜范围分，有全铺式、半铺式和底铺式三种。全铺式为渠坡、渠底全铺，渠坡铺膜高度与渠道正常水位齐平；半铺式为渠底全铺，渠坡铺膜高度为渠道正常水位的1/2～2/3；底铺式仅铺渠底。一般多采用全铺式膜料防渗渠道。有些渠道多在中小流量下运行，设计流量或加大流量运行的时间很短，用半铺式，渗漏量不大；有些是旧渠防渗，为保留渠堤上的树木而采用半铺式；有些则是宽浅渠道，采用半铺式。

图4-11　铺膜基槽断面形式

（a）梯形；（b）梯形；（c）台阶形；（d）锯齿形；（e）五边形

为增加土保护层边坡的稳定性，我国从工程实践中探索出了多种铺膜基槽断面形式，有梯形、台阶形、锯齿形和五边形等，见图4-11。在设计中应依据渠道的流量、流速、渠基土质、边坡系数、保护层材料、芦苇生长等因素，综合分析，正确选择。对于断面大、无芦苇生长的渠道，可选用锯齿形、台阶形或梯形的基槽。芦苇及杂草生长较多的渠道，宜选用m2=0.5～1.0的梯形基槽或五边形基槽；全铺式塑膜防渗宜选用梯形、台阶形、五边形和锯齿形基槽断面。半铺式和底铺式膜料防渗，可选用梯形铺膜基槽断面。油毡与土之间的抗剪强度较塑膜大，更能适应较陡的渠坡，不必采用台阶形或锯齿形的铺膜基槽断面，而宜用梯形或五边形的铺膜基槽断面形式。

2.保护层厚度及干密度

印度通过试验认为，保护层厚30cm，足以保护膜层；美国农业工程师协会建议，最小保护层厚度为23cm。根据国内外工程实践资料，并考虑我国南、北方气候不同等因素，土保护层厚度应按下列要求选定。

（1）当m1=m2时，全铺式的梯形、台阶形、锯齿形断面，半铺式的梯形和底铺式断面，边坡与渠底相同保护层厚度。根据渠道流量大小和保护层土质情况，按表4-24选用。

表4-24　土保护层的厚度(www.xing528.com)

图4-12　膜层顶部铺设形式

（2）当m1≠m2时，梯形和五边形渠底土保护层的厚度按表4-24选用，渠坡膜层顶部土保护层的最小厚度：温暖地区为30cm，寒冷和严寒地区为35cm。

土保护层的设计干密度应通过试验确定。无试验条件时，压实法施工，砂壤土和壤土的干密度不小于1.50g/cm3；砂壤土、轻壤土、中壤土，采用浸水泡实法施工时，其干密度宜为1.40～1.45g/cm3。

3.膜层顶部铺设形式

膜层顶部可按图4-12铺设。

（四）砂砾料保护层膜料防渗

砂砾料保护层膜料防渗的设计与土保护层膜料防渗基本相同。不同之处在于砂砾料保护层厚度较小且必须设置过渡层。砂砾料保护层的厚度为25～40cm，温暖地区选小值，严寒地区选用大值。

过渡层一般设在膜面；如系岩石或砂砾石渠基，则膜面和膜下均应设置过渡层。过渡层的厚度可按表4-25选用。

表4-25　过渡层的厚度

（五）刚性材料保护层膜料防渗

刚性材料保护层，常用的有水泥土、石料、混凝土保护层。

刚性材料保护层的主要作用是保护膜料，而不考虑它的防渗作用，故较相同材料防渗层的厚度小。刚性材料保护层的厚度可按表4-26选用。

表4-26　刚性材料保护层的厚度

刚性材料保护层与膜料之间需设过渡层。土渠基，过渡层仅设在膜面；岩石或砂砾石渠基，膜面和膜下均应设置过渡层。过渡层厚度可按表4-26选用。

图4-13　膜料防渗体与建筑物的连接

（六）防渗结构与建筑物的连接

膜料防渗结构与建筑物的连接应按图4-13所示，用粘结剂将膜料与建筑物粘牢。土保护层与跌水、闸、桥连接时，应在建筑物上下游改用石料、水泥土、混凝土保护层，以防流速、流态变化及波浪淘刷等影响，引起边坡滑塌等事故。水泥土、石料和混凝土保护层与建筑物连接，应按本章第二节所述方法设置伸缩缝。