淺析季節(jié)性凍土地區(qū)渠道防滲防凍脹技術(shù)與應(yīng)用

吳文濤

【摘要】在我國北方有關(guān)季節(jié)性凍土的一些地區(qū)當(dāng)中，混凝土襯砌有關(guān)防滲渠道方面的凍脹破壞非常廣泛，對工程產(chǎn)生的危害非常大。對于灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造當(dāng)中，如今常用的有關(guān)渠道防凍脹方面的技術(shù)措施包括結(jié)構(gòu)措施、隔水排水措施、置換措施以及保溫措施等。對于渠道防滲工程當(dāng)中凍脹破壞嚴(yán)重的一些地區(qū)，應(yīng)該根據(jù)灌區(qū)的實際情況，應(yīng)用防滲防凍脹的有關(guān)復(fù)合結(jié)構(gòu)形式，只有這樣才能起到較高的防凍脹效果。

【關(guān)鍵詞】渠道防滲；凍害破壞；防凍脹；應(yīng)用

在季節(jié)性凍土有關(guān)地區(qū)當(dāng)中，剛性襯砌渠道方面的凍脹破壞非常嚴(yán)重。剛性材料有關(guān)襯砌渠道在冬季因為負(fù)溫產(chǎn)生的作用，往往會受到程度不一的凍害破壞，這不但對工程防滲效果以及正常運(yùn)行等產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，同時也提高了在工程管理維修方面的費(fèi)用與難度，使工程實際的使用壽命有所降低。所以，在季節(jié)性有關(guān)凍土地區(qū)一定要將襯砌防滲渠道方面的防凍脹技術(shù)重視起來。

一、渠道凍害的有關(guān)類型及其具體的破壞形式

在季節(jié)性凍土有關(guān)地區(qū)，每到冬季氣溫都會逐漸降到零度之下，負(fù)溫環(huán)境能夠?qū)炷烈r砌有關(guān)防滲渠道產(chǎn)生一定破壞作用，也就是凍害。依照負(fù)溫導(dǎo)致的各種破壞作用的具體性質(zhì)，凍害能夠合理的劃分成冰凍破壞、凍融破壞以及凍脹破壞等三種有關(guān)類型，同時每種類型的破壞形式也都不盡相同。冰凍破壞指的就是冬季輸水渠道當(dāng)中的水體結(jié)冰，從而對混凝土有關(guān)襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞；凍融破壞指的就是混凝土有關(guān)襯砌材料內(nèi)部存在的孔隙水凍融，從而對襯砌板產(chǎn)生破壞；而凍脹破壞指的就是渠基土凍脹與融沉，從而對混凝土有關(guān)襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。這里面混凝土有關(guān)襯砌防滲渠道方面的凍脹破壞當(dāng)屬最嚴(yán)重的一個，在我國北方有關(guān)季節(jié)性凍土的一些地區(qū)當(dāng)中非常普遍，對工程產(chǎn)生的危害比較大。

二、保溫措施及其在防凍脹方面的應(yīng)用模式

憑借聚苯板來保溫防凍脹是如今廣泛應(yīng)用的一種渠道防凍脹措施，在內(nèi)蒙、甘肅、新疆等有關(guān)省（區(qū)）方面的灌區(qū)憑借混凝土襯砌板加上砂漿過渡層加上聚苯板來保溫防凍脹的相關(guān)結(jié)構(gòu)形式，實際的防凍脹效果非常良好。聚苯板擁有抗老化、耐腐蝕、強(qiáng)度高以及吸水性小等優(yōu)點(diǎn)，依照試驗資料，1厘米厚的有關(guān)泡沫塑料保溫層就能夠比得上14厘米厚填土所具有的保溫效果。這種結(jié)構(gòu)形式適合應(yīng)用在地下水埋深淺、凍深較大或者是缺少砂礫石等有關(guān)地區(qū)當(dāng)中的大中型渠道。具體應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)形式的時候一定要注意，大部分保溫材料實際的保溫效果會跟隨潮濕和吸水率的提高而降低，所以，通常需要和塑料薄膜或者是復(fù)合土工膜進(jìn)行配合使用，這樣防滲防凍脹的實際效果會更好。在地下水位高度超過渠底的時候，需要設(shè)置有效的排水措施。

三、置換措施及其在防凍脹方面的應(yīng)用模式

置換措施是有關(guān)渠道襯砌和防滲工程當(dāng)中應(yīng)用非常普遍的一種防凍脹技術(shù)。圖1是混凝土襯砌板加上置換材料的一種防滲防凍脹有關(guān)結(jié)構(gòu)形式。對于灌區(qū)節(jié)水改造當(dāng)中，在新疆以及內(nèi)蒙等有關(guān)地區(qū)應(yīng)用戈壁料與風(fēng)積沙作為具體的置換材料，這樣不但能夠起到較高的防凍脹作用，同時還能減少工程投資。這種結(jié)構(gòu)形式適合應(yīng)用在季節(jié)性凍土有關(guān)地區(qū)、低下水位較低、渠基土是凍脹性土、周圍有砂礫石亦或是中粗砂等有關(guān)非凍脹性土的一些大中型渠道。在凍結(jié)深度非常大的時候，為了有效的消除凍脹帶來的影響，需要對凍結(jié)深度之內(nèi)的所有凍脹性土進(jìn)行置換，所以，其工程量非常大，往往不夠經(jīng)濟(jì)。這種結(jié)構(gòu)形式在具體應(yīng)用的時候一定要注意，假如置換層可能是飽水凍結(jié)的時候，需要確保凍結(jié)期置換體具備排水出路，也就是說應(yīng)該設(shè)置相關(guān)的排水措施；在置換層出現(xiàn)被淤塞危險的時候，需要對置換體迎水面合理鋪設(shè)土工膜亦或是土工織物保護(hù)。

四、復(fù)合措施及其在防凍脹方面的應(yīng)用模式

如果渠道防滲防凍脹有關(guān)結(jié)構(gòu)形式比較單一，那么通常很難達(dá)到理想當(dāng)中的防凍脹效果，以下是對于灌區(qū)節(jié)水改造當(dāng)中，應(yīng)用較為成功的幾種渠道防滲防凍脹有關(guān)復(fù)合結(jié)構(gòu)形式。

（一）渠道邊坡上的混凝土襯砌加上渠底中的柔性結(jié)構(gòu)防護(hù)

這種結(jié)構(gòu)形式就是在實施渠道襯砌防滲的時候，渠道邊坡應(yīng)用混凝土襯砌，而渠道底部則是應(yīng)用非剛性材料進(jìn)行防護(hù)的有關(guān)方法。對于這種結(jié)構(gòu)形式來說，其適合應(yīng)用在大中型渠道當(dāng)中，同時在應(yīng)用的過程中主要分成兩種情況。

首先，如果地下水位高度超過渠底的時候，那么渠道邊坡應(yīng)該使用混凝土板和置換材料，而渠底應(yīng)該使用透水材料進(jìn)行防護(hù)。對于這種情況不適合使用混凝土襯砌以及膜料全斷面進(jìn)行防滲，并且防凍脹也不適合使用聚苯板相關(guān)保溫措施。

其次，在地下水位高度在渠底以下的時候。渠道邊坡應(yīng)該使用混凝土板、聚苯板、膜料以及置換材料亦或是混凝土板等，而渠底則是應(yīng)用膜料防滲和土料保護(hù)層進(jìn)行防護(hù)。

（二）膨潤土防水毯加上土料保護(hù)層

膨潤土防水毯以及土料保護(hù)層有關(guān)渠道防滲防凍脹方面的結(jié)構(gòu)形式比較適合應(yīng)用在凍脹破壞非常嚴(yán)重的地區(qū)，或者是渠道縱坡相對較小的一些大中型渠道。應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行防滲防凍脹具有良好的效果，并且投資也比較少，通常能夠比混凝土板、聚苯板以及膜料的相關(guān)結(jié)構(gòu)形式投資減少約30%。圖2是內(nèi)蒙古有關(guān)河套灌區(qū)在永剛分干渠當(dāng)中應(yīng)用的防滲防凍脹的一種結(jié)構(gòu)形式，其憑借膨潤土防水毯進(jìn)行防滲，并利用塑性固化土當(dāng)做保護(hù)層的有關(guān)結(jié)構(gòu)形式，其防滲防凍脹的實際效果非常好。

（三）混凝土襯砌加上置換措施加上適應(yīng)凍脹變形的有關(guān)斷面形式

這種結(jié)構(gòu)形式憑借混凝土襯砌進(jìn)行防滲，利用戈壁料墊層來對凍脹性渠基土進(jìn)行置換，在橫斷面上應(yīng)用弧形坡腳有關(guān)梯形斷面或者是弧形底有關(guān)梯形斷面，適合應(yīng)用在寒冷地區(qū)、地下水位埋深非常大、渠基土是凍脹性土、存在非凍脹有關(guān)置換材料地區(qū)的一些渠道。在渠道縱坡相對較大的時候，渠坡應(yīng)該使用混凝土襯砌、而渠底則應(yīng)該使用漿砌卵石的有關(guān)結(jié)構(gòu)形式。圖3是渠坡混凝土襯砌，加上渠底漿砌卵石，加上弧形坡腳有關(guān)梯形斷面，加上置換墊層的有關(guān)防凍脹結(jié)構(gòu)形式，其適合應(yīng)用在大中型渠道當(dāng)中。

結(jié)束語：

本文總結(jié)了幾種比較常用的有關(guān)渠道防滲防凍脹技術(shù)方面的應(yīng)用模式，認(rèn)為在一些凍脹破壞嚴(yán)重的有關(guān)渠道防滲工程當(dāng)中，如果應(yīng)用的渠道防滲防凍脹相關(guān)結(jié)構(gòu)形式比較單一，通常很難達(dá)到理想當(dāng)中的防凍脹效果。對于灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造當(dāng)中，應(yīng)該依照渠道沿線方面的地形特點(diǎn)、氣象水文以及土壤地質(zhì)等具體情況，從而因地制宜的使用防滲防凍脹的有關(guān)復(fù)合結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)而確保防凍脹的實際效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王丹； 劉曉娟； 李俊峰.抗凍脹渠道防滲的結(jié)構(gòu)形式研究進(jìn)展[J].水資源與水工程學(xué)報，2012，（01）；165.

[2]張宇峰； 何武全； 張紹強(qiáng)； 吉曄.渠道防滲保溫防凍脹標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)模式[J].中國農(nóng)村水利水電，2014，（03）；127.

[3]李根； 何武全； 宋清林； 張宇峰.混凝土襯砌渠道置換防凍脹標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)模式[J].節(jié)水灌溉，2015，（04）；130.