混凝土防渗渠道防冻胀处理措施探讨

徐阿通

摘要：混凝土防渗渠道已成为提高灌区水资源利用率，改善周边环境的，推广节水灌溉的重要手段，目前在全国普遍推广应用。我国北方地区地域宽广，冬季无霜期时间长，冻土深度大，冷暖变化易造成土体产生物理变化，致使混凝土防渗渠道产生不同形式、不同程度的破坏。因此在进行设计、施工时，应将预防渠基土的冻胀和冻胀的缓解作为重点，提高混凝土防渗施工的质量和使用效率，延长混凝土防渗渠道的使用寿命。

关键词：混凝土；防渗渠道；防冻胀；处理措施

1 引言

渠道冻胀主要的表现就是渠基受到冻害，导致其体积增大，造成了渠道结构的不稳定，会造成衬砌鼓胀裂缝、隆起架空、整体上抬、板位错块、严重部位造成衬砌破碎或滑塌。冻胀的发生对于渠道的防渗作用以及渠道的使用年限都有着巨大的影响，为了能够更好的解决渠道的冻坏问题，对于渠道产生冻坏的原因就要进行细致的分析，只有这样才能彻底解决渠道冻胀问题，使渠道更好的为生产建设服务。

2 渠道防渗施工的意义

渠道防渗对提高水资源利用率，减少水量损失，实现大中型灌区节水提升具有重要的意义，渠道渗漏不但降低了水资源利用率，减少了有效灌溉面积，严重浪费了水资源，而且还增加了用水户的水费成本，甚至严重影响工程的正常运行。为尽可能提高水资源的利用率，减少渠道渗水造成的水资源流失，渠道的防渗衬砌就显得尤为重要。

在我国北方，灌区输水线路长，渠系水利用系数低，又是寒冷地区,渠道冻胀破坏十分普遍,其维护始终是灌区工程的重点和难点,渠道防渗工程的单位造价要比南方多出数倍,即便如此,冻胀破坏仍难防治。随着灌区节水改造工作的深入进行,经济且抗冻型的渠道为当前急需。

3 混凝土防渗渠道产生冻胀的原因

3.1 持续负温条件

导致冻涨产生的一个因素就是温度过低，我国北方大多数地区均属于寒冷性季节冻土地区。由于季节性冻土冬季产生冻胀作用，冻胀的产生是引起工程中建筑物破坏的根本原因。

3.2 水分的存在

产生冻胀是离不开水的作用的，入冬前渠基土中的天然含水量是否达到饱和的状态也是引起冻胀发生的条件之一。在实际的运行中，渠道都在野外自然条件下工作，多布置于河道边和灌区耕地周边，灌区渗漏排水和秋季河道水位增加都会引起渠道基础地下水水位的上涨，从而导致地基土的含水量的增加，所以渠道产生冻胀的情况是因为渠道的土体中含有大量的自由水和毛细水，并且其还拥有相对畅通的补给渠道，只有具备了水分的来源以及足够的水量才会造成冻胀的危害。

3.3 土壤的性质

（1）土壤的颗粒：根据季节性冻土分级标准和大量的实验数据，如果渠基土中粒径小于0.075mm含量和细粒土超过10%时属冻胀土，许多实验和工程实施经验表明，在相同含水量和冻胀条件的情况下，土料中细粒含量越多的土的冻胀性越大。

（2）渠基土压实度，渠基土的压实度可一定程度的反应水的迁移通道的丰富与否，渠基土体压实度越大，土体中的水的迁移通道越少。

（3）土壤所含物质如果土壤中存在的矿物的物质属性，随着温度的降低其溶解度产生相应的变化的时候，这时候就会使多余的水分结成冰，从而造成体积的膨胀。

4 渠道防渗施工的施工要求和施工管理

目前，输水渠道常用的断面形式有：梯形渠道、弧底梯形渠道、U 形渠道、弧形坡角梯形渠道、矩形渠道等。各形断面渠道各有优缺点，梯形断面防渗技术具有技术成熟、施工方便、工期较短、土方工程量较小、投资较少的优点，也存在挟沙能力小、易淤积以及抗冻性能较差、水力条件较差的缺点，但其就经济性与实用性的兼顾来说，还是一种比较实用的防渗技术，所以其应用也最广泛。常用于混凝土渠道防冻胀的方案有压实法、置换法、排水法、隔离法、保温法等，但合理的防冻胀方案离不开合格的施工质量。

4.1 加强渠基填筑质量

浇筑前必须按设计要求做好渠道基础，保证渠基的平整度、压实度，非冻胀部位要保障渠基的平整度、压实度，防止渠道衬砌板发生不均匀沉降，冻胀垫层置换部位要保证置换深度，保障置换土料的质量，严格控制换填土中细粒土的含量，使换填土料有合理的级配，采用震动法或夯击法分层回填夯实。

4.2 加强混凝土衬砌施工

在施工中加强对混凝土制备、浇筑、振捣环节的规范化管理，以保证施工的质量。在衬砌施工前应做好垫层和排水系统的相关铺设工作。混凝土浇筑前对渠基提前适量洒水湿润，防止浇筑后混凝土中的水被渠基吸收或有水混入，影响衬砌板的水灰比。要保证混凝土的强度，合理的振捣，振捣后要及时收光，设置通缝的伸缩缝。

4.3 加强混凝土养护

混凝土的养护是为了是混凝土正常硬化，主要是为了让混凝土的温度徐徐降低至环境温度，缩小降温过程中的温差，减少裂缝的产生。混凝土浇筑初凝后应及时养护，常规是通过洒水、覆盖湿润草帘，要根据使用水泥品种的不同，按照不同的养护时间进行养护。通过合理的养护要保证构建不发生变形。

4.4 提升运行管理水平

在日常运行时要及时对渠道内生长的树苗、杂草进行清理，防止伸缩缝的破坏，减少因渠基土的流失造成的渠道板的塌陷、隆起等现象。渠道运行管理时合理确定每年的停水时间，防止渠道冰冻期过水问题的产生，也可减少冻胀问题的出现。合理的预留渠道排水时间，在冰冻之前尽可能的降低地下水水位，减少渠基土的含水量，都是行之有效的减少渠道冻害的方法。

4.5 施工的质量控制

第一是回填土方的质量控制，应严格按照施工的要求，将基地清理干净，回填土料应经检测部门检测合格并满足施工的设计要求才可使用。分层填土时应注意将土体进行夯打，使其密实度满足工程设计的要求，工程监理人员应及时检查施工情况，一旦发现不合格施工问题应进行返工；

第二是为了保证衬砌的质量应在施工中加强对混凝土浇筑、振捣环节的规范化管理，以保证施工的质量。在衬砌施工前应做好垫层和排水系统的相关铺设工作，采用震动法或夯击法对垫层、排水层、防冻层进行压实。排水层一般按照施工设计进行人工操作，首先是反滤层的垂直铺设，再采用木质、金属隔板对两层反滤料隔离的方法进行反滤料的充分填实，并注意边填充边提震，以确保充分填充。在进行渠道的防冻设计时，可通过在衬砌板设置保温层或在现浇、预制混凝土板换填土体、砂砾料的方法进行冻胀预防工作。

一般冻胀预防的方法是在混凝土中添加一些防冻剂来实现的，在进行断面施工时，要保证回填土的质量，提高渠道的密实度。另外，合理确定每年的停水时间，防止渠道冰冻期过水问题的产生，从根本上减少冻胀问题的出现。一般的防冻胀施工措施是：修筑封顶板、压实梁堤顶面、修筑堤顶排水沟、安装排水设备、确保防渗层施工质量、填筑伸缩缝等。

5 结语

要解决混凝土防渗渠道冻胀不光是要选择合理的防冻害方案，还要解决地下水的问题，不但要减少地下水的影响，对于地表水的下渗也要十分注意，还需要对渠道基础的土壤性质做深入的研究，通过工程措施，减少土中的自由水和迁移水都能减少冻害的发生；此外还应加强混凝土渠道施工的质量控制，还要科学的运行，都能减少冻害的发生。由于渠道地质条件、气候条件、运行条件的复杂性，需要对建设的各个环节严格把控，才能更好的防止冻胀的发生。

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