《渠道防渗衬砌工程技术规范》

总则1.0.1、1.0.2制定本标准的目的主要是为了满足农田灌溉、发电引水、供水等输配水渠道防渗衬砌工程规划、设计、施工、验收、监测和管理的需要，提高其技术水平，保证工程建设质量和预期的寿命，达到持续高效输水，充分发挥工程效益。10.3渠道防渗衬砌工程，技术复杂，适用范围较广。因此，在本条中根据工程的特点规定了进行渠道防渗工程建设应遵循的基本原则和方法，力求技术先进，包括在执行本标准的同时还可结合具休工程条件进行科学试验，并在此基础上采用先进技术、新材料和生态化的方法，从而为补充和完善本标准提供依据。1.0.5本标准只包括渠道有关防渗衬砌工程技术的要求，其他常规工程技术要求仍应遵守灌溉排水、发电引水、供水等渠道工程现行的国家和行业技术标准。

3.1水土资源平衡分析成果复核3.1.1水土资源平衡分析成果复核主要是分析可供水量、灌溉需水量的变化情况，按各级渠道进行水资源供需分析，复核渠道设计流量。3.1.2可供水量包括地表水可利用量和地下水可利用量，一般应根据已批准的水量分配方案进行复核。没有水量分配方案时，地表水可供水量应充分考虑取水断面上游地区用水的影响，扣除上游耗水量及引调水量等消耗水量后，分析计算年来水量及月分配过程，按需水过程分析计算可利用量；地下水可供水量根据灌区内地下水可开采量、机井的出水量分析复核,地下水可开采量应根据渗透系数、潜水含水层的给水度（承压含水层的释水系数）、降雨入渗补给系数、灌溉入渗补给系数等水文地质参数分析计算，相关水文地质参数可采用已有成果。3.1.3随着经济社会的发展，灌区作物种植结构调整、灌水方式变化以及相关区域内生态需求可能变化较大，因此，本条特别提出重点分析作物种植结构调整、灌水方式变化、生态要求等对灌溉需水量的影响。3.1.4、3.1.5灌区供需平衡分析要求在对渠道分配水量与需水量平衡分析的基础上，再根据不同水平年、不同保证率条件下的可供水量与灌溉需水量进行供需平衡分析，明确不能平衡的渠道及控制区域，分析论述防渗衬砌渠道的必要性和可行性，并分析复核各级渠道现状条件下的设计流量。3.1.6已建灌区有各自的灌溉习惯，各级渠道也积累了一定的实测流量资料，因此，渠道设计流量可根据历年实测流量资料通过频率分析法复核确定。3.2规划目标及防渗等级划分3.2.1本条对规划目标的确定提出了要求。应以当地城乡建设规划、水利综合规划为基础，与当地农业区划、农田水利建设规划相适应，以节水及提高输水效率中心确定节水目标；根据灌区节水灌溉规划、节水目标，综合分析确定规划目标。3.2.2工程设计中需要确定工程级别，本条给出了按流量大小划分防渗衬砌渠道工程级别和规模的标准。3.2.3渠道防渗衬砌规划应初步确定渠道防渗等级，本条从水资源紧缺程度、供水成本、运行条件等方面提出了渠道防渗等级划分的要求。1水资源紧缺地区的地表水灌区、地下水超采区的井灌区为节省宝贵的水资源，应最大限度的减小渗漏水量，以满足灌溉水量需求；高扬程的提水灌区运行成本较高，应最大限度减少提水量以降低运行成本；高填方渠道如果渗漏严重，容易形成渗漏通道，发生渠道垮塌事故。因此，上述渠道对防渗效果要求很高，其防渗等级应采用I级。2不良地质条件渠道、特殊土渠基渠道一旦出现问题，维修较困难，影响渠道正常运行；低扬程的提水灌区运行成本相对较高，尽可能减少提水量以降低运行成本；承担防洪任务等涉及安全的骨干渠道，如果渗漏严重，容易形成渗漏通道，影响防洪安全。上述渠道对防渗效果要求相对较高，其防渗等级应不低于II级。3渠道断面和过流能力与原设计基本一致，能够满足灌溉、补源期间的输水要求的渠道，对防渗效果要求不高，防渗等级可适当降低，宜采用III级、IV级。4渠道断面和过流能力与原设计基本一致，为保持原断面形状而采取衬砌工程措施的渠道，对防渗效果没有要求，其防渗等级可采用V级。5已修建防渗工程但不能满足防渗等级要求的渠道，为提高水源利用率、降低运行成本，应按相关要求进行升级改造。3.2.4、3.2.5本条根据渠道单位面积渗漏量大小给出了渠道防渗等级划分标准，应根据选定的渠道防渗等级、衬砌材料及相关试验资料，初步分析确定渗漏量，分析渠系节水潜力。3.2.6～3.2.8参照《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》（SL654-2014），对防渗衬砌工程的合理使用年限做了相应规定，选定衬砌结构应满足合理使用年限要求。在选定防渗衬砌结构型式时，应考虑结构所处环境类别及作用等级，表3.2.7、3.2.8-1、3.2.8-2分别对渠道防渗衬砌工程所处环境气候分区、化学侵蚀环境等级及硫酸盐环境侵蚀程度做了相应规定。3.3工程总布局3.3.1防渗衬砌工程总体布局是防渗衬砌规划的重要内容，也是后续工程设计的主要依据。工程总体布局内容主要包括：渠道防渗衬砌原则；综合考虑水资源条件、渠道工程现状、地质条件、渠道功能和经济发展水平等多方面因素，拟定防渗衬砌工程方案；绘制工程总体布置图。3.3.2本条提出了渠道防渗衬砌应遵循的原则：1防渗衬砌的目的是减少水量渗漏损失，为使防渗衬砌工程发挥跟大效益，因此，应优先防渗衬砌输水损失大、输水效率低、土壤渗漏量大的骨干渠道。2提水灌区及井灌区需要提水灌溉，相对运行成本较高，应尽可能减少提水量以降低运行成本，因此，提出宜全部防渗的要求。3不良地质条件渠段一旦出现问题，维修较困难，影响渠道正常运行；高填方及承担防洪任务的渠段，如果渗漏严重，容易形成渗漏通道而出现安全问题。上述渠段为减少事故发生，保证渠道正常运行，应优先防渗衬砌措施。4穿越城市市区渠段，除具有灌溉输水要求外，同时还具有生态、河渠蓄水等城市景观功能要求，因此，城区段渠道在防渗衬砌时应兼顾城市其他功能的需求。5随着经济社会的发展，对城镇、村庄等居住区周边的发展、生态环境等都有了较高要求，因此，拟定的防渗衬砌方案应与土地规划、生态景观建设规划及要求相协调。6灌区灌排渠系、建筑物、道路、林带、管理设施等是相互关联的整体，因此，渠道衬砌防渗应与路、林、防护设施等形成有机整体，统一规划、统一治理。7渠道防渗衬砌工程建设应积极采用成熟的新技术、新材料、新工艺，以保证灌溉工程的先进性。8对于流速小、渠床稳定、抗冲刷能力较好的挖方土质渠道，在水源条件满足灌溉要求、渠道过流能力能够达到设计流量时，应维持自然生态土质渠床，不宜采取衬砌措施。9对膨胀土、分散性黏土、盐渍土、湿陷性黄土、强冻胀土等渠段，由于渠道土质不同，处理方法各异，防渗衬砌方案应进行专门论证。3.3.3衬砌结构的选择应满足耐久性及合理使用年限要求，在选定防渗衬砌结构型式时，应考虑结构所处环境类别及作用等级，渠道防渗衬砌工程所处环境气候分区、化学侵蚀环境等级及硫酸盐环境侵蚀程度应按本规范表3.2.7、3.2.8-1、3.2.8-2确定。3.3.4渠道防渗衬砌方案应考虑渠道功能定位、节水目标、当地气象条件、水文地质及工程地质条件、自然生态状况、当地适宜的防渗材料以及工程运行要求等因素，经多方案技术经济比较确定，本条提出了防渗衬砌方案确定的总体要求。 1渠坡和渠基稳定是渠道防渗衬砌的基础，防渗衬砌工程须在稳定渠床上进行。 2渠道防渗衬砌应选择防渗效果好、输水及防淤抗冲能力高的建筑材料及结构型式，同时应兼顾施工简便、管理维护方便的因素。 3渠道防渗衬砌工程实施后，由于渠床糙率变化致使水力要素发生变化，为保证各级渠道水位满足取水、分水要求，在拟定防渗衬砌布局方案的过程中，应充分考虑上述因素，必要时采取调整渠道纵坡、布设控制建筑物等工程措施，以满足灌溉水位要求，并做好与原渠系水位的平顺衔接。4随着科技进步，工程施工机械化水平越来越高，机械化施工具有施工工期短、施工质量高、工程造价低等优点，因此，防渗衬砌渠道采用现场浇筑混凝土时，应优先采用机械化施工；对于设计流量小于5m3/s的5级渠道，其防渗衬砌具有结构尺寸小、重量轻的特点，可采用标准化设计的装配式预制混凝土渠槽进行防渗衬砌。5防渗衬砌结构选择应考虑生态环境因素。维护和改善渠道防渗衬砌区域的生态环境，是实行可持续发展战略举措，在满足渠道边坡稳定、防渗效果的前提下，尽可能采取生态防渗衬砌结构形式，当防冲要求不高时，可采用植被护坡、框格护坡等生态护坡型式，当防冲要求较高时，设计水位以下可采用混凝土、钢筋混凝土等护坡，设计水位以上可采用生物护坡、框格护坡等生态护坡型式。渠道衬砌防渗工程实施后，可能会影响动植物的生存，应充分尊重当地生物物种的多样性，采取适当措施减少对生态环境的影响，保持生态系统内营养和水的动态循环，维持和保护动植物适宜生存的环境。3.3.5渠道防渗衬砌规划应绘制防渗衬砌工程总体布置图，本条对总体布置图的绘制、涵盖的主要内容提出了要求。

4防渗材料4.1一般规定4.1.1各种防渗材料的技术特点、防渗效果、运用条件等不同，实际工程中应根据拟建渠道的基本条件和地区气候等具体情况，本着因地制宜、就地取材的原则，选用防渗材料，并且料源充足。4.2混凝土4.2.1渠道防渗衬砌用混凝土的性能是在原标准的基础上，根据《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》SL654—2014，综合其他行业的标准提出的。4.2.2本条规定了选择混凝土原材料的原则。4.3砌石4.3.1～4.3.2本条依据《渠道衬砌与防渗材料》GB/T32748，规定了砌石材料及砂浆的技术要求。4.4沥青混凝土4.4.1～4.4.3本条依据《渠道衬砌与防渗材料》GB/T32748，规定了沥青混凝土及原材料的技术要求。4.5土工膜4.5.1土工膜各项技术指标参考《土工合成材料聚乙烯土工膜》GB/T17643、《土工合成材料聚氯乙烯土工膜》（GB/T17688—1999）中单层聚氯乙烯土工膜的物理力学性能要求确定。4.5.2复合土工膜各项技术指标依据《土工合成材料非织造复合土工膜》GB/T17642的物理力学性能要求确定。4.5.3沥青玻璃纤维布油毡是采用玻璃纤维布作基材，以改性沥青作浸涂层，经压制而成的防水卷材。本条依据《渠道衬砌与防渗材料》GB/T32748，规定了沥青玻璃纤维布油毡的技术要求。4.6模袋混凝土4.6.1～4.6.4土工模袋在内蒙古、宁夏、吉林、黑龙江等省市已广泛用于渠道边坡的防护。土工模袋的各项技术指标依据《渠道衬砌与防渗材料》GB/T32748。4.6.5新增内容，规定了模袋混凝土质量检验试样的制作方法和试验方法。4.7膨润土防水毯4.7.1钠基膨润土防水毯在内蒙古、宁夏、黑龙江等省市已用于渠道防渗工程中。本条依据渠道衬砌与防渗材料GB/T32748，规定了钠基膨润土防水毯的技术要求。4.7.2本条参照黑龙江省水利科学研究院的试验成果及黑龙江省地方标准《渠道防渗工程土工合成材料膨润土垫（GCL）应用技术规范》，规定了钠基膨润土防水毯的抗冻融性能要求。4.8土工格室4.8.1土工格室在黑龙江、吉林、辽宁、陕西等省以用于渠道防护工程中，本条参照黑龙江省地方标准《蜂巢约束系统护坡应用技术导则》DB23T1662-2015和美国PRESTO公司、PRS公司的技术资料，规定了土工格室的技术要求。4.8.2~4.8.7本条参照黑龙江省地方标准《蜂巢约束系统护坡应用技术导则》DB23T1662-2015，规定了土工格室内填充材料的技术要求。4.10机编钢丝网4.10.1～4.10.7机编钢丝网（格宾箱、雷诺垫等）已广泛用于江河以及渠道工程的衬砌。本规范机编钢丝网（格宾箱、雷诺垫等）的技术性能主要是参照了欧盟标准《SteelwireandwireproductsforfencingandnettingPart3:Hexagonalsteelwiremeshproductsforcivilengineeringpurposes》BSEN10223-3:2013规定了机编钢丝网的技术参数和检测试验。图4.10.1-1卷网示意图W宽度图4.10.1-2网箱示意图1盖板2面板3端板H高度L长度W宽度图4.10.1-3网垫示意图1盖板2面板H高度L长度W宽度图4.10.2网孔示意图图4.10.3端丝和边丝示意图1端丝2边丝4.11保温材料4.11.1～4.11.3聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS、XPS）和硬质聚氨酯泡沫塑料（PU）已广泛用于防止地基（路基）冻胀和其他结构物的保温。本规范对聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS、XPS）和硬质聚氨酯泡沫塑料（PU）的技术性能主要是参照了我国GB/T10801.1、GB/T10801.2和GB/T21558的技术指标，规定了三种保温材料的技术参数和检测试验方法。抗冻融性指标是根据黑龙江省水利科学研究院等单位多年来对保温材料的试验研究的成果确定的。4.11.4本条规定高分子防渗保温材料用作渠道防渗、保温防冻材料时，应进行专门试验论证。4.12伸缩缝填充材料4.12.1～4.12.8本条规定了用于渠道防渗衬砌用伸缩缝填充材料的技术性能和检验方法。4.13膜料的垫层与保护层本条依据渠道衬砌与防渗材料GB/T32748的技术要求。

5防渗衬砌设计5.1一般规定5.1.1根据《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》SL654-2014的要求，水工建筑物设计应考虑合理使用年限，并进行耐久性设计。渠道衬砌工程设计也应充分考虑使用年限和耐久性的问题。使衬砌工程设计能够满足使用年限和耐久性的要求，是本规范试图达到的目标。5.1.2~5.1.4明确了满足耐久性的渠道衬砌工程应该达到的功能要求、措施和构造要求。是衬砌结构的整体要求。5.1.5参数试验是工程建设中的重要内容，衬砌工程涉及的渠道地基均是土质或者岩质，其力学性质变化较大，开展室内试验工作非常重要，其结果将为计算分析提供参数，应该予以重视。本条规定了这方面的要求。5.1.7整体预制式混凝土槽是采用工厂化预制成型的整体式渠槽，具有整体性强、强度高、施工方便、施工速度快、对渠基的要求不高等优点，是小型渠道发展的方向，应该优先在小型渠道中使用。5.1.8大坝安全监测工作已经成为保证大坝安全的有力手段，而渠道工程安全监测工作开展一直缓慢。本规定对渠道安全工作进行了规定，将有助于该项重要工作的开展。5.2荷载计算5.2.1本条规定了衬砌体计算的所有荷载，计算中应该根据实际工况选择。5.2.2将荷载组合分为基本荷载组合和特殊荷载组合，是计算工况选择的需要。结构计算中应根据实际情况，在表5.2.2荷载组合表中选择基本组合、特殊I类组合、特殊II组合三种工况，找出最不利条件确定设计荷载组合，分别计算各个工况下的安全系数值，最后按照计算的最小安全系数做为控制标准。5.2.3本规范计算中将扬压力做为一个单独的荷载考虑，因此计算中水中衬砌体的自重应该采用湿重度而不是浮重度。5.3渠道水力计算5.3.1~5.3.3防渗渠道的断面形式有多种，可根据不同的地区、环境、土质、使用条件和防渗结构，合理选用。梯形断面施工简便、边坡稳定，在地形地质无特殊问题的地区，可普遍采用。弧形底梯形、弧形坡脚梯形、U形渠道等，由于适应冻胀变形的能力强，能在一定程度上减轻冻胀变形的不均匀性，在我国北方地区得到了推广应用。根据观测，弧形底梯形渠道的弧形底部因不均匀冻胀变形造成的折角变形，平均约为0.18o,而梯形渠道平底折角变形平均约为4.5o。弧形底断面可以大大减轻冻胀开裂及消融时的滑塌破坏。根据试验实践，弧形坡脚梯形渠道适应冻胀变形的能力优于梯形渠道。U形渠道从1975年开始在陕西省大量应用，目前在全国各省(自治区、直辖市)的小型渠道上得到较普遍的应用，其主要优点是：①水力条件好，近似水力最佳断面，可以减少衬砌工程量，输沙能力强，有利于引高含沙水流；②在冻胀性和湿陷性地基上适应地基变形的能力较强；③渠口窄，节省土地，减少挖填方量；④整体性强，防渗效果优于梯形渠道；⑤便于机械化施工。矩形渠道受力简单，由于需要修建两侧的挡墙造价稍高，但是对地基处理的要求较低，结构耐久性较强，是一个发展方向，特别是对于小型渠道，采用整体预制式矩形渠道优势较为明显，应该积极采用。暗渠不占土地，安全性能高，水流不易污染，且具有保温效果可以保证寒冷地区的冬季输水，在强冻胀地区，可避免冻胀破坏，因此，在有强冻胀、土地资源紧缺地区、对水质和保证率要求高的供水渠道或渠道通过集镇等人口密集时，可优先考虑采用。5.3.5条文中给出的式(5.3.5-2)是渗漏损失流量的估算公式，参数Ka的合理选定对计算结果影响很大，需要合理选用。5.3.6渠道水力计算是按照明渠均匀流公式计算。各种断面形式的过流能力和细部尺寸可按照所给公式计算。弧形底梯形渠道断面处于水力最佳状况下所应遵循的条件是。这一条件可由计算过水断面面积和湿周的公式通过和联合求解得出，实际使用中可以结合实际情况进行调整，使得在采用的过水断面面积与水力最佳断面面积相差不大，而渠道的宽深比有更多可供选择的方案时，应按附录F提供的实用经济断面计算方法进行分析和比选。所给出的防渗渠道的允许不冲流速值是根据我国的调查资料(见表5.3.3-1和表5.3.3-2)及国外资料综合分析后拟定的。在调查中发现，膜料防渗渠道许多粘性土保护层的破坏,不是由于边坡抗滑力小,而是由于流速过大,水位变化区波浪的冲击淘刷或渠系建筑物上下游流速流态的变化引起的。为了安全，结合各地经验和有关资料，提出了土保护层的不冲流速值。且规定其限值为小于0.45m/s。表5.3.3-1我国部分防渗渠道的不冲流速资料来源渠道断面形式防渗层结构及形式流量(m3/s〉纵坡流速(m/s〉备注新疆维吾尔自治区金沟河引水渠中段弧底梯形底部砌石厚30cm,边坡预制混凝土厚10cm401/1666甘肃省西金输水干渠弧底梯形底部砌石厚35cm,边坡预制混凝土厚15cm721/1206每20m设防冲截墙甘肃省西金输水干渠弧底梯形预制混凝土厚15cm49.21/1705.2每20m设防冲截墙新疆维吾尔自治区安集海引水渠弧底梯形底部砌石厚30cm,边坡为空箱结掏221/2203.6甘肃省昌马新总干渠梯形底部砌石厚25cm,边坡现浇混凝土厚10cm301/904.7每20m设防冲截墙甘肃省昌马新总干渠梯形现混凝土底厚15cm,边坡厚10cm301/1104.95表5.3.3-2干砌卵石挂淤渠道的不冲流速单位:m/s砌筑状况水力半径R(m)卵石平均尺寸(m)平面形卵石,砌筑仔细并表面修整4.O1.O2.04.O4.55.O平面形卵石,砌筑一般0.62.83.O3.11.O2.03.54.O4.2非平面形卵石,砌筑一般2.71.O2.03.O.7渠道糙率值是在《小型水利水电工程设计图集渠道防渗分册》、《渠道防渗》、《U形渠道》、《灌溉渠道衬砌》、《灌溉排水渠系设计规范》(SDJ217-84)等标准、资料的基础上，结合工程实际经验，通过适当调整提出的。5.3.8渠道衬砌以后，由于糙率变小水面线降低会使得下级渠道取水困难，因此水力计算应该充分考虑各级渠道水面线的顺接，必要时修筑节制闸等建筑物。5.4渠基处理5.4.1渠基是渠道防渗衬砌层下面的渠道地基，其稳定性决定着渠道的安全运行。渠道衬砌结构多为表面式、薄层结构，本身的强度有限，必须铺设在坚实、稳定的基土上，才能发挥作用为此渠道选线时应尽量避开湿陷性黄土、膨胀土、分散性土盐胀土冻胀土等特殊土地段或具有裂隙、断层滑坡体（空洞以及地下水位较高的不良地段当无法避开时，对不良地基应采取工程措施，确保渠道稳定。5.4.2本条款针对填方、挖方、半挖半填、改扩建时新老渠基结合的填筑要求进行了规定，基本涵盖了当前渠道建设中渠基处理的所有情况。按照其具体土质，明确了细粒土以压实度作为控制标准，粗粒土以相对密度作为控制标准，其中具体数值依据渠道的级别及重要性有所不同。填筑标准制定中参照堤防设计和碾压式土石坝设计规范的规定。 由于渠道工程挖方较浅，挖方渠道很多情况存在渠基土不密实的情况，本标准规定了对于挖方渠道渠基表层20cm~40cm应该压实处理的要求，鉴于渠基稳定对衬砌结构的稳定影响极大，这是非常必要的。对于斜坡上无法采用普通碾压设备进行碾压时，可以采用斜坡碾碾压。5.4.3渠道地基多属于卸荷工况，渠基应力状态、工作环境与建筑地基差异很大，本次规范修编不再采用《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）进行湿陷等级划分。并建议针对湿陷性黄土场地的湿陷等级进行专门评价。进行湿陷性等级评价前应进行黄土地层年代、成因、地形地貌、厚度、等工程地质和水文地质条件进行查明，并采取分层取样，通过室内试验（必要时进行现场试验）获取湿陷系数、湿陷起始压力等参数。随后基于计算获取的渠基在实际压力下的饱和湿陷量进行湿陷性评价，场地湿陷等级的划分不再区分自重和非自重湿陷。具体评价过程详见附录G.1。这种方法与《湿陷性黄土地区建筑规范》的区别在于采用实际压力下的饱和湿陷量进行评价，而不是只考虑基础基底压力为200kPa而不能考虑卸荷的湿陷量和饱和自重湿陷量来评价；同时等级划分的标准更为符合渠道工程。该方法可以考虑卸荷的作用，并规定的渠道湿陷评价的起算面，更为符合实际。图5.4.3本标准实际压力与黄土规范的区别当要考虑防渗层对地基湿陷性的影响时，或者对于大型渠道，渠基湿陷性评价应采用基于“可能湿陷量”进行渠基湿陷等级评价方法进行，详细见文献：张爱军,邢义川等.基于增湿变形的渠道工程黄土渠基湿陷性评价方法[J].水利学报，2017.01,48（1）:41-51+60。对湿陷性黄土渠基的处理，可采用表5.4.3中所列方法，可以选择其中一种，也可几种方法联合使用。垫层法曾在甘肃省许多黄土地区渠道上采用。灰土体积比采用3：7或2：8；夯实层厚度不小于30cm；干密度1.45g/cm3以上；渗透系数约为5.8×10-6cm/s。甘肃省白银工农渠为U型断面现浇混凝土渠道，基础用厚50cm的灰土夯实层，行水两个月后，挖坑检查，灰土层下未见渗水，多年来工程运行正常。打孔浸水重锤夯压或强力夯实法，1985年曾在甘肃省靖远三场塬电灌干渠上进行了试验。该干渠土壤湿陷系数为0.052～0.127，自然干密度为1.1～1.3g/cm3，自然含水率为6～10％。浸水孔用洛阳铲人工造孔，孔径6～8cm，深4m，孔距70cm，孔内填粒径小于3cm的砂砾石。灌水量按土壤含水率达到14～16％而计算，确定落距及击实次数，在原状土上落距为10～12m，击实9～12次；在机压过沟填方上，落距为8～10m，击实8～10次，夯点距2.5m，梅花形布设。夯后锤底面以下4m范围的土壤密度有不同程度提高。其中，2m范围内效果理想，干密度最大达1.42～1.83g/cm3：4m以下因未浸水，土壤干密度无变化，该段工程长200m，经多年运行，未发现明显的沉陷和裂缝。该法节省人力、物力，降低工程费用，效果较好。预浸水法作用机理是通过放水预浸，破坏湿陷性黄土的大孔结构，消除土的自重湿陷性，减少工程建设后的沉降量。预浸水法是一个古老的方法，方法简单成功实例较多。但是应该注意由于上部6m内黄土层所受的压力较小浸水不能消除其湿陷性，而浸水过程中还会将土层饱和，从而大大减小了土体的强度，因此，浸水法只能消除6m以下土层的湿陷性，对于6m以上土层应该采用垫层法另外处理方可。同时注意浸水法需要等土体水分散失到一定程度方可修渠道。深翻回填法曾在甘肃省靖会灌区等大、中型渠道工程上广泛采用。翻夯深度一般不小于1.0～1.5，三场塬电灌干渠翻夯深度最大达4。夯实干密度要求1.5～16gc3。据试验，干密度从1.4/提高到1.6g/c3,渗透系数从2.410-4c/s降低为9×0-5c/s,而且能消除较大的垂直裂缝，使渗漏均匀，但该法工程量大。强夯法和灰土挤密桩法是消除渠基湿陷性的有效方法，处理效果较好。其中强夯法成本较灰土桩低，但是施工队周围影响较大。5.4.4膨胀土作为一种水敏性很强的“问题土”，在地基处理之前，应查明渠道沿线的膨胀土分布情况，依据《膨胀土地区建筑技术规范（GB50112-2013）》中的自由膨胀率对其进行膨胀性分类。最后依据分类情况对渠基采用相应的处理措施。长期工程实践，积累了丰富的经验，提出很多好的膨胀土地基处理方法，供应用时参考。换土措施是将膨胀土部分挖除，用非膨胀土或粗粒土置换。换土的厚度要考虑因降雨引起土体含水量急剧变化带的深度。如河南南阳刁南灌渠北干1＃跃水闸下游渠段、换土厚度1.5m，断面坡度1：2.0，运行几十年，未发生破坏迹象。南水北调中线工程线路长1427.17km，其中穿越膨胀岩土渠段累计长约340km，处理的主要措施还是换土方案，强、中膨胀土的换土厚度分别为2.5m、2.0m。土性改良措施主要有石灰固化作用和水泥固化作用。膨胀土掺石灰的主要作用是使膨胀土的液限与膨胀量降低，增大强度。水泥固化作用是由于钙酸和铝的水化物和颗粒相互的胶结作用，胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用，从而降低了液限和体变，增大了缩限和抗剪强度。换土法和土性改良法的关键在于处理深度的确定。可以参照类似工程确定，并保证有足够的厚度方可确保工程安全。防排水结合在采用排渗措施将膨胀土渠坡内部积水排出体外，以增强渠坡的稳定性。安徽省驷马山引江工程渠坡治理曾采用竖井结合水平孔排渗设施，经过多年运行，渠坡没有发生滑塌。5.4.5分散性土具有易被水冲蚀的特性，雨水淋蚀易产生冲蚀孔洞和被渗流水冲蚀出现管涌破坏。分散性土对渠道工程的破坏严重但只要通过试验，鉴别其分散性，采取有效措施，在分散性土基上修建渠道防渗工程是安全可行的。附录G.2基于《水利水电工程天然建筑材料勘察规程（SL251-2000）》给出了分散性土的分类判别标准，依据分类标准采用表5.4.5选择相应的渠基处理措施。本次修编过程中，提高了渠基处理标准，将原规范处理标准范围值定位选取最大值。反滤保护处理方法中，对于混合级配砂的平均粒径明确为0.6mm，对于针刺非织造土工布的规格明确为400g/m2。对于防渗土工膜在堤顶处的水平延伸尺寸明确为1.0-1.5m。黑龙江省中部引嫩工程根据各渠段分散性土的分散程度及渠道填方高度采取了分别对待综合治理的措施对分散性土及高填方渠段在堤顶和内坡面用2cm厚的灰土防水冲蚀中间加土工膜防渗，灰土中掺生石灰4%，灰土面覆盖20m厚的非分散性粘土，种植草皮；在外坡换土20c，种植草皮。对分散性土及填方高1.5～2.0m的渠段，采用灰土方案，中间不加土工膜。对过渡性土渠段，堤顶和内坡面用土工膜防渗，内坡面土工膜上覆盖80m当地土，碾压密实，其上再加20m非分散性土种植草皮堤顶土工膜上覆盖5cm当地土碾压密实；在外坡换土20c，种植草皮。经过这样处理后，工程运用情况良好。渠道外坡或挖方渠道戗台以上的渠坡，主要是防雨水淋蚀破坏,应根据当地的降雨强度和雨量以及土的分散程度、坡高等，设计防水设施和排水系统试验证明反滤砂或土工布设置在分散性土渠道外坡治理分散性土的冲蚀破坏效果非常明显，此种方法曾用于黑龙江省南部引嫰工程，在对分散性土边坡运行效果的调查中发现，在南引渠道分散性土段，采用砂反滤混凝土板护砌和土工布反滤混凝土护砌处理的渠段，运行效果良好。5.4.6本条文依据《盐渍土地区建筑规范SY/T0317-2012》给了基于平均含盐量的盐渍土分类方法，依据盐渍化程度选取相应的地基处理措施。根据研究，公路、铁路和水利部门多年经验，盐渍土填方地基的稳定性优于挖方地基，在选线时尽量考虑采用填方地基。新疆引额济乌平原明渠工程硫酸（亚硫酸）盐渍土地区设计时就曾尽量采用填方渠道。根据原中国科学院兰州冰川冻土研究所对土体盐胀机理的试验研究，含氯化钠盐土随温度降低出现冷缩现象，盐胀率低于1%。含酸钠盐土当降温速度为℃/h时,盐率为零；当降温速度为1/h时,盐胀可达2%。硫酸钠盐土，盐胀率可达6%～84%并主要出现在20℃5温度区间可见氯化钠盐土可不进行处理，碳酸钠盐土采用适应基土变形的渠道断面和防渗结构即可，硫酸钠盐土应进行处理。用砂砾石或灰土等非盐胀性土置换盐胀性土，可从根本上治理盐胀性土渠基，但其工程造价较高，施工量大。用化学添加剂C（OHNaClCClBCl2行化学处理使盐胀性土转化为非盐胀性土，工程量小，造价低，应用前景广泛，但其最优掺量应根据盐土中易溶盐的成分和含量通过试验确定。盐胀性土的处理深度，应综合考虑防盐胀和防冻胀的要求，可等于设计冻深但堤顶（戗台）应大于0.5m，内坡面应大于1.0m。5.4.7我北方地区多年的工程试验和实践证明渠道防渗工程的环境同时具备本条中的土质、冻深、水分等3个条件时渠基土冻胀，可能导致防渗结构破坏，应进行防冻胀设计。土质、冻深和冻胀级别标准参《水工建筑物抗冰冻设计规范GB/T-50662规定，水分标准综合了水利部西北水利科学研究所和甘肃、辽宁、新疆、黑龙江等省区水利科研单位关于冻胀量的试验研究成果。土的毛水管上升高度可按表5.4.7-1取值，冻胀级别可按表5.4.7-2取值。表5.4.7-1土的毛水管上升高度Z0值表土类粘土重、中壤土轻壤土砂壤土砂Z0（）2.01.51.00.5表5.4.7-2土的冻胀级别冻胀级别ⅠⅡⅢⅣⅤh（c）h≤22＜h≤55＜h≤1212＜h≤22h＞221我渠道防渗工程实践证明,当渠基土的冻胀性属ⅠⅡ级时，按条文5.4.7-3规定的渠道断面和防渗结构，结合渠道规模级别，即可满足防冻胀的要求。1）利用结构受力特点兼有抵御和适应冻胀变形能力的防渗结构措施2）适应冻胀变形为主的渠道断面和防渗结构措施3）沿渠道断面分缝是刚性材料防渗结构适应、削减冻胀变形的关键措施渠道衬砌（块的隆起架空是冻胀破坏的主要形式之一因此，要求沿渠道周边的分缝要有一定的宽度和适当的间距防止板块间相顶而造成的隆起架空现象根据国内外工程实践经验沿渠线方向每隔3～5m设置一横向缝沿渠周方向间隔1～4m设置纵向缝。4）衬砌体底面预留冻胀量空间或用空气保温以削减渠基土冻胀量的防渗结构措施。5）以自然渠槽断面最大冻胀量作为初始位移荷载，通过有限元结构优化的数值计算选择确定衬砌结构及其尺寸。2渠基土的冻胀性属于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级时，基土的冻胀量基本上都超过防渗结构的允许位移值因此对防冻胀的要求较高所以对防渗结构形式和削减冻胀方面作出规定1）减渠底冻胀作用限制槽侧回填土高度兼具削减和回避冻胀作用的防渗结构措施；2）适应冻胀变形为主的防渗结构措施；3）考虑大中型渠道较重要而提出的综合性措施4）属于回避冻胀的措施，可彻底消除冻胀，但工程量大，造价高，宜慎用。3冻胀土基的处理，主要是从冻胀三要素温、土、水方面分别采用了下列方法：1）在防渗构下设保温（如聚苯乙烯泡沫塑料板高分子防渗保温卷材等），削减或消除渠基土冻胀，具有施工简易，效果明显等特点保温层的厚度大型渠道应通过热工计算确定对于中小型渠道可按1mm厚的保温，可减少100～10m冻深估算。2）用非冻土置换冻胀性土是削减渠基土冻胀的良好措施，但渠线长，置换工程量大，因此，从经济上考虑，这种方法一般只适用于当地或附近有较丰富的非冻胀土条件，而且应保证置换层在冻结期不饱水或有排水出路和防止在使用期间受细颗粒淤塞排水不畅而导致冻胀。3）设置排系统降低地下水位和土中水分是削减渠基土冻胀的措施也是保证置换层能有排水出路采用此法的关键是掌握当地的水文地质资料，搞好排水设施（盲井、暗管、反滤体等）的设计，并能保证其正常工作。4）用压实法或强夯法提高渠基土密度以削减冻胀量的方法是最简单易行的措施大量的室内外试验成果表明当饱和度一定时土的冻胀量随土体密度的增加而减小实测资料证明，在较小的荷载作用下，当压实度为0.95、干密度不小于1.8g/c3时，土的冻胀量已很小。鉴于渠道防渗结构体薄自重轻，为避免发生严重的冻胀积累压实土的密度逐年降低所以规定压实度不低于0.8，密度不低于1.6g/c3，且不小于天然干密度的105倍压实深度不应小于渠床置换深度。5.4.8本条规范新增了沙漠渠道修建前应进行气象资料、地质勘察以及渠基土物理力学试验等内容，要求渠基在防渗层之上设置砂砾石垫层作为坚实基层，并对砂砾石最大粒径、相对密度和厚度做了明确要求，最后明确了渠道两侧的防护范围。新疆引额济乌工程沙漠明渠采用条带布置方案，典型剖面见图1。施工过程是：①利用大型推土机和振动碾碾压54~64m宽的条带（平台）；②在条带成型一段后及时修建两侧巡渠施工道路；③利用道路再进行外土坡治理区域草方格防护、物资运输，分段有序进行；④利用各段道路分别进行渠道开挖或填筑；⑤整修后再进行渠道防渗衬砌工程施工。图5.4.8沙漠明渠典型结构布置图（单位：mm）为沙漠渠道的长治久安，必须采取人工辅助措施进行生态绿化和固沙防护，形成临时措施和永久措施、工程措施和生物措施相结合的防风固沙体系。新疆引额济乌工程沙漠明渠治理的具体做法通过多年的运行检验较为成功，可以借鉴。具体做法：在沙漠渠道两侧施工扰动的裸露沙面上采用芦苇草方格进行防风固沙，使得起沙风速增大，减少入渠积沙量；通水后的在草方格内种植林灌草进行生物固沙，改善沙漠渠道沿线气候和生态环境；对沙垄顶部流动和半流动沙丘也应进行防治，达到减弱沙漠化程度，增强抗风蚀能力的综合治理目的，以确保明渠输水安全运行。5.4.9对膨胀土、盐渍土、湿陷性黄土等特殊土的冻胀情况应分析考虑冻深范围内渠基土的在两种或多种作用下的耦合效应。对下水位高于渠底（要考虑汛期和灌溉后地下水上升的情况），或地下水位虽不很高，但渠基土透水性差，渠道的渗漏水和浸入渠基的雨水不能很快渗入地基深层时，为了消释地下水对刚性材料和膜料防渗结构的浮托力，减少基土水分，防止冻胀（冻胀性土、湿陷（湿陷性黄土）、滑塌（傍山、塬边渠道）等事故，应区别不同情况。按附录K方法设置排水设施。本规范以反滤排水体的设计代替原规范中的逆止阀设计。5.5渠道边坡设计5.5.1本次规范修编明确了渠道边坡的设计内容和程序，主要包括边坡坡型和坡比的复核、稳定性分析以及防护措施。并结合特殊土的性质明确了特殊土边坡设计防护措施。5.5.2渠坡的安全坡比是衡量渠道边坡稳定性的一个综合技术指标。一般都是依据地质条件、渠道运行特点、岩土工程性质，通过边坡稳定分析确定。但是对于渠道深度小于3.0m的渠道也可根据已建工程经验采用工程类比法确定。5.5.3-5.5.4边坡稳定分析应包括正常运行稳定计算、渗流及渗透稳定计算、抗震稳定计算。进行渗流及渗透稳定计算，2级边坡宜采用数值分析方法，3级及以下渠道边坡宜采用解析方法，对于设置排水设施的高边坡应进行多工况下的渗流稳定分析计算。边坡稳定分析方法很多，有极限平衡法、有限元法、概率统计法等，就极限平衡法大类中还有许多方法，这里根据实践经验，渠坡特点，参考《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007），对渠坡稳定分析作出规定供选用。由于瑞典圆弧法所得安全系数较小，本标准不采用该方法进行，而以简化bishop法为主要方法。依据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）给出了渠道边坡稳定分析计算的安全系数，明确了渠道不同运行工况下安全系数的选用值。同时要求了4级以上边坡稳定分析计算的参数必须通过试验来确定。5.5.5黄土渠道高边坡的稳定性是黄土塬边渠道安全的主要因素，在西北地区具有普遍性。如陕西省宝鸡峡引渭工程总干渠有98km黄土塬边渠道，渠道以上坡高约30m以上。根据多年治理经验和运行实际认为：第一，一般在坡高的1/2或稍高处设6～12m宽的大平台，较一坡到顶或小平台的坡型，既经济又安全。第二，为了防止黄土渠坡由于雨水作用产生的坡面冲刷、坡顶陷穴或溶洞，进而造成渠坡失稳，采用坡面排水系统非常必要，排水系统一般由天沟、侧沟、平台排水沟和吊沟组成。第三，黄土高边坡的坡脚是应力集中带，受到应力松弛和剥落、冲刷的交替作用，为了防止由于这些作用而逐渐降低边坡稳定性导致渠坡整体破坏现象，常在坡脚处采用砂浆块石护坡或采用喷锚支护增稳措施。5.5.6膨胀土具有胀缩性、超固结性、裂隙性和强度衰减特性，在渠道边坡破坏形成中多表现出牵引性、结构性、浅层性、多次滑动性以及时间规律性。由于膨胀土复杂的性质和渠坡破坏复杂的表现形式，使边坡稳定分析非常复杂，不同于一般粘土边坡稳定分析。差别主要体现在地质条件、破坏面和强度参数选取。在破坏面确定方面，在一定条件下，对裂隙进行数理统计分析，根据裂隙产状变化规律、裂隙密度、充填物性质等，判断出可能的破坏面；在强度参数选取方面，一般情况下膨胀土的峰值抗剪强度是相当高的，但是从失稳的膨胀土边坡反算出的抗剪强度却远远低于其峰值强度。在膨胀土边坡稳定分析中，强度参数选取，由于其复杂性，就显得更加重要。滑面上强度参数取值要根据不同土层结构特点、地质条件、地下水情况由土工试验确定。强度参数试验宜采用三轴压缩试验，残余强度参数宜采用反复剪切试验确定；膨胀土渠坡的稳定性，实际是一个非饱和土工程问题，对于1级、2级渠道边坡稳定分析一定要考虑非饱和土的性质，可采用相应的稳定分析方法和选取相应的强度参数。5.5.7沙漠渠道边坡的稳定计算方法与其它土类边坡稳定计算方法一样，先通过土工试验确定沙土设计密度和沙土的强度参数，然后用极限平衡法进行计算，再考虑施工的特殊性确定沙漠渠道的安全坡比。新疆引额济乌工程沙漠渠道曾取沙漠明渠内边坡系数m=2.5，沙漠明渠填方外坡边坡系数m=3。通过几年的运行，选定的边坡系数是合适的。5.5.8季节性冻土地区，渠道边坡因冻融破坏而在产生滑塌，因此应进行边坡稳定计算，计算参数应通过土的冻融试验选取，计算方法可采用数值分析方法。冻融边坡以表面剥落、层状滑塌和深层滑坡最为常见。不同破坏形式的破坏机理和发生时段有所不同。表面剥落和层状滑塌主要机理是冬季降水使得表层一定深度范围内土体冻胀，导致土的物理强度参数发生劣化，继而春融期间失稳，轻则淤积渠道，重则堵塞渠道，破坏衬砌结构和渠基。深层滑坡常见于地下水位较高的边坡，因表层冻结阻塞排水通道，温度梯度的引起水分迁移的综合作用，导致坡体地下水位抬升、非饱和区含水量上升进而引发滑坡，破坏渠道。5.5.9渠顶和外坡表面做好防水排水措施，外坡脚可铺砌斜卧式反滤体，护坡压脚，材料宜因地制宜就地取材，具体应根据土体和反滤材料设计。同时渠底坡体内应设置排水通道。膨胀土与分散性土坡面防护措施大多是应用于渠道外坡和衬砌以上渠坡，主要种植草皮，设置坡面排水系统。坡体排水措施是采用排渗措施将渠坡内部积水排出体外，以增强渠坡的稳定性。安徽省驷马山引江工程渠坡治理曾采用竖井结合水平孔排渗设施，经过多年运行，渠坡没有发生滑塌。加筋土措施是将土工合成材料在渠坡内不同高度分层铺设，与土体共同作用来增强渠坡的稳定性，加筋材料有纤维、土工织物、土工格栅等，对于渠道边坡土工格栅效果更佳。5.6衬砌结构设计与稳定计算5.6.3~5.6.4渠道防渗衬砌工程设计中，最为关键的任务是确定那一段要衬砌那一段不衬砌，以及确定衬砌结构的形式。衬砌与否在规划中确定，而结构形式应该主要在初步设计阶段确定。结构形式的确定首先应该根据确定的防渗等级来确定可能达到防渗等级要求的衬砌结构形式，在这些形式中选择符合实际的形式。大量工程实际表明，组合形式适用面广，效果好，应该积极采用。衬砌形式应该与渠基处理方法结合使用，可以较好地达到整体安全可靠的目的。1衬砌板形式的确定：等厚板因施工方便、质量易控制而得到普遍应用。在没有特殊地质问题的地基上，只要施工得当，完全可以满足防渗和安全运行的要求。为防止混凝土防渗层的冻胀破坏，可以采用：（1）用于边坡的楔形板和中部加厚板。是在冻胀作用较强的部位适当增加板厚，在渠的上口将板的厚度减小。为了减少工程量，渠道的阴、阳坡还可区别对待，这种结构形式在陕西和新疆等地有采用，其减小工程量和抗冻的效果较好。（2）肋梁板。这种结构形式，可减小面板的厚度，尤其是断面较大的渠道，效果明显。肋梁式板有平板和弧形板两种。肋梁与板一般一次现浇，或者肋梁采用预制钢筋混凝土,板为现浇的，还有采用喷射混凝土施工的肋梁板。此外，在较大的U形渠道中也可采用肋梁弧形板。（3）Π形板。利用了其板下空间的保温作用，该空间还使板与土基脱离接触，以及板肋的加强作用，增强了抗冻胀能力和稳定性。（4）整体预制的U形和矩形渠槽。在陕西、山西、甘肃、江苏、黑龙江等地的小型渠道上普遍采用，在中型渠道上也有采用。上述的各种防渗层结构形式，以及防渗层的施工，是采用整体现浇还是预制装配，可根据渠道防渗工程的具体条件（包括气象、渠槽土质、渠道流量、施工机械、工程经验等）选用。2衬砌材料选择方面：（1）砌石防渗渠道（尤其是干砌石防渗渠道）的效果并不理想，主要是由于砌石体自身不够密实，水流穿过砌筑缝隙冲刷渠基造成渗漏甚至破坏。国内大部分浆砌石防渗渠道没有设置垫层，直接砌筑在渠基上，因石板较薄，为使其与渠基紧密结合，应铺一层2~3cm厚的砂料或低强度等级的砂浆作垫层。为提高砌石的防渗效果，还应在砌石下面加铺粘土、三合土、塑性水泥土或塑料薄膜层，这些附加措施宜在防渗要求较高的大中型砌石防渗渠道中采用。（2）混凝土防渗是使用最为广泛的防渗材料，其中大、中型渠道防渗工程混凝土的配合比，应按现行行业标准《水工混凝土试验规程》SL352的有关规定进行试验确定，其选用配合比应满足强度、抗渗、抗冻及和易性的设计要求。小型渠道混凝土的配合比，可按当地类似工程的经验采用。预制混凝土板的砌筑是预制混凝土板衬砌防渗的关键，目前影响预制混凝土板衬砌防渗应用的主要原因是勾缝砂浆的粘结失效甚至脱落。预制混凝土板砌筑时，一定要注意勾缝的施工质量和勾缝砂浆的养护。施工时可在勾缝砂浆中掺入膨胀剂或增强纤维等材料。加大预制块之间的缝宽，用细石混凝土勾缝是一种值得推荐的方法。（3）钢筋混凝土无压暗渠的结构计算可按下列方法进行：预制盖板式暗渠的盖板，可按简支梁计算；整体式底板，将侧墙与底板作为整体结构计算；分离式底板，侧墙按挡土墙计算，也可考虑盖板和底板的支撑作用；整体浇筑箱形暗渠，可按整体框架计算；城门洞形暗渠的拱圈，根据与侧墙连接方式的不同，可按无铰拱或二铰拱计算。计算侧墙时，应考虑拱顶的推力；水下部分的钢筋混凝土，应按《水工混凝土结构设计规范》的要求，进行裂缝宽度验算。（4）防渗结构的设计封闭层主要是为了密封沥青混凝土表面残留的孔隙，以提高沥青混凝土的防渗能力和抗老化能力，同时还可减少水流中的推移质对防渗层的磨损。为保证防渗层正常工作，应使其在高温下的热稳定性及低温下的抗裂性能。封闭层厚度，是参照我国沥青混凝土面板坝的设计及应用经验提出的。防渗层厚度的选择，国内20世纪50年代初期，在中、小型渠道上曾采用渠底为10cm、渠坡为5~8cm,此后多采用5~6cm。同时参考国外资料，在中、小型渠道上，防渗层在单层铺压时，可采用5~6cm；对大型渠道，参考了沥青混凝土面板坝的设计，在双层铺压时，可采用8~10cm。整平胶结层主要作用是为防渗层铺筑在岩石基面上找平，故作本款规定。在我国北方地区，沥青混凝土渠道防渗层常有裂缝发生。产生裂缝的原因是多方面的，如沥青品种、配合比设计及当地的负气温、降温速率、施工质量等。根据对青海省已建成渠道两个寒季的观测，在元月份平均气温为－10℃以下，负气温极值为－24℃~－26℃时，防渗结构有裂缝产生。因此，沥青混凝土应作低温抗裂性能计算。根据国内外的试验资料，当沥青混凝土低温抗裂性能达不到设计要求时，可掺入变形性能好的聚合物材料(如橡胶等),其抗裂性能有明显提高，掺量应通过试验确定。如改性沥青混凝土仍满足不了抗裂要求时，宜设伸缩缝。预制沥青混凝土板的边长应根据安装、搬运条件确定。同时规定预制板密度应大于2.30g/cm3，以保证其密实和防渗效果良好。（5）膜料防渗结构埋铺式较明铺式膜料防渗结构，不易破坏，寿命长。因此本标准规定采用埋铺式膜料防渗结构。膜料防渗层的铺设范围，有全铺式、半铺式和底铺式三种形式。全铺式为渠坡、渠底均铺设，渠坡的铺膜高度与渠道正常水位齐平或高于正常高水位；半铺式为渠底全铺，渠坡铺膜高度为渠道正常水深的1/3~1/2；底铺式仅铺渠底。据美国等国外资料，底铺式膜料防渗渠道，可减少渗漏量50%左右。为降低造价、减少防渗工程量,我国一些地区采用底铺式；半铺式膜料防渗渠道，在原渠改建时用得较多，根据测验，半铺式的防渗效果可达到全铺式的87.7%~92.0%。从全国范围看，采用较多的是全铺式塑膜防渗渠道。设置过渡层是为了避免损伤膜料防渗层，并能保证膜料下部的积水顺利排除。作过渡层的材料很多，各地亦有多种做法，可因地制宜地选用。如灰土、砂浆、草泥灰、土、砂及复合土工膜等。各地的运行实践证实：灰土、砂浆作过渡层，具有一定强度和整体性，造价也较低，适用范围广，效果好；土、砂过渡层，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，或表面凹凸不平。因此，应优先选用灰土、砂浆作过渡层。如采用土、砂料作过渡层，则应采取防止淘刷的措施。膜下过渡层的材料宜是透水材料，以排除透过膜料的水和地基内部的渗流水，避免膜下水压力过大，顶托防渗膜。过渡层主要保护防渗膜料不被损坏和膜料下部的积水顺利排除，故其厚度不需太大，根据经验,一般灰土、砂浆2~3cm即可，土、砂3~5cm即可。从各地调查中发现，当土料保护层厚度太小时，因受冻融等因素的影响，膜料层会发生裸露，而导致老化破坏。国外如印度，通过试验认为，厚30cm即足以使保护膜层不被破坏；美国农业工程师协会建议，在可能遭受牲畜践踏和机械损坏的地方，最小覆盖层厚度为23cm。考虑到我国南方和北方气温不同等因素，结合调查中了解到的各地经验，选定最小厚度为30~35cm，寒冷地区采用大值。表5.6.3-1我国埋铺式膜料防渗渠道土保护层的厚度渠道名称保护层材料保护层厚度(cm)底坡新疆农二师卡拉干渠重粉质壤土40.O50.O新疆农七师奎屯水库东世水渠轻砂壤土70.O70.O河北省深县4干1分干渠轻壤土50.O80.O河北省深县4干3分干渠中粉质壤土50.O70.O河北省深县南3支渠中粉质壤土50.O60.O新疆农七师车排子东支干渠重粉质壤土50.O50.O吉林省榆树松前干渠重粉质壤土20.O20.O新疆农二师铁干里总干渠重壤土50.O50.O新疆农二师31团2支干渠重粉质壤土40.O35.O辽宁省开原县城郊干渠砂及砂砾石40.O40.O山西省萧河南干1支渠砂壤土60.O60.O表5.6.3-2美国埋铺式塑料防渗渠道土保护层的厚度渠道名称保护层材料保护层厚度(cm)蒙大拿州海伦邦河谷渠砂砾料43.0蒙大拿州东部阶地渠砂砾料(最大粒径75mm)38.0～41.0蒙大拿州太阳河工程H支渠土料加砾石各15.0，共30.0新墨西哥州麦克卡斯基支渠土料43.0～46.0新墨西哥州尔马里洛渠土料加砾石60.5～41.0内布拉斯加州幻影平原渠砂性材料35.0内部拉斯加州法威尔灌区黄土35.05.6.5本条是本次修订增加的部分，意在对衬砌结构进行必要的计算分析，验证其抗滑、抗浮等稳定性。前规范对此没有规定，在实践中存在衬砌结构不稳定的问题，因此，进行这些计算分析是必要的。5.6.6抗滑稳定计算第2、3款的计算公式引用了堤防设计规范的公式。该公式中，对于沿护坡底面通过地基整体滑动的护坡稳定计算，其地基部分也应是圆弧滑动破坏。但是，一般的护坡基础较浅，滑动面也不深，所以，为简便起见，基础部分沿地基滑动可简化为折线状，用极限平衡法进行计算。计算时可以通过先假定B，求相应的K，不断调整B点的位置，从而求出最危险的滑动面。枯水期水位较低时应考虑易发生沿抗剪强度较低的接触面的不稳定破坏。第4款考虑了单块砌块在斜坡上的滑动稳定性，计算中考虑了静止摩擦系数的影响，也就是考虑了c值的作用。5.6.7抗浮稳定计算是按照浮力与重力之比来判断抗浮稳定性。该计算对于铺设保温板时较为重要，一定充分考虑，以保证砌块的稳定性。5.6.8抗裂验算计算。只是对全断面现浇混凝土衬砌体进行计算。5.6.10抗冲稳定计算。这些计算之前应进行波浪计算，计算方法可参考堤防规范。1砌石护坡面层设计一般按厚度控制。过去干砌块石厚度计算一般采用向金法、培什金法和港口规范法。向金法在L/H=15前后计算值发生突变，不够合理。港口规范法在m<2时计算值一般偏大。培什金法计算值一般居中，计算简便。工程中干砌块石有砌方石(包括条石)和一般块石之分。培什金公式系数为0.225，是对砌方石而言，根据向金资料，砌方石的砌块石系数相差18%，据此，将培什金砌石公式原系数提高18%,作为一般砌石的系数(0.266)。关于人工块体和经过分选块石的抛石护坡计算，采用了国内外广泛使用的哈得逊公式。在水流作用下，防护工程采用抛石护坡、护脚，其块石保持稳定的抗冲粒径(按块石折算成圆球形之直径)和重量计算公式很多。本条介绍的公式除考虑水流流速这一主要因素外，还考虑了块石容重、底坡情况、水流流向等，比较符合实际情况，亦可根据各地具体情况选用其他公式计算。2混凝土护面板的整体稳定计算采用了向金公式，与现行行业标准《碾压式土石坝设计规范》SL274一2001一致。该公式仅适用于均质土堤护坡的情况，对土堤临水面有抛石体，在抛石体上铺放混凝土板的情况不宜采用。5.7结构措施与构造设计5.7.2渠道内坡护脚设计。护脚也称为固脚、脚槽，是在渠坡坡脚处设置的砌石、混凝土、石笼等块体，并将坡体上的衬砌结构支撑在其上，起到支撑坡面衬砌体、稳固边坡和分割渠底衬砌体和渠坡衬砌体的作用。护脚对衬砌体的安全起到极为重要的作用，应该重视。护脚必须保证自身稳定，并有足够的强度和刚度来支撑上部衬砌体的重量，并有足够的高度和宽度保证其变形较小。一般脚槽尺寸为60cm*80cm，冻胀作用强烈的地区其埋设深度应该大于冻深。5.7.4渠基内排水设施。应尽量采用排水出渠的方式，将渠基渗水排出渠道外边。没有条件的情况下可以用排水入渠的方法。排水入渠一般需要设置逆止阀，而逆止阀非常易于淤堵或者夹入泥沙而失效，可靠性较差，特别是对于多泥沙渠道，其可靠性更差。南水北调工程中许多地段采用集水井加自动强制抽排的方式排渗水，该方法虽然增加运行成本，但是较为可靠。5.8整体预制式混凝土槽结构设计5.8.1整体预制式矩形渠道主要应该考虑过流能力计算和防冻胀设计两个方面，结构验算一般以弯曲抗力测定进行。5.9附属设施设计5.9.1附属设施主要有安全监测、生态要求、道路、防护等设施的设计。应该强调附属设施与主体建筑物的同步实施，以保证设施的完备和节省成本。

6混凝土预制槽制造装配式预制混凝土矩形渠在黑龙江省灌区建设中首先应用，目前在黑龙江省、吉林省及新疆维吾尔自治区应用广泛，取得了明显的效益。本节的主要依据是黑龙江省水利科学研究院承担的948计划项目“先进渠系建筑物制造关键技术引进”、十二五科技支撑计划项目中“装配式矩型渠及配套产品开发”、专著“农田水利工程装配式预制混凝土矩形渠”和企业标准《农田灌排用预制混凝土矩型渠》Q/HXS01-2017”等成果以及国家标准《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T51231-2016”。

7施工7.1一般规定7.1.1施工前应认真阅读工程设计文件，包括设计说明书、设计图纸等，以便掌握工程的特点和关键技术，明确工程的重点和难点，为组织施工做好准备。施工现场踏勘的目的在于了解施工现场的具体情况和条件，为编制施工组织设计做好准备。施工组织设计是研究施工条件、选择施工方案、对工程施工全过程实施组织和管理的指导性文件，对保证工程施工的顺利进行具有重要的作用。7.1.2材料设备应选用符合国家现行有关标准的定型产品．按照设计要求的规格、数量、型号采购。现场验收包括数量和质量两个方面。材料设备的保管应根据不同品种、规格、型号，分类存放，水泥应有防雨、防潮设施，如入库存放、搭建防雨棚，码放水泥的底部应垫高且铺放塑料膜。7.1.3气温稳定具体指在降温的低温季节连续5d通过某一温度，之后很难再恢复这一温度。砌石防渗工程的低温施工措施参照《建筑工程冬季施工规程》JGJ104--1997的规定；混凝土防渗工程的低温施工措施参照《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001的规定；沥青混凝土防渗工程的低温施工措施参照《水工辗压式沥青混凝土施工规范》DL/T5363-2006的规定。7.2填筑和开挖7.2.1在铺设防渗层以前应验收检查渠道基槽是否符合设计要求，严格控制渠道基槽断面的高程、尺寸和平整度。7.2.2新建填方渠道和已建渠改建防渗渠道，填筑前应清除填筑范围内的草皮、树根、淤泥、腐殖土和污物，以避免填筑渠基与原土基间形成软弱层，影响渠基稳定。5级渠道埴筑也可采用近似的方法确定最优含水量，即：用手将土捏成紧密的圆球后，挤不出水来，松手后土球仍能保持紧密圆球形状时的含水拟，可近似地认为是此种土的最优含水量。7.2.3已建渠改建衬砌防渗渠道，为了保证填筑压实质量，应提前停水，使基土风干；或采取抽排、翻晒等方法降低其含水量。如仍无效时．则宜采用干土、湿土掺混的方法埴筑。已建土渠原为梯形断面，但经长期输水运用，在水面以下的断面均已变成弧形等不规则的断面；由于防渗渠道糙率较小，使其断面较原渠缩小。此两种情况均需进行基础填筑。填筑前，除按第7.2.2条规定清除填筑范围内的草皮、树根、淤泥、砖块等杂物外，尚需把原渠坡挖成台阶状，然后在上面填筑新土，并使填筑面较设计加宽50cm，为渠道修整留有余地。7.2.4本条对挖方渠槽、填方渠槽和改建渠道工程中将渠槽填筑满顶时渠槽的开挖作了规定。当采用机械开挖法施工时，机械开挖以后，仍应辅以人工检查及修复，直至符合设计要求。7.2.6如果渠基为易穿透防渗层的杂草地段，采用膜料及沥青混凝土防渗时，渠道基槽应对草根、树根进行清除，以防止杂草穿透破坏防渗层，影响工程质量。7.3特殊土渠基处理7.3.1湿陷性黄土渠基施工。湿陷性黄土渠基的处理一般有垫层法、强夯、灰土挤密桩、预浸水法和原土翻夯等方法。其中：强夯和灰土挤密桩法由于其处理深度深、效果好、有较多的实践经验而被认为是较为可靠的处理方式，一般经过这两种方法处理的湿陷性地基只要施工较为规范均不会出现湿陷事故，但是成本较高、施工对周围环境的影响较大。预浸水法是处理湿陷性黄土地基最为传统的方法，有较为成功的案例，但是存在需水量大、浸水和疏干耗时长，一般需要1~2年时间，且表层6m内黄土的湿陷性的消除效果不佳、含水率高强度低等问题，还需要对表层黄土采用垫层法处理，目前该法的使用受到较大的限制。垫层法的原理是换填一定厚度的原状湿陷性黄土，并用灰土、水泥土等形成一层防渗且水稳定较强的填土层，防渗作用可以减小深层黄土的湿陷性，同时对衬砌结构起到很好的垫层支撑作用，大大减小衬砌结构的不均匀沉降，从而保证了衬砌结构的安全，起到了一层多能的作用，是很多渠道惯常采用的湿陷性处理方法，但是该方法对于深厚自重湿陷性渠基的处理效果需要慎重论证。翻夯法是一种简单的处理方式，其作用原理与垫层法基本一致，但是防渗效果较差，只是适用于浅层湿陷性黄土渠基处理。工程中应该根据工程实际，并结合工程成本，经过技术经济对比确定。 1垫层法施工将石灰或者水泥与土料搅拌均匀、并控制填筑含水率两项内容是施工中的关键步骤，也只有使用专用的机械设备才能达到以上目的，因此本条做了用机械搅拌的规定。 2强夯法的施工参数必须由试桩确定，特别是强夯消除黄土湿陷性的影响深度须由现场实测验证，因此本条做了这方面的规定。7.3.2膨胀土遇水膨胀失水收缩开裂，被普遍认为是最难对付的特殊土，因此渠道选线是应尽量避免穿过膨胀土地区，实在避免不开时必须进行慎重处理。 1应尽量不用膨胀土做为填料填筑渠坡，应该用其他土料进行填筑。无其他土料可用时，应该避免强膨胀土上堤，对于中等和弱膨胀土可以用作填料，但是用对其表层进行防护处理。 2膨胀土施工中保持土体原状含水量不变是关键，达到这个标准是困难的，因此应该采取一切防护措施保证土体含水率的稳定。 3鉴于膨胀土胀缩变形、强度衰减和滑坡等灾害发生在大气作用影响层内，属于浅层性质，因此，本标准对于膨胀土的处理方法是以包裹防护为主。大量实践表明，采用“金包银”的方法，也就是在膨胀土表层用灰土、水泥土包裹是处理膨胀土较为有效、且成本较低的方法，包裹层的压实标准和惨灰量的控制是关键。7.3.3分散性土的处理关键是垫层防护和反滤本条对其进行了规定。7.3.4由于盐渍土中的盐分会随着季节的变化而变化，因此，本条规定盐渍土的施工应该选择盐分较小的季节进行。7.5膜料防渗7.5.1膜料铺设方面。1根据渠道大小和铺设方法，将膜料加工成大幅备用，可以提高施工速度。但是，大幅膜料的尺寸应以便于搬运和铺设为宜。2按先下游后上游的顺序铺设，上游幅压下游幅，搭接缝方向垂直于水流方向，可使膜料在水流压力下，连接缝密合，提高防渗效果。3铺设时，先将膜料的一端与先铺好的膜料或原建筑物在现场焊接（或粘接）牢固，在提高防渗效果的同时，可使膜料一端固定，易于拉展铺开。4膜料铺设时留有小的褶皱，可适应保护层填筑时造成的局部变形；膜下空气完全排除，可避免在填筑时膜下空虚和产生局部压力，顶破膜料。5先埋好膜层顶端，可起到固定作用，避免在保护层的填筑过程中膜料下滑。膜料幅间的连接缝应按设计采用粘接、焊接或搭接。6粘补破孔的粘补膜应超出破孔每边10～20cm，目的是更好地达到粘补作用，避免漏补。7.5.2膜岩石或砂砾石基槽铺设过渡层可以防止膜料擦破或刺破，常用水泥砂浆、灰土等。7.5.3当天铺膜，当天填筑好保护层，以避免膜层裸露时间过长。7.5.4土料保护层施工一般采用压实法；如果保护层土料是砂土、湿陷性黄土等不易压实的土料，或中、小型渠道不易采用压实法时，可采用浸水泡实法。7.6砌石防渗衬砌7.6.3采用浆砌石防渗结构的梯形渠道，一般应先砌渠底后砌渠坡。但是，对于矩形渠道，砌筑时，为了避免人踩、石料砸碰砌体，影响砌筑质量，一般应先砌两边侧墙，后砌渠底。不管采取何种砌筑顺序，都应尽量减少外力对未凝固砌体的破坏，必要时应采取保护措施。7.6.4本条规定干砌卵石砌筑顺序，主要是根据我国西北地区砌筑经验确定的。7.7混凝土防渗7.7.1现浇混凝土防渗衬砌层的模板除应有衬砌分块的两侧挡板、伸缩缝成型夹板及支架外，边坡混凝土浇筑时，一般应有外模。7.7.3本条规定了配合比的严肃性，可避免因不严格遵守混凝土配合比而造成的混乱现象，从而有利于保证混凝土拌和物的质量。本条还增加了审核配合比的内容，在现行工程建设体制下，试验部门确定的配合比应经监理工程师审核。7.7.4本条规定了混凝土的拌和时间。拌和时间是指从原材料全部投入拌和筒到开始卸出时所用的时间。7.7.7参照现行行业标准《水工混疑土施丁规范》SL677的规定，浇筑混凝土的允许间歇时间，当浇筑时气温为20°C~30°C时，普通硅酸盐水泥为90min。渠道混凝土防渗衬砌层为薄板结构，水分散失较快，因此将其允许间歇时间定为60min~90min。7.7.9对混凝土浇筑的振捣进行了全面规定。使用表面式振动器时，在振动器不能靠近的部位，应采用手持式振捣器振捣，或辅以人工捣固，振捣器不应直接碰撞模板、钢筋及预埋件。7.7.10喷射混凝土适用于各种断面的渠道，过去已有在U形和梯形渠道上施工的实例。该施工方法速度快、质量好，不用模板，而且由于干料和水都是通过胶管压力输送，不受道路限制，减少了深挖方、高填方渠道混凝土运输的困难。7.7.11收面工作是混凝土浇筑中重要的工序，收面应在混凝土浇筑完后，立即用原浆收面，不得另拌砂浆上面。实践证明，另拌砂浆收面，往往与原混凝土结合不好，冬季受冻后，容易造成表层大量脱落，影响工程质量。7.8机编钢丝网衬砌7.8.1本条规定了机编钢丝网在铺设过程中应注意保管存放，防止老化及锈蚀等问题。7.8.2本条依据马克菲尔网垫安装手册InstallationManualRenoMattressesENG_rev.1_19042017,结合国内网垫的施工经验编写。7.8.3本条依据马克菲尔石笼安装手册InstallationManualGabionsENG_rev.1_18042017,结合国内网垫的施工经验编写。7.9现场混凝土预制板衬砌7.9.1依据国家标准“装配式混凝土建筑技术标准”GB/T51231-2016规定了现场预制混凝土预制板的场地要求。7.9.2~7.9.3依据国家标准“装配式混凝土建筑技术标准”GB/T51231-2016规定了现场预制混凝土预制板的加工要求。7.9.4规定了预制板的安装要求。7.10模袋混凝土衬砌7.10.1模袋铺设和连接施工。 1检查模袋质量是施工前必须进行的一个工作，对保证工程质量关系较大，破损、断纱等严重缺陷的模袋不得使用。 2渠顶锚固槽内设置固定桩来固定模袋是保证模袋布设顺直、稳固的关键，一般应1~2m设置一个固定桩，固定桩设置时应该在模袋两边各设置一个，同时铺设时还应该考虑模袋充起时收缩量。3模袋缝接紧密很重要，本条对于缝接作出了要求。7.10.2模袋混凝土配合比应按试验确定，模袋内混凝土不能进行振捣，只能依靠模袋的膨胀压力实现固化，因此的配合比的设计时保证质量的关键，不能参照其他工程确定配合比，只能采用试验确定才行。7.10.3混凝土灌注时洒水是为了保证灌注时顺畅。先下而上、先两边后中间充灌可以保证灌注质量。养护时间应该在14d以上，才能保证模袋强度。本条提出的灌注参数是总结多个工程的经验得到的。7.11沥青混凝土防渗7.11.1沥青混凝土原材料的性能及配合比的变化，对其强度、低温下柔性和热稳定性等影响很大。7.11.2运输沥青混合料的基本要求为热量损失少，不离析。要使沥青混合料铺面充分压实，必须在辗压时保持适当的温度。沥青混合料的出机温度是根据辗压温度要求、运输和摊铺过程的热量损失确定的。因此．减少运输过程的热量损失甚为重要。7.11.3本条主要保证防渗衬砌层达到设计要求的厚度、压实度和相对密度。沥青混凝土渠道防渗技术要求高，加之自然条件、渠道断面形式、采用的施工工艺不同等原因，应在铺筑之前，进行试验性施工，以检验材料配合比，确定铺筑厚度、碾压温度、辗压遍数和压实系数等施工参数。压实系数是沥青混合料的摊铺厚度与压实厚度之比，是确定摊铺厚度的主要参数。此系数因人工或机械摊铺而异。参考我国坝工沥青混疑土施工的有关资料，压实系数的具体标准可选1.2~1.5。7.11.4沥青如长期受高温影响，会产生老化现象。其黏度提高，塑性降低，脆性增加。根据辽宁等地试验结果（见表12），沥青加热温度越高，恒温时间越长，沥青老化越严重，三大指标均有变化，以针入度变化最大。控制加热温度的上限，是抑制沥青老化的关键因素。如以针入度比值不小千90%作为沥青老化的控制指标，则沥青适宜的加热温度为160°C±l0°C，恒温时间应小于6h。表12沥青不同加热温度及恒温时间对三大指标的影响加热温度（℃）160190210恒温时间(h)标准648标准648标准648针入度(0.1mm)77.273369379.6026.3088.8077.824.8针入度比值(%)10094.6046.8010085.1028.3010087.6027.9软化点（℃）46.748.552.548.549.362.348.849.365.8软化点增加率(%)03.912.401.7028.100134.8延伸值(cm)11311352.411311323.311311310.2沥青混合料压实温度的控制，是保证沥青混凝土施工质显的重要因素。国内外坝工沥青混凝土防渗墙的辗压温度，主要是根据沥青的针入度确定的。当沥青的针入度为40～100时，初次辗压的温度为ll0°C-125°C，终结辗压温度为85°C-100°C。参照我国坝工沥青混凝土碾压温度的控制标准（见表13),，选定了渠道沥青混凝土防渗层的压实温度。表13沥青混合料的碟压温度项目针入度(0.1mm)一般控制范闱60～8080～120最佳碾压温度（℃）150～145135初次碾压温度（℃）125～120110140～110二次碾压温度（℃）100～9585120～80整平胶结层的压实温度，是根据坝工开级配沥青混合料压实温度较防渗层低20°C的规定确定的。根据西北水科所的资料，斜坡上最有效的辗压工具是0.5t~2.0t的振动辗。在无条件采用上述辗压工具时，也可以采用附着式平面振动器。在冯家山灌区、湟海渠试验中，采用重24kg和38kg两种平面振动器，先用轻型作初次振压，后用重型振压8次，沥青混凝土的密度可达2.30g/cm3以上。可见，采用平面振动器压实渠道沥青混凝土也是可行的。振动压实渠坡时，“上行振动，下行不振动”的规定，主要是为了避免产生横