渠道防滲工程的凍脹防治措施分析

王 忠

(新阿克蘇地區(qū)沙雅縣水利局，新疆沙雅842200)

1 渠道防滲凍脹問題產(chǎn)生的原因

渠道防滲工程的凍脹破壞形式包括渠道襯砌整體上抬、鼓脹、裂縫、架空以及滑塌錯位等。導致渠道出現(xiàn)這些凍脹破壞的主要原因為:

1.1 水的因素

防滲工程產(chǎn)生凍脹破壞，和凍脹破壞的程度，與凍結時的水分遷移和凍脹作用有著直接的關系。而水的問題又與工程地的土質、土體含水量、溫度以及工程結構等因素有關。水是影響凍脹問題的決定性因素。對于渠道來說，其凍脹破壞主要原因是渠床土的含水量過高。在土體溫度下降到0℃以下時，土體中的水分就會凝結成冰，進而產(chǎn)生凍脹破壞。另外，在土持續(xù)、深化凍結過程中，水分也會向凍結鋒面遷移，導致凍結鋒面上的凍土體積快速增大，從而增加了凍脹的破壞性［1］。

1.2 渠基的因素

渠基的上抬高度不足，也是導致渠道防滲凍脹問題的主要原因之一。這種凍脹破壞現(xiàn)象通常會發(fā)生在老渠改造或是老渠一側新建設防滲渠道的情況下。由于渠道長期處于灌區(qū)當中，沿線的地下水位較高，在渠基土水分補給充足的情況下，凍脹問題自然會產(chǎn)生。

1.3 渠堤的因素

通常在人工填筑的渠道中，容易出現(xiàn)渠堤密度不符合要求的問題。在渠堤密度不足的情況下，地下水很容易在毛細管的作用下不斷上升，使渠堤的含水量大增，最后在凍結的作用下，產(chǎn)生凍脹破壞［2］。

1.4 防滲膜的因素

渠道防滲膜連接不好或者發(fā)生損壞，也會導致凍脹破壞問題。在渠道防滲工程中，防滲膜通常采用搭接法或扣接法來連接，也有部分工程采用焊接法。由于在施工過程中，沒有及時將防滲膜破損的地方修補好，或者板間的搭接不密實，尤其是預制板襯砌渠道和板間接縫存在空隙等現(xiàn)象，是導致凍脹破壞的主要因素之一。

1.5 其它因素

在施工時，如果采用的凍脹換基材料不符合要求，或者鋪設墊層時摻入了凍脹性土料也容易引起凍脹破壞;填方質量不達標、施工不當或存在滲漏問題都容易引起凍脹破壞;另外，如果渠道工程完成以后，由于凍脹破壞而產(chǎn)生裂縫卻沒有及時修補好，就會造成破壞逐步擴大，甚至使渠道的使用功能喪失。

2 渠道防滲的凍脹防治措施

2.1 合理選擇渠道線形

在對渠道進行選線時，應該重點關注凍脹問題。渠道選線時應該盡量避開黏土、粉質土、淤積土等地帶，另外，還要盡量避開沼澤及地下水位較高的地段。盡量選擇透水性較好、地下水位埋深較深，且不易產(chǎn)生凍脹破壞，地形較高的脊梁地段。如果必須穿過地下水位較高，且透水性又不好的地段，就應該盡量建成填方渠道，以便使渠底抬高。布置渠系時，應該注重避免渠道滲漏，從而導致凍脹。可在地塊和下一條渠道中間設計出一條林帶與道路，以便延長滲漏的途徑，當渠道穿過耕地時，應避免采用深挖方斷面［3］。

2.2 選擇有效的渠道結構

在結構方面盡量考慮抗凍性能高的形式。通常采用的是U型或弧形渠底的梯形斷面渠道形式。這樣有利于提升渠道的抗凍能力。U型渠道的主要形式應以整體上抬為主，以提升渠道的凍脹變形均勻性;弧形渠底的抗脹能力較強，在凍脹的作用下，凍脹變形較為均勻，比較適合在寒冷地區(qū)的渠道防滲工程中應用。U型渠主要采取的是預制混凝土板拼接形式。在實際施工時往往容易受到預制尺寸的限制，因此，這種渠道形式通常都應用于流量較小的支渠或支渠以下渠道中?；⌒蔚椎奶菪螖嗝媲绖t不會受到這些因素的限制，因此，經(jīng)常會在干渠或支渠中應用。

2.3 換置凍脹土

在混凝土板下鋪設一定厚度的墊層可起到抗凍作用。常用的墊層材料有砂礫石、中粗砂等。施工時需要在凍結深度以內(nèi)，將襯砌板下的凍脹土換成非凍脹材料。墊層不僅具有一定的抗凍脹能力，而且還可以阻止地下水的上升，減少水分的轉移聚流。另外，也可使?jié)B漏到墊層中的水及時排出去。對凍脹土進行換置時，可根據(jù)規(guī)范要求來進行計算，但同時還要考慮凍脹土的換置工程量及成本問題。

2.4 運用隔熱保溫層

在進行渠道防滲工程施工時，可將隔熱保溫材料應用在襯砌體的下部，這樣可以起到消減凍深與凍脹破壞的作用，同時也可減小凍脹土的換置深度。目前在渠道防滲工程中較為常用的保溫隔熱材料主要有聚苯乙烯泡沫板。聚苯乙烯泡沫板作為一種較為新型的保濕材料，具有自重輕、強度高、吸水性低以及隔熱性能好等特點。而且這種材料的價格較低，施工也較方便，目前在渠道工程中得到了廣泛的應用。在渠道施工時，可以根據(jù)凍脹深度，置換深度等來計算出苯板的厚度。另外，在渠道防凍工程中，應用較為廣泛的隔熱材料還有爐渣、石臘渣、瀝青草等。

2.5 做好排水、隔水措施

如果凍融層或置換層下的透水或弱透水層較薄，且深層地下水埋深比工程設計凍深大時，應該在渠底設置必要的排水措施，使凍融層或置換層能夠與地下水相通;如果渠床的凍融層有排水出路，則應該在工程設計凍深底部設置縱橫向排水暗管，以便及時把渠床凍融層內(nèi)的水排出渠外;如果渠道在冬季輸水，渠底存在傍滲水補給時，可在最低運行水位以上設置反濾排水體，排水口應該設置在最低運行水位處，這樣可以及時將滲水排到渠內(nèi)，避免渠床受到浸濕;在混凝土襯砌板下鋪設一層聚乙烯膜或土工膜，可以有效減少襯砌板接縫處的滲漏問題。尤其是在采用小塊混凝土板襯砌時，采用防滲隔水層能夠起到良好的抗凍脹作用。

2.6 做好運行管理

防滲渠道在冬季不運動時，應該在氣溫降到0℃以下之前停水。如果渠道需要在冬季運行，那么在負溫期間不能間斷運行，同時還要保證運動期的水位;對渠道的襯砌體進行及時的檢查與維護，保證砌塊縫間的填料完整性，襯砌體封頂?shù)耐旰眯?，避免水滲入到襯砌背后;渠道運動期間，還要對各種排水措施進行及時的檢查與維修，以保證排水的暢通。在冬季不運行時，應該應該在停水以后及時清除渠內(nèi)雜物，渠道內(nèi)不能存在積水及雜物;渠道的外側最好種植一些根系發(fā)達的，可以改善渠床土基狀態(tài)的植物，這樣對渠道的凍害防治非常有利。

3 結論

凍脹是渠道防滲工程的主要病害之一，對凍脹問題進行防治可以有效提升渠道的使用壽命。因此，在渠道工程設計、施工以及后期運行維護管理期間，都應該認真對待凍脹問題，結合工程的實際情況及凍脹特點，做好每個環(huán)節(jié)的凍脹防治工作。

［1］李常輝，試論防滲渠道的抗凍設計［J］.吉林農(nóng)業(yè)，2010(06):188.

［2］高英利，寒冷地區(qū)渠道防滲工程凍脹破壞及其防治措施［J］.水利建設與管理，2013(03):75-78.

［3］王恒，趙力.嚴寒地區(qū)灌溉渠道防滲抗凍脹技術研究［J］.中國水運，2012，12(06):188-189.