渠道防滲工程的防治凍害措施

買買提吐爾遜·塔依爾

摘 要：防滲工程是否產(chǎn)生凍脹破壞，其破壞程度如何，取決于土凍結(jié)時(shí)水分遷移和凍脹作用。而這些作用又和當(dāng)是時(shí)當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)、土的含水量、負(fù)溫度及工程結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。若采取措施消除或改善其中一個(gè)因素，就有可能防止防滲工程的凍脹破壞。但是，渠道防滲工程多處于粘、粉質(zhì)土壤上，渠水易與補(bǔ)給基土，襯砌體重量輕，抗凍脹能力弱，某些渠段無法避免自然和人為的不利條件，易與遭受凍害。實(shí)踐證明，防治襯砌工程的凍害，要針對(duì)產(chǎn)生凍脹的因素，根據(jù)工程具體條件采取綜合措施。即從渠系規(guī)劃布置、渠床處理、排水、保溫、襯砌的結(jié)構(gòu)型式、材料、施工質(zhì)量、管理維修等方面著手，全面考慮，采用適宜的防凍害措施。

關(guān)鍵詞：渠道工程；防止；凍害措施

Channel seepage control projects frost damage prevention measures

Mai mai ti tu er xun·ta yi er

Abstract： The anti-seepage project is a frost heave damage， damage to what extent， the moisture migration depends on soil freezing and frost heave role. These effects and when when the local soil， soil moisture content， the negative temperature structure. To take measures to eliminate or improve one of the factors， it is possible to prevent frost heaving damage of the anti-seepage project. Seepage control project， however， is more than in the sticky， silty soil， qu shui easy recharging base soil lining body light weight and the ability of anti-frost heave weak， some drainage segment can not avoid the adverse conditions of natural and man-made， easy and suffered frost damage. Practice has proved that the damage， prevention and treatment of the lining project to address the factors that have a frost heave， in accordance with the specific conditions of the project to take comprehensive measures. That is， from the planning of the canal system layout， drainage bed treatment， drainage， insulation， the lining structure type， material， quality of construction， management and maintenance aspects to fully consider suitable Freezing prevention measures.

Key words： engineering channels； prevent； freezing Measure

現(xiàn)將實(shí)踐中一些較為有效的凍害防治方法介紹如下。

1.回避凍脹

回避凍脹是在渠道襯砌工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，注意避開出現(xiàn)較大凍脹量的自然條件；或者在凍脹性土區(qū)，注意避開凍脹對(duì)渠道襯砌工程的作用。例如，采用埋入、置槽和架空渠槽等措施。

1.1 盡可能避開粘土、粉質(zhì)土壤、松軟土層、淤土地帶、沼澤和高地下水位的地段，選擇透水性較強(qiáng)的不易產(chǎn)生凍脹的地段，或地下水位埋藏較深的地段。將渠厎凍結(jié)層控制在地下毛管水補(bǔ)給高度以上。

1.2 盡可能采用填方渠道。

1.3 盡量使渠線走在地形較高的脊梁地帶，避免渠道兩側(cè)有地面水（降水或灌排水）入渠。

1.4 在有坡面旁滲水和地面回歸水入渠的渠段，盡量做到渠路、溝相結(jié)合，或者專設(shè)排水設(shè)施。

1.5 沿渠道外兩側(cè)應(yīng)規(guī)劃布置林帶，最好是多種柳樹，因柳樹根須發(fā)達(dá)，密集伸向水源，可以改善渠床土基，有利于防凍害。總之，在渠系規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要盡可能地控制渠道襯砌工程基土的水、土條件，以避免和減少襯砌工程的凍害。

1.6 埋入措施

將渠道構(gòu)造作成管或涵埋設(shè)在凍結(jié)深度以下的措施，即采用暗渠（管）輸水。可以免受凍脹力、熱作用力等的作用，是一種可靠地防凍脹措施。它基本上占地，易于適應(yīng)地形條件，配水控制嚴(yán)密，水量損失最小，管理養(yǎng)護(hù)方便。特別適用于地形起伏、基不規(guī)則的地區(qū)，以及實(shí)行精耕細(xì)作的地區(qū)。但多受水頭及造價(jià)方面的限制。一般當(dāng)流量大、坡度又緩時(shí)不經(jīng)濟(jì)。

1.7置槽措施

置槽這種工程措施不使側(cè)壁與土接觸以回避凍脹，常被用于中小型填方渠道上，是一種價(jià)廉的防治措施。

1.8 架空渠槽

用樁、墩等構(gòu)筑物支撐渠槽，使其與基土脫離，避開凍脹性基土對(duì)渠槽的直接破壞作用。但必須保證樁、墩等不被凍撥。此法形似渡槽，占地少，易于適應(yīng)各種地形條件，不受水頭和流量大小的限制，管理養(yǎng)護(hù)方便，但造價(jià)較高。

2.削減凍脹

當(dāng)估算渠道最大凍脹變形值較大，具渠床在凍脹融沉的反復(fù)作用下，可能產(chǎn)生凍脹累積或后遺性變形情況時(shí)，可采用適宜的削減凍脹的措施，將渠床基土的最大凍脹量削減到襯砌結(jié)構(gòu)充許變位范圍內(nèi)。

2.1 置換法是在凍結(jié)深度內(nèi)將襯砌板下的凍脹性土換成非凍脹性材料（純凈的砂礫、砂卵石、及中、粗砂）的一種方法。通常又稱鋪設(shè)砂礫石墊層。砂礫石墊層不僅本身無凍脹，而且能排除滲水和阻止下臥層水分向表層凍脹區(qū)遷移。所以砂礫石墊層能有效地減少凍脹，防止凍害現(xiàn)象的發(fā)生。為完成消除凍脹影響，可將凍結(jié)深度全部置換，但用砂礫置換石置換后，凍結(jié)圣誕會(huì)比原地基擴(kuò)大（因砂礫石的導(dǎo)熱系數(shù)比一般土大），若置換到凍不到的深度，工程量必然增加很多，因此，當(dāng)凍結(jié)深度較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)凍脹強(qiáng)度沿凍深的分布狀況（如上大下小或上大下無，上小下大或上無下大，上下兩端小，中部偏大或上下均勻）和襯砌結(jié)構(gòu)的允許變位值，計(jì)算渠床各部位的置換深度，確定置換斷面。

2.2 隔熱保溫

將隔熱保溫材料（如爐渣、石臘渣、瀝青、泡沫水泥、蛭石粉、玻璃纖維、聚苯乙烯泡沫板等）布設(shè)在襯砌體背后及地表面，以減輕或消除寒冷因素，并可減少置換深度，隔斷下層土的水分襯給，從而減輕或消除渠床的凍深和凍脹。

對(duì)冬季行水的渠道，水位按等流量控制時(shí)，在設(shè)計(jì)最小水位以下，可按水保溫考慮，在水面以上采用隔熱材料（聚苯乙烯泡沫板）保溫，以達(dá)到防凍脹的目的。

隔熱保溫層的厚度，可根據(jù)基土土質(zhì)、含水、設(shè)計(jì)凍深或凍結(jié)指數(shù)，通過熱工計(jì)算加以確定。對(duì)中小型渠道，聚苯乙烯泡沫板的厚度可按設(shè)計(jì)置換深度的1/10～1/15取用。凍脹量大的部位取大值，凍脹量小于允許變形值的部位可不設(shè)泡沫板。

作為永久性的隔熱材料，要求具有耐久性、小的吸水性及不易變質(zhì)等特性。當(dāng)隔熱材料承受荷載作用時(shí)，還要求隔熱材料不產(chǎn)生大的變形并具有足夠的抗壓強(qiáng)度。

2.3 化學(xué)處理

利用化學(xué)材料注入或埋入渠床基土中，使土中水的冰點(diǎn)降低，或者增強(qiáng)土的憎水性，使凍脹時(shí) 不會(huì)發(fā)生（或很少發(fā)生）水分遷移現(xiàn)象，從而大大減輕或消除凍脹。

向渠床基土中加入可溶鹽類物質(zhì)，如食鹽、氯化鈣、氯化鎂、食鹽加氯化鈣等，勻能降低土中水的冰點(diǎn)，時(shí)土在一定的氣候條件下，處于不凍結(jié)狀態(tài)。因此，土體就不會(huì)或很少發(fā)生凍脹。

2.4 壓實(shí)

壓實(shí)法可時(shí)土的干密度增加，孔隙率降低，透水性減弱。密度較高的壓實(shí)土凍結(jié)時(shí)，具有阻礙水分遷移、聚集，從而削減甚至消除凍脹的能力，據(jù)此，可以通過渠床的壓實(shí)處理，來達(dá)到防止凍害的目的。

壓實(shí)處理法，有渠床原狀土壓實(shí)和翻松土壓實(shí)兩種。前者所能達(dá)到的深度較淺，一般在0.3m以內(nèi)，不宜在嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)用。后者可分層回鎮(zhèn)，逐層壓實(shí)，可達(dá)較大壓實(shí)厚度。

壓實(shí)處理的渠床，應(yīng)先清除淤泥雜草，然后再行碾壓。翻松土壓實(shí)。還需視土料含水情況，進(jìn)行扒松涼干或酒水補(bǔ)充，使其接近最優(yōu)含水量，每次碾壓的厚度根據(jù)碾壓機(jī)械的壓實(shí)功能和土料性質(zhì)確定，一般不宜過厚。每層需酒水并扒毛表面，以利上下層土層結(jié)合，分段接頭處，應(yīng)削成緩坡結(jié)合，并交錯(cuò)夯實(shí)。為確保工程質(zhì)量，應(yīng)隨時(shí)抽碾壓土樣，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定干密度。

2.5 防滲

當(dāng)土中的含水量大于起開始凍脹含水量，才明顯地區(qū)現(xiàn)凍脹現(xiàn)象，因此，防止渠水和渠堤上的地表水入滲、隔斷水分對(duì)凍層的補(bǔ)給，以及排除地下水，是防止地基土凍脹的根本措施。

（1）防止渠水滲漏。這不僅是防凍害的措施，而且是進(jìn)行渠道補(bǔ)砌的主要目的。保證施工質(zhì)量，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵是防止補(bǔ)砌體的伸縮縫或結(jié)構(gòu)縫漏水。

（2）為防止渠堤上的地面徑流入滲，需作好沿渠的防洪、排水工程（如截、排水溝，納水口等），另外，渠坡補(bǔ)砌體頂部應(yīng)做好封頂，以防來水浸入板后。對(duì)與必須建筑在渠堤上的小渠道，要采取嚴(yán)格的防滲措施，以免堤上渠水滲入堤內(nèi)。

（3）隔斷水分對(duì)凍結(jié)層的補(bǔ)給。采用塑料薄膜、油氈、人造橡膠膜等膜料，設(shè)置隔水層，隔斷渠道滲水、大氣降水和地下水等對(duì)凍結(jié)層的補(bǔ)給，使渠基土的顯度低于起開始凍脹含水量，從而削除凍脹。一般是設(shè)置深淺兩層封閉層隔膜，中填當(dāng)?shù)睾粚?shí)土，填土厚度應(yīng)等于設(shè)計(jì)凍深，上層隔膜與補(bǔ)砌體之間應(yīng)設(shè)置過渡層。

（4）排除地下水，降低地下水為，載斷地下水對(duì)凍結(jié)層的補(bǔ)給。應(yīng)根據(jù)渠道所處的地形和水地質(zhì)條件，按不同情況，具體對(duì)待，以達(dá)到排泄暢通、地基疏干、凍結(jié)層無水源補(bǔ)給的目的。排水系統(tǒng)的布置形式應(yīng)按第三章所述設(shè)計(jì)。

3.優(yōu)化結(jié)構(gòu)

所謂結(jié)構(gòu)法，就是在設(shè)計(jì)渠道斷面和補(bǔ)砌接時(shí)采用合理的形式和尺寸，使其具有削減、適應(yīng)或回避凍脹的能力。各地通過多年科學(xué)實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)生實(shí)踐，提出了一些適合當(dāng)?shù)貤l件的防滲、防凍脹斷面和結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)形式除混凝土防滲和膜料防滲中所介紹的外，還有在干砌卵石層下設(shè)置粘土混凝土防滲層、漿砌石弧形渠低、混凝土板砌渠坡等綜合形式。也有的矩形渠，底為反拱砌石，兩側(cè)為預(yù)制空箱內(nèi)填砂礫石的擋墻形式。