淺析混凝土渠道凍脹的原因及其維修措施

鄭永志

【摘要】造成混凝土工程在施工中出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象主要是由于工程在冬季施工，而冬季溫度較低，導致混凝土內部收縮，即使將已受凍的混凝土恢復，同樣無法確保其性能。本文簡述了混凝土渠道工程防治凍脹的必要性，對混凝土渠道工程出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象的原因、混凝土渠道凍脹的現(xiàn)象以及混凝土渠道凍脹的維修措施進行了探討分析，以供借鑒參考。

【關鍵詞】混凝土；渠道工程；凍脹；必要性；原因；現(xiàn)象；維修措施

混凝土渠道工程中對渠道做好凍脹防治工作有利于渠道工程的正常使用，有利于避免水資源的浪費，達到理想的使用效果?；炷潦乾F(xiàn)代化工程項目施工中最常見的一種施工材料，其具有強度高、穩(wěn)定性好、質量好等優(yōu)點。但是混凝土在施工過程中容易受到外界環(huán)境因素的限制，導致其出現(xiàn)裂縫、凍脹等質量問題，極不利于整個工程的施工質量?；诖耍韵戮突炷燎纼雒浀脑蚣捌渚S修措施進行探討分析。

一、混凝土渠道工程防治凍脹的必要性

混凝土是現(xiàn)代化工程項目建設與施工中的主要施工材料之一，其具有明顯的優(yōu)越性，但是也不可忽視其缺點，一旦受到外界各種因素的影響，極有可能導致混凝土出現(xiàn)質量問題。在渠道工程施工過程中，混凝土工程的主要功能是為了避免其出現(xiàn)滲水等情況，但是由于該項工程是在冬季施工，外界溫度因素對于混凝土的性能造成了嚴重的影響，這就導致其發(fā)生凍脹現(xiàn)象，防水性能也得不到保證。這就需要在實際工作中對其進行全面分析與處理，以提高渠道工程的整體性能與防水能力。

二、混凝土渠道工程出現(xiàn)凍脹的原因

在處理凍脹現(xiàn)象之前，首先應當對其產生的原因進行全面分析。 造成渠道工程出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象的原因主要是由于土體結構中的水分結成冰，此時體積因擴張而導致土壤的顆粒發(fā)生位移，此時在受到周邊建筑物的影響，導致其產生較大的凍脹力，導致整個建筑物出現(xiàn)變形。尤其是在寒冷的冬季，地下水同樣會收到外界溫度的影響，導致其凍脹現(xiàn)象越來越嚴重。由此可以看出，造成渠道工程出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象主要受到地基土的含水量、地下水的基本特征以及土壤特性等多種因素的影響。

1、設計上的缺陷。渠底是最易受凍脹破壞的部位。有些小斷面渠道，渠底現(xiàn)澆混凝土板未設計縱縫，因底板兩側受邊坡擠壓，中部受到拱力作用，無法釋放，稍有凍脹或滑坡，底板中部就成為數(shù)力集中作用點，可輕易折斷，在渠底形成一條長長的裂縫。渠底未設縱縫的混凝土現(xiàn)澆渠道普遍發(fā)生這種破壞，破壞情況往往較嚴重。

2、細砂墊層含粉土量偏高的情況。為了有效防止凍脹破壞，可以進行設墊層替換凍脹土的操作，風積砂具有高系數(shù)的導溫系數(shù)，透水性比較強，屬于弱凍脹土。因為管區(qū)內風積砂的分布較多，所以防滲渠道都要采用風積砂做墊層，其粉土的含量設計不能超過5%，由于部分風積砂源含粉土量偏高，有的高達17%，其本身已經屬于凍脹土，用于渠道的墊層，無法起到防凍漲的作用等。

3、渠基上抬高度不足。老渠改建和老渠一側新建的渠道，受地形限制，往往不能上抬足夠高度。渠道因處常年灌溉區(qū)內，沿線地下水位較高，渠基土層水分補給充分，致使基礎含水量較高。凍結過程中，地下水受溫差產生的滲透力作用，沿毛細管源源不斷地上升積聚，不斷加大基土凍脹量，對渠道防滲面板產生較大的凍脹作用。實際表明，這些渠段的凍脹破壞比較普遍，也較為嚴重。

4、防滲塑膜接縫不嚴或損壞的應對措施。防滲塑膜的連結多采用搭接法以及扣接法，只有極小數(shù)的情況采用了焊接法，由于施工質量的不同，施工中造成的部分破損也不能修補，存在集中滲漏通道。由于板間的接縫的不可靠，并且容易受到損失的特點，對于預制板襯砌渠道，板間開縫開裂、分離的現(xiàn)象比較普遍，去水容易侵入到達其防滲塑料層，再經過塑膜連接處于破損處滲入渠堤，自內補給水分，增加基層的含水量。對此，入冬前的冬灌對于渠道的凍害防治是沒有好處的，在春季，溫度回升的時候，基土的水分經滲入通道反向外溢，容易引起墊層與邊坡的變形，影響渠道的運行安全。

三、混凝土渠道凍脹的現(xiàn)象

在渠道工程施工中混凝土出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象的表現(xiàn)形式主要包括以下幾個方面：

1、混凝土板發(fā)生隆起現(xiàn)象。在混凝土工程施工過程中，不僅受到溫度因素的影響，還會因為地下水位過高而導致混凝土板出現(xiàn)隆起現(xiàn)象。在渠道工程施工過程中，若發(fā)現(xiàn)地下水位過高，那么其凍脹現(xiàn)象也就較為嚴重，而在渠道頂部的凍脹程度也就相對比較低，最終導致混凝土板出現(xiàn)隆起現(xiàn)象。一般來說，混凝土板出現(xiàn)隆起的高度在1～4cm之間，等到春季之后，這種隆起現(xiàn)象會有一定的好轉，但并不能夠恢復到原來情況。并且當渠道出現(xiàn)隆起之后，地基土中含有大量的水分，當開春之后，地基土中的水分會隨著外界環(huán)境因素的影響而不斷溢出，這就導致渠道的細砂墊層出現(xiàn)位移等現(xiàn)象，且加大了混凝土板的荷載。再次到寒冷的冬季，該處必然還會出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象，最終出現(xiàn)滑坡，影響到整個工程的質量。

2、現(xiàn)澆混凝土底板出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。在寒冷的冬季，溫度較低，若施工人員對于渠道并沒有設置縱向分縫，那么極有可能因為溫度過低而導致混凝土底板出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。一般來說，裂縫大多分布在渠道底部的中心線位置，其寬度約為0.1～1cm左右，長度較長，不具有規(guī)律可循，甚至還有一些裂縫貫通整條渠道，這對于渠道的正常使用產生嚴重的影響。

3、預制混凝土板出現(xiàn)鼓脹、滑塌現(xiàn)象。所謂預制混凝土板出現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象主要是由于預制板中幾塊出現(xiàn)鼓起現(xiàn)象，這種鼓脹的高度一般不超過2～6cm，當出現(xiàn)這一現(xiàn)象之后，技術人員必須要及時對其進行處理，否則就會出現(xiàn)滑塌現(xiàn)象，致使整個預制混凝土板失去平衡，最終影響到整個工程的質量。

四、混凝土渠道凍脹的維修措施

1、及時維修。凍脹隆起的土體，體積較原先增大，且含冰夾層和冰晶體，凍脹現(xiàn)象往往一年比一年嚴重。不及時治理，將導致渠道更為嚴重的破壞。維修應遵循“重傷不拖延，輕傷不放過，合理安排，逐步解決”的原則，具體辦法主要有：a.置換凍脹部位的不合格墊層，基土含水量較高、凍脹部位較為嚴重的部位，可加厚至凍層厚度；b.修補損壞的板間分縫和防滲塑膜；c.對變形嚴重的渠堤挖開重新填筑，提高土體密實度；d.鑿開現(xiàn)澆混凝土底板中心裂縫，使縫寬達到2厘米，用適應變形較好的聚乙烯塑料膠泥灌縫。

2、修建截、排水系統(tǒng)。在地下水位較高的地段，尤其是挖方渠段，可采取在渠旁修建截水、排水溝的辦法切斷基土水的外補給來源。截水、排水溝可做成明溝或暗溝，從地形和占地方面考慮，暗溝較為合適。

3、改善渠道運行方式，加強田間灌溉管理。利用原有土渠進行冬灌，盡量減少基土水分的內補給量。同時，應加強田間灌溉水的調度管理，勿使超灌，控制入冬前灌區(qū)地下水位的上升。

結束語

在混凝土施工的過程中，混凝土結構時常會出現(xiàn)凍脹破壞的現(xiàn)象，這樣結構混凝土施工的質量和效率有著一定的影響。尤其是在渠道工程施工的過程中，這樣的現(xiàn)象十分的嚴重，因此必須采用相應的防治措施，對渠道凍脹破壞進行有效的控制，從而保障其正常運行。

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