水利灌溉中混凝土渠道冻害的原因分析与预防措施

刘翠

摘 要：当前在水利灌溉工程建设的过程中，混凝土渠道的防渗渠道可以十分有效的减少渗漏现象，控制渗漏量是，在渠道建设和使用的过程中，其本身存在着非常强的安全性，但是在工程施工的过程中，冻害问题依然是我们应该高度关注和重视的，它会对水利灌溉工程的稳定运行产生十分不利的影响。本文主要分析了水利灌溉中混凝土渠道冻害的原因分析与预防措施，以供参考和借鉴。

关键词：混凝土渠道冻害；原因分析；防治措施

当前，我国的水利灌溉工程治理技术在不断的改进和完善，在工程建设的过程中，混凝土渠道防渗工程是一个需要大量投资的工程，但是其在防渗方面具有十分明显的优势，在工程运行中具有较高的可靠性等等，所以，混凝土渠道也在水利灌溉中得到了广泛的应用。但是在混凝土衬砌渠道施工的过程中，为了防止冻胀现象所产生的负面影响，对工程本身造成了非常明显的损害，所以在这样的情况下，我们一定要采取有效的措施对其进行预防。

1、工程概况

最近几年以来，某灌区通過对该区域的综合治理和节水改造，在混凝土防渗工程设计施工过程中，为了有效防止由于冻胀问题而引起的混凝土防渗渠道遭到破坏，采取了风积沙垫层等措施，通过增加苯板保温层等作为防冻体，进一步保证了混凝土防渗渠道的运行稳定性和可靠性。

2、混凝土渠道的防渗及冻害原因分析

在本区的水利工程治理改造工作中，混凝土是一个非常关键的环节，混凝土材料本身具有非常强的吸水性，之所以会具有这样的特点是因为其长期处在水环境当中，因此材料当中也具有很多的水分。这些水分在特定的温度之下会凝结成冰或者是冰晶，这样一来就可以使得混凝土材料出现比较明显的膨胀，而膨胀现象所产生的应力一旦超过了混凝土的承受极限时就会出现细微的裂缝，材料自身的吸水性也会明显的增强。混凝土材料在这样的情况下就会出现2个负温周期，冻结成冰的程度会逐渐加深，体积膨胀也会更加的明显，而在这种恶性循环之下，混凝土会产生非常严重的冻融破坏问题。在热应力和冻胀力的交替影响之下，混凝土材料非常容易出现损坏的问题。

2.1鼓胀和裂缝问题

第一，在灌区的水利工程治理改造项目当中，如果在冬季施工，渠床基土和完成浇筑施工的混凝土板冻在了一起，混凝土板要承受的应力也会不断的增加，如果这些作用力超过了混凝土材料自身的承受极限的时候，混凝土板就会产生十分明显的损坏。

第二，混凝土冻胀因素所导致的裂缝的宽度会受到工程基土的不均匀程度以及其冻胀的程度有着十分紧密的联系。裂缝会随着冻胀性的增加而增加，而裂缝对结构所产生的不利影响也会逐渐加大。

第三，灌区水利工程治理的过程中，混凝土结构出现了较为明显的渠道裂缝问题，裂缝主要集中在了混凝土板的顺水方向，裂缝本身具有一定的规律，通常是在渠坡坡脚上方的位置和渠底的中间位置。如果是在冬季，裂缝会出现在离水面比较近的渠坡上端。

第四，在灌区改造的过程中，如果棘突和浇筑施工之后的混凝土板冻在了一起之后，冻土会由于冻胀的影响而产生一些裂缝，因此混凝土板比较容易出现拉裂的现象，在冬季，如果渠道内部储存了大量的水，就会使得冰层厚度增加，距离冰面比较近的渠坡当中会存储更多的水，这样也就使得冻胀更加的明显，在这样的情况下，距离冰面比较近的混凝土板就可能会出现断裂的问题。

第五，如果出现了上述的裂缝，就不能恢复到结构原本的面貌，如果情况十分严重还可能会出现非常大的裂缝或者是局部被挤压的现象。这些裂缝的出现会使得渠道的渗水问题越来越严重，同时还有可能加重冻胀问题。随着时间的推移，裂缝的宽度会明显的增加，混凝土破坏的程度也会明显增加。

2.2滑塌问题

在该工程治理的过程中出现渠道衬砌冻融滑塌现象的原因主要有两个，一个是由于冻胀所导致的混凝土板向上隆起和架空的现象，这种现象的出现会使得坡脚的支撑稳定性受到非常不利的影响，混凝土板的平衡性也受到了比较明显的破坏。如果基土融化，混凝土板还是会出现错位的问题。另外一个就是由于渠坡基土在融化的时候会出现较为严重的滑坡问题，所以渠坡也可能会出现较为明显的坍塌问题，这样一来就会使得坡脚的混凝土板出现较为明显的移位，上层的混凝土板就会塌陷。

2.3架空隆起问题

在该灌区项目中要注意，在地下的水位相对较高的渠段，因渠床基土离水较近且冻胀量大，但渠顶的冻胀量小，所以会造成混凝土板隆起和架空的现象，这种情况一般会出现在坡脚处或是渠底中部。

3、针对混凝土渠道冻害问题采取的措施

3.1为防止冻胀采取的措施

在该灌区水利工程治理改造项目中，要尽量避开容易发生较大的冻胀量的时期，在冻胀性较为明显的土区，要避开对渠道混凝土有影响的地方。首先，尽量避开高地下水位、淤泥沼泽、松软土层以及粘质土壤地段，要选用透水性能好的不容易形成冻胀的地段，并且将混凝土的渠底冻结层建在一定的高度以上。其次，尽量选择填方渠道再有就是，尽量在有地面回流水和渗水区增设排水设施还有最好选择较高的地势进行施工。最后，渠堤外侧可以多植树，因为树根可以有效的吸收水份，有利于改善环境以及防冻害。

3.2为削减冻胀采取的措施

在该灌区水利工程治理改造项目中，渠床基土通过冻胀消融进行不断反复的作用，产生了变形的情况，发生这样的情况时，可以采用合适的消减冻胀的方式，将其消减到允许的范围之内。1）压实法。通过这种方式可以使得基土可以快速的增加土层密度，迅速的降低孔隙率，顺利的减小透水性增高土层的密度，可以阻碍水分的聚集以及迁移，这样可以做到消除冻胀的作用。2）保温隔热。可以将具有保温隔热性能的材料布置安放在混泥土板的衬砌体的后面，这样可以减轻寒冷，减少更换填垫层的深度，还阻隔了下层土中的水分的补给，减轻了渠床的冻胀情况。随着科学技术不断进步的今天，科学家们对苯板这样的新型材料的不断开发，使得在施工中出现的问题逐步得到解决。苯板这种材料的保温性能好，强度较高，重量较轻，吸水性好，是现今施工中常见的一种较好的材料。3）换填法。换填法是指将混凝土板下具有冻胀性的土换为非冻胀性的材料，如风积砂或戈壁石风积砂和戈壁石不会自身产生冻胀，而且还可以有效的进行导水，防止冻胀情况的发生在使用换填法对混凝土板下的冻胀土进行换填时，粘土的杂质一般含量不能超过5%，特别是在换填层出现饱和水冻结时，一定要设置排水出路如果混凝土板的缝隙渗水，将换填层污染时，应该先在换填层的外围做土工薄膜保护。

4、结语

在我国的很多水利灌溉工程建设和应用的过程中，混凝土防渗渠道非常容易遭到冻害的影响，这样也就使得混凝土防渗渠道的效益得不到充分的体现，为了防止这种现象的发生，我们必须要采取有效的措施对其加以预防，只有这样，才能更好的保证工程的质量，为农户创造更多的经济收益。

参考文献：

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[2]石世学，张保国，范再超，张洪轩.田间现浇混凝土渠道裂缝的成因及防治[J].河南水利与南水北调.2013（19）