北方防滲渠道抗凍設(shè)計(jì)問題的分析

任　安（黑龍江農(nóng)墾勘測設(shè)計(jì)研究院，黑龍江　哈爾濱　150090）

北方防滲渠道抗凍設(shè)計(jì)問題的分析

任安
（黑龍江農(nóng)墾勘測設(shè)計(jì)研究院，黑龍江哈爾濱150090）

我國北方地區(qū)作為我國糧食的主產(chǎn)區(qū)，為了更好的提高糧食的產(chǎn)量，可以通過修筑渠道來實(shí)現(xiàn)對農(nóng)田進(jìn)行灌溉，從而提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量。但由于我國北方地區(qū)冬季較為寒冷，在防滲渠道建設(shè)過程中存在著凍脹破壞問題，所以需要做好北方防滲渠道的抗凍設(shè)計(jì)措施，確保防滲渠道能夠在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中更好的發(fā)揮其重要作用。本文從北方防滲渠道的設(shè)計(jì)特點(diǎn)入手，對北方防滲渠道凍脹的破壞形式進(jìn)行了說明，同時(shí)分析了北方防滲渠道凍脹破壞的原因，并進(jìn)一步對北方防滲渠道抗凍設(shè)計(jì)的措施進(jìn)行了具體的闡述。

北方；防滲渠道；凍脹破壞；抗凍設(shè)計(jì)；措施

防滲渠道主要是利用建立保護(hù)層來降低渠床土壤的透水性。在我國北方，由于冬季氣溫較低，在土壤、水分及溫度等因素影響下，渠道防滲體系極易受到凍脹而導(dǎo)致渠道受到破壞，所以需要針對防滲渠道凍脹破壞的形式及原因，來采取切實(shí)可行的措施加強(qiáng)防滲渠道的防凍設(shè)計(jì)，確保防滲渠道的功能性能夠有效的發(fā)揮出來。

1　防滲渠道的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

由于我國北方地區(qū)水量相對較少，在防滲渠道設(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)采用混凝土和瀝青混凝土等滲漏量較小的防滲結(jié)構(gòu)，在施工過程中需要控制好防滲結(jié)構(gòu)的厚度，同時(shí)還要嚴(yán)格對伸縮縫進(jìn)行處理。同時(shí)我國北方地區(qū)地下水位較低，所以渠道斷面較小，邊坡相對較陡。在縱坡地形上進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對不淤流速進(jìn)行重點(diǎn)考慮。北方防滲渠道凍脹破壞是較為常見的問題，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，需要采取切實(shí)有效的措施來盡可能的降低凍害的破壞影響。通常情況下可以選用弧形底梯形、弧形坡腳梯形、弧形和U形渠道，以便于能夠增強(qiáng)對凍脹變形的適應(yīng)能力，減輕凍脹的破壞力。同時(shí)選用高強(qiáng)度的水泥混合砂漿進(jìn)行渠道的砌筑，妥善進(jìn)行砌筑縫的設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程進(jìn)行施工，避免裂縫的立生。對于渠道襯砌的混凝土板，可以適當(dāng)?shù)奶岣咂浜穸?，在施工過程中確保振搗的密實(shí)性。渠道在設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況來確定其具體走向，但盡量做到兩側(cè)坡段的日照和風(fēng)作用條件不會(huì)有較大的差異，減小不均勻凍脹變形的產(chǎn)生，盡量選用粗顆粒土以確?；A(chǔ)凍脹量的減少。

2　北方防滲渠道凍脹的破壞形式

2.1現(xiàn)澆筑混凝土底板出現(xiàn)斷裂。在一些防滲渠道中，由于沒有進(jìn)行縱向分縫的設(shè)置，這樣就極易在渠底中心線的位置產(chǎn)生裂縫，而且裂縫會(huì)不斷延長，部分裂縫還會(huì)將渠道的首尾進(jìn)行連通。

2.2現(xiàn)澆混凝土板的隆起。在渠底或是邊坡中下部位置，部分混凝土板會(huì)出現(xiàn)縱向與橫向分縫隆起。

2.3預(yù)制混凝土鼓脹與滑塌。當(dāng)預(yù)制板的勾縫砂漿與板之間呈現(xiàn)分離狀態(tài)下時(shí)，在渠底或是邊坡下部的預(yù)制板會(huì)出現(xiàn)連片鼓起的情況，通常鼓起的高度會(huì)達(dá)到2cm～6cm。

3　北方防滲渠道凍脹破壞的原因

3.1渠基的上抬高度不夠。部分渠道改造工程或是在老渠道一側(cè)進(jìn)行新建的渠道，在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)受到地形的影響，渠基的上抬高度不夠，而且渠道位于灌溉區(qū)內(nèi)，所處區(qū)域地下水位相對較高，這就導(dǎo)致渠道上層會(huì)有充分的水分補(bǔ)給，渠道的基礎(chǔ)含水量會(huì)達(dá)到較高值。在溫度較低時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致凍脹發(fā)生。

3.2渠堤的密實(shí)度不夠。部分防滲渠道是利用人工進(jìn)行填筑的，這就導(dǎo)致渠堤達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度，會(huì)存在較多的薄弱環(huán)節(jié)。同時(shí)由于土體密度較低，地下水容易上升，導(dǎo)致渠堤的含水量升高，渠堤在凍結(jié)過程中會(huì)產(chǎn)生較大的凍脹力，從而導(dǎo)致渠堤受到不同程度的凍脹破壞。

3.3防滲膜出現(xiàn)連接縫不嚴(yán)或者損壞。通常情況下都是利用搭接法和扣接法來進(jìn)行防滲膜連接，很少會(huì)用到焊接法。在防滲膜連接施工過程中不僅容易造成破損，而且板間的接縫可靠性也較差，從而產(chǎn)生滲漏通道，渠道中的水會(huì)滲漏到防滲膜層中。

3.4砂墊層的含粉量較高。在防范凍脹的措施中，可以利用沙墊層來代替凍脹土。由于砂墊層系數(shù)較高，而且透水性較強(qiáng)，所以在混凝土板下鋪設(shè)砂墊層可以起到有效的防凍脹效果，但需要控制好砂墊層中的含土量。

3.5設(shè)計(jì)中的缺陷。在渠道底部混凝土板設(shè)計(jì)過程中，由于沒有進(jìn)行縱縫的設(shè)計(jì)，這就導(dǎo)致在凍脹力作用下，底板兩側(cè)容易受到邊坡的擠壓，中部又有拱力產(chǎn)生，從而導(dǎo)致在凍脹作用下底板中部容易斷裂或是產(chǎn)生裂縫。

4　北方防滲渠道的抗凍設(shè)計(jì)措施

4.1進(jìn)行合理的渠道選線與渠系布置。在渠道選線時(shí)，要意識到這對于防治凍脹的關(guān)系極大，如果條件允許的話，要盡量讓渠線經(jīng)過之處主要是粗粒土。在地下水位比較深的地方，在地基透水性不好而地下水位又比較高的地方，就要盡可能地建成填方渠道，從而抬高渠底。在灌區(qū)之內(nèi)的渠系布置上，要注意到防止田間灌溉滲漏水，要在地塊和下一條渠道中間設(shè)計(jì)出一條林帶與道路，從而延長滲漏的途徑。

4.2采取結(jié)構(gòu)抗凍設(shè)計(jì)措施。運(yùn)用結(jié)構(gòu)抗凍設(shè)計(jì)，一般是采用U形或者弧形底梯形斷面渠道的形式，從而抗擊凍脹。U形渠道變形要將整體上抬作為主要形式，凍脹變形情況較為均勻?；⌒吻讋t具有相當(dāng)?shù)目箖雒涀饔?，在受凍脹影響時(shí)因?yàn)樽冃伪容^均勻，因而十分適宜于寒冷地區(qū)的渠道設(shè)計(jì)。因?yàn)閁形渠道主要采用預(yù)制混凝土板進(jìn)行拼結(jié)，但是在實(shí)際施工過程中，由于預(yù)制的尺寸是有限的，而且大型U形混凝土板在進(jìn)行拼接的過程中，還存在著相當(dāng)?shù)睦щy，所以U形渠道一般用于流量比較小的支渠以及支渠以下的渠道，但弧形底梯形斷面渠道由于不受上面這些因素的影響，在干渠和支渠中經(jīng)常會(huì)被采用。

4.3運(yùn)用隔熱保溫材料。在渠道襯砌體的下部可以設(shè)計(jì)隔熱保溫材料，這樣不僅可以有效的對凍深和凍脹進(jìn)行消減，而且還能夠適當(dāng)?shù)膶χ脫Q的深度進(jìn)行減小，從而將下層土的水分補(bǔ)給割斷，有效的起到抗凍脹的效果。另外可以采用聚苯乙烯泡沫板，這是一種新型的保溫材料，不僅自重輕，而且強(qiáng)度較高，吸水性較差，具有非常好的隔熱保溫性能，價(jià)格低廉，易于施工，目前在防滲渠道防凍設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為廣泛。

結(jié)語

我國北方防滲渠道防凍脹問題已成為渠道設(shè)計(jì)中的重要問題，為了有效的避免凍脹破壞的產(chǎn)生，則需要加強(qiáng)對防滲渠道的管理和維護(hù)，建立完善的運(yùn)行管理制度，采取切實(shí)可行的抗凍設(shè)計(jì)措施，加強(qiáng)渠道的抗凍設(shè)計(jì)，確保渠道防滲作用更好的發(fā)揮出來。

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

[2]艾強(qiáng).混凝土防滲渠道的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行管理研究[J].水利建設(shè)與管理，2013（08）.

[3]周全.淺談渠道抗凍脹設(shè)計(jì)[J].河南水利與南水北調(diào)，2014（01）.

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