冻胀 灌区混凝土防渗渠道冻胀防治措施

　　摘要：冻胀破坏一直以来都是混凝土施工渠道中的主要影响和制约缺陷和因素，伴随着当前科学技术方式的不断提高，人们对混凝土防渗渠道的冻胀破坏认识日益提升，其如何做到防渗渠道的冻胀破坏防止已成为当前渠道改建施工的重点措施。在施工中如何才能找出冻胀破坏的原因，并结合出现的各种原因综合分析是当前运行施工中管理的主要问题和急需解决的缺陷。本文通过对工程实例进行分析，结合当前相应的施工技术措施综合处理，提出了相应的防治措施和处理方式。
　　关键词：灌区；防渗；冻胀
　　渠道是农业生产灌溉供水和工业生产的重要基础设施和主要的供水设备。伴随着当前农业和工业生产要求的日益提高，用水量日益增加，这就要求在供水中水渠的质量日益增加和扩大。某灌区混凝土防渗渠道总长20公里，始建于1999年初，这些渠道在修筑和设计的过程中虽然都取用了一定的防冻措施和管理方式，但是其在建成之后由于各个因素的影响着制约逐步出现了各种冻胀破坏因素，较为轻的地方只是出现了一些裂缝和冻胀，严重着甚至是出现了隆起、断裂等相关因素，不仅影响了渠道的正常输水和运行安全，更是严重降低了当前施工中应有的防渗效果和防渗措施。因此在改建和改造的过程中找到冻胀破坏的原因为其改造施工质量有着不可估量的作用。并且在施工的时候要针对各个施工阶段和施工环节严格控制，加以防治，便成为运行管理中亟待解决的问题，通过针对现场的详细考察，从冻胀破坏的形式入手，对造成冻胀破坏的各个原因进行综合分析与处理，结合同类处理因素提出其防止的主要措施和方式，为水渠的良好有效工作奠定基础，更是保证社会生产平稳发展的关键。
　　1、冻胀破坏的形式
　　1．1现浇混凝土底板破裂。普遍发生在未设纵向分缝渠道。裂缝位于渠底中心线位置，宽度0．1～1厘米，延续较长，有些甚至贯通渠道首尾。
　　1．2现浇混凝土板隆起。混凝土板自纵、横向分缝处隆起，隆高1～4厘米。多发生在渠底和边坡中下部，尤以底部最甚。开春化冻后，有不同程度的复位，但基土富水渠段因冻冰融化，融水自受到破坏的分缝溢出，引起细砂垫层移动下坠，挤拱下部面板。次年再经冻胀，面板隆起更高，板间受力失衡，易产生滑坡。
　　1．3预制混凝土板鼓胀、滑塌。预制板或几块或连片鼓起，鼓胀高度2N6厘米，勾缝砂浆与板分离。多发生在渠底和边坡下部。有些部位因鼓起较高，板间受力失衡，致使边坡滑塌。春季化冻时，垫层颗粒受外溢水渗透力作用而移动，造成垫层变形，再经冻融，更易发生边坡垮塌。
　　2、冻胀破坏的原因分析
　　调查发现，挖方较深、地下水位较高的渠段冻胀破坏较严重，同一渠段冻害又以渠底、渠坡下部和背阳边坡为甚。产生冻胀的成因主要是土体中的水分凝结成冰，因体积扩张致使土壤颗粒发生位移，土体膨胀后受建筑物约束产生冻胀力，造成建筑物变形。负温条件下地下水受温差影响向地表冻结土层转移积聚，增加冻胀量。因此，地下水的存在特征、基本含水量和土壤特性成为决定冻胀程度的主要因素。本灌区土质在冻结过程中可产生较大的水分转移积聚。
　　鉴于土壤冻结过程中地下水有转移聚流的特点，将渠道基础设计高程控制在地下水毛细管水上升高度之上是避免或减轻冻胀破坏的可靠办法，亦将渠道抬高做成填筑渠。这样，即使渠堤被渗漏水浸湿，也易受毛细管作用蒸发掉。日晒有助于土体中的水分蒸发。据此分析，某灌区防渗渠道冻胀破坏的具体原因是：
　　2．1渠基上抬高度不足。老渠改建和老渠一侧新建的防渗渠道，受地形限制，往往不能上抬足够高度。渠道因处常年灌溉区内，沿线地下水位较高．渠基土层水分补给充分，致使基础含水量较高。冻结过程中，地下水受温差产生的渗透力作用，沿毛细管源源不断地上升积聚，不断加大基土冻胀量，对渠道防渗面板产生较大的冻胀作用。实际表明，这些渠段的冻胀破坏比较普遍，也较为严重。
　　2．2渠堤密实度不够。部分由民工填筑完成的渠道，渠堤密实度达不到设计要求，薄弱环节较多。因土体密实度较低，地下水易受毛细管作用而大量上升，使渠堤含水量迅速地大量增加，冻结过程中可产生较大的冻胀力。春季化冻时，这些渠堤易受外溢水渗透力作用而发生变形，严重者产生滑坡和流土破坏，危及渠道安全。
　　2-3防渗塑膜接缝不严或损坏。防渗塑膜的连结多采用搭接法和扣接法，少数采用了焊接法，但施工质量不同，施工中造成的部分破损也未能修补，存在集中渗漏通道。由于板间接缝不可靠，且易损坏，尤其是预制板衬砌渠道，板间分缝开裂、分离现象较普遍，渠水易浸入到达防渗塑膜层，再经塑膜连结处和破损处渗入渠堤，自内补给水分，增加基土含水量。因此，入冬前的冬灌对渠道的冻害防治是不利的。春季化冻时，基土水分经渗入通道反向外溢，引起垫层和边坡变形，影响渠道运行安全。
　　2．4细砂垫层含粉土量偏高。设垫层替换冻胀土是防止冻胀破坏的有效措施之一。风积砂具有导温系数高、透水性强的特点，属弱冻胀土。灌区内风积砂分布较多，故防渗渠道均采用风积砂做垫层，粉土含量设计要求不超过3％5％，但部分风积砂源含粉土量偏高，有的高达17％，甚至更高，本身已属于冻胀土，用于渠道垫层，无法起到防冻涨作用。
　　2．5设计上的缺陷。渠底是最易受冻胀破坏的部位。有些小断面渠道，渠底现浇混凝土板未设计纵缝，因底板两侧受边坡挤压，中部受到拱力作用，无法释放，稍有冻胀或滑坡，底板中部就成为数力集中作用点，可轻易折断，在渠底形成一条长长的裂缝。渠底未设纵缝的混凝土现浇渠道普遍发生这种破坏，破坏情况往往较严重。
　　3、冻害防治措施
　　3．1及时维修。冻胀隆起的土体，体积较原先增大，且含冰夹层
　　和冰晶体，冻胀现象往往一年比一年严重。不及时治理，将导致渠道更为严重的破坏。维修应遵循“重伤不拖延，轻伤不放过，合理安排，逐步解决”的原则，具体办法主要有：a．置换冻胀部位的不合格垫层，基土含水量较高、冻胀部位较为严重的部位，可加厚至冻层厚度．b．修补损坏的板间分缝和防渗塑膜；c．对变形严重的渠堤挖开重新填筑，提高土体密实度；d．凿开现浇混凝土底板中心裂缝，使缝宽达到2厘米，用适应变形较好的聚乙烯塑料胶泥灌缝；e．对其他已损坏的混凝土板揭去后重新浇筑或砌筑。
　　3．2修建截、排水系统。在地下水位较高的地段，尤其是挖方渠段，可采取在渠旁修建截水、排水沟的办法切断基土水的外补给来源。截水、排水沟可做成明沟或暗沟，从地形和占地方面考虑，暗沟较为合适。
　　4、结束语
　　渠道冻胀破坏在我国大多数都出现在北方，北方地区哟与刚性防护渠道应用的日益广泛，其防冻胀问题的治理也逐步明显，结合科学管理措施加强管理和维护是当前水渠改造的主要基础，更是为农业发展奠定基础的关键所在。
　　参考文献
　　[1]阎立泰;防渗渠道防止冻胀破坏措施的应用及效果[J];防渗技术;2007年03期；
　　[2]李常辉;;试论防渗渠道的抗冻设计[J];吉林农业;2010年06期。