软土地基条件下灌溉渠道衬砌施工技术研究

我国地域广阔，软土地基分布广泛，这给灌溉渠道的建设带来了诸多挑战。软土地基的高含水量、低透水性等特点，使得灌溉渠道衬砌施工面临地基承载力不足、结构易变形等问题。如何在软土地基上修建稳固的灌溉渠道，确保其长期安全运行，是水利工程领域亟待解决的问题。本文结合工程实际，从地基预处理、材料选择、排水系统优化等方面，对软土地基条件下灌溉渠道衬砌施工技术进行研究，以期为相关工程提供有益借鉴。

一、强化地基预处理，筑牢渠道承载根基

软土地基作为一种特殊的地质条件，因其富含大量的黏土矿物和有机质，呈现出高压缩性、低强度、高含水量和低渗透性等显著特征。这些特点使地基受到渠道衬砌结构荷载作用后很容易发生大沉降及不均匀变形。灌溉渠道长期运营期间，连续输水荷载，水位季节性变化，均可进一步加重地基沉降。如果没有对地基实施有效预处理，衬砌结构会由于地基不稳引起过大附加应力，造成衬砌出现裂缝、错动，甚至出现整体结构失稳等病害，从而严重影响灌溉渠道正常使用功能及寿命。加强地基预处理，采用换填法对软弱土层进行换填，换填具有更高强度和更小压缩性的物质，例如砂石和灰土；采用排水固结法，加快地基土孔隙排泄水速度，促进土体固结沉降；用深层搅拌法把水泥和其他固化剂同软土进行充分拌和，使其形成有一定强度的复合基础，上述方法使地基土物理力学性质得到了根本改善，提高了地基的承载能力与抗变形能力，从而为渠道衬砌筑造了一个稳定、可靠的地基，有效地抵抗了地基沉降给衬砌结构带来的负面影响，确保了灌溉渠道工程安全与耐久[1]。

在中国南方一个河网密布的区域，因长期受到流水沉积作用，局部建设灌溉渠道面临着广布软土地基的困境。为了确保灌溉渠道施工质量和长期平稳运营，施工队决定使用水泥搅拌桩技术预处理地基。在施工之前，专业技术人员经过地质勘察详细了解软土地层分布深度，土质特性及其他资料，准确地确定桩位及桩长。施工时，采用专用深层搅拌机械按设计桩间距把搅拌头打入软土层内，按一定转速转动搅拌，水泥浆经管道高压喷射到软土上，从而达到水泥和软土完全拌和。每根搅拌桩在施工结束之后都会严格控制养护时间并在桩体到达一定强度之后才会对其展开后续检测。通过专业检测机构通过静载荷试验及取芯检测表明：水泥搅拌桩加固后地基承载力由最初的小于60kPa 增加到180kPa,充分满足渠道衬砌承载需求。在渠道衬砌施工完毕并开始使用之后，有关机构连续三年对渠道进行了沉降监测和结构性检查，没有发现由于地基沉降导致的衬砌出现裂缝或塌陷的情况，渠道输水畅通无阻，有效地保证了周围农田灌溉需要，给当地农业生产带来坚实水利支持。

二、优选适配衬砌材料，增强结构耐久性能

软土地基自身的特点决定了它在承受外部荷载时不仅沉降大，而且很容易发生不均匀沉降。这一复杂地基变形状况对灌溉渠道衬砌材料几乎苛刻。传统的刚性材料面对地基的不均匀沉降，很难适应变形的需要，很容易出现开裂，继而造成防渗失效和结构破坏[2]。但柔韧性好的混凝土依靠本身所具有的弹性模量调节能力可以在地基出现形变时通过细微的形变来缓冲应力从而避免开裂；加筋复合土工膜依赖于土工织物的出色的抗拉能力和防渗膜的防水特性，它不仅能够承受由地基变形产生的拉力，还能确保渠道具有良好的防渗性能。选择这些相适应的衬砌材料犹如给渠道披上了“防护服”。当地基发生变形后，积极地进行调适，降低了应力集中程度，有效地延长了渠道寿命。

西北某区沙漠边缘地区局部建设灌溉渠道面临软土地基和干旱多风沙两大难题。针对软土地基不均匀沉降会对衬砌造成破坏这一难题，工程队通过多方论证及材料试验最终选择聚丙烯纤维混凝土做渠道衬砌材料。施工之前，技术人员根据当地的气候及土质特点进行多次试验，得出混凝土配合比最优方案，即聚丙烯纤维掺入量为 0.9kg/m³ 。浇筑时采用分层分段连续浇筑技术，严格控制各层浇筑厚度不得大于 30cm ；同时采用插入式振捣器保证混凝土的振捣致密，避免蜂窝麻面的产生和其他质量缺陷。工程完工后有关部门沿渠道布置若干沉降监测点观测衬砌状况的断面。经历了超过三年的运行监测后，尽管该地区的季节性温差波动较大，并且地基出现了高达 8cm 的不均匀沉降，但纤维混凝土衬砌的表面只出现了少数宽度小于 0.1mm 的微小裂缝，并且这些裂缝在后续阶段并没有进一步扩大。与此同时，该渠道在防渗方面表现出色，与传统渠道相比，其水利用率提高超过 20% ，有效地满足了附近农田的灌溉需求，被视为当地水利工程建设的典范。

三、优化排水系统设计，缓解地基水患压力

软土地基的本质属性，使得软土地基在水治理中受到了严重的挑战。由于其具有较大的孔隙比、高的含水量和微弱的透水性，降雨和灌溉后的回渗水很容易在地基中累积，导致无法迅速排出。地下水位持续升高时，堆积的水体既向渠道衬砌施加向上浮力，导致衬砌结构发生上浮，位移等，并将受到渗透压力作用，加速水流从衬砌的薄弱环节向地基渗透，使土体进一步软化，地基承载力减小，从而使渠道的整体稳定性降低。这些排水设施互相配合，可显著降低水对地基及衬砌产生的不利影响，并使地基保持在一个比较干燥的稳定状态下，提高地基的承载力，从而确保了复杂水文环境中渠道衬砌结构的安全稳定。

在中国东南沿海的一个冲积平原上，因其靠近海洋、地势较低、软土地基含水量很大、地下水位终年较高，为当地灌溉渠道的修建造成了很大的难度。某关键灌溉渠道工程施工过程中，针对严重水患，施工队精心设计和实施完善排水系统。在渠道的两侧，每 20 米都设有一条深度为 2 米的排水盲沟。这些盲沟内部填充了均匀粒径的级配砂石，而外部则用高强度的透水土工布进行包裹，这样做有效地防止了泥沙堵塞，确保了排水系统的畅通无阻。在渠道的底部，排水板被设计成梅花状，并且这些排水板之间的距离是 1.5 米，它们通过特定的连接部件紧密相连，从而构建了一个高效的排水路径。施工结束之后，经过持续的监测，我们发现地下水位比施工前降低了 1.2 米，这有效地减少了水浮力对渠道衬砌的潜在风险。3 个灌溉季运行后，渠道衬砌没有发生任何水压力引起的开裂，凸起等损伤，防渗性能优良，输水效率平稳，它成功地保证了周围上万亩农田灌溉需要，为地方农业生产与经济发展奠定了扎实的水利基础，并为类似软土地基地区水利工程建设积累了宝贵的经验。

四、结语

总之，软土地基上灌溉渠道衬砌施工需要充分考虑地基特性并采用科学合理的施工工艺。加强地基预处理能够筑牢渠道的承载根基、优选适配衬砌材料能够提高结构的耐久性能、优化排水系统设计能够减轻地基的水患压力。将上述技术成功运用于实际项目，为软土地基地区修建灌溉渠道提供一种可行性方案。在今后的工作中，我们需要进一步深入地研究，不断地完善施工技术，不断地提升灌溉渠道施工质量，从而为我国农业生产以及水利事业提供更加扎实地保障。

参考文献：

[1]赵奋东.秦安县农田水利灌溉渠道工程运行维护及管理措施[J].乡村科技,2022,13(10):155-158.DOI:10.19345/j.cnki.1674-7909.2022.10.011.

[2]王翠娟.农田水利灌溉渠道工程运行维护及管理[J].农村实用技术,2021,(03):177-178.