浅析季节性冻土地区渠道防渗防冻胀技术与应用

吴文涛

【摘要】在我国北方有关季节性冻土的一些地区当中，混凝土衬砌有关防渗渠道方面的冻胀破坏非常广泛，对工程产生的危害非常大。对于灌区续建配套和节水改造当中，如今常用的有关渠道防冻胀方面的技术措施包括结构措施、隔水排水措施、置换措施以及保温措施等。对于渠道防渗工程当中冻胀破坏严重的一些地区，应该根据灌区的实际情况，应用防渗防冻胀的有关复合结构形式，只有这样才能起到较高的防冻胀效果。

【关键词】渠道防渗；冻害破坏；防冻胀；应用

在季节性冻土有关地区当中，刚性衬砌渠道方面的冻胀破坏非常严重。刚性材料有关衬砌渠道在冬季因为负温产生的作用，往往会受到程度不一的冻害破坏，这不但对工程防渗效果以及正常运行等产生了严重的影响，同时也提高了在工程管理维修方面的费用与难度，使工程实际的使用寿命有所降低。所以，在季节性有关冻土地区一定要将衬砌防渗渠道方面的防冻胀技术重视起来。

一、渠道冻害的有关类型及其具体的破坏形式

在季节性冻土有关地区，每到冬季气温都会逐渐降到零度之下，负温环境能够对混凝土衬砌有关防渗渠道产生一定破坏作用，也就是冻害。依照负温导致的各种破坏作用的具体性质，冻害能够合理的划分成冰冻破坏、冻融破坏以及冻胀破坏等三种有关类型，同时每种类型的破坏形式也都不尽相同。冰冻破坏指的就是冬季输水渠道当中的水体结冰，从而对混凝土有关衬砌结构产生破坏；冻融破坏指的就是混凝土有关衬砌材料内部存在的孔隙水冻融，从而对衬砌板产生破坏；而冻胀破坏指的就是渠基土冻胀与融沉，从而对混凝土有关衬砌结构产生破坏。这里面混凝土有关衬砌防渗渠道方面的冻胀破坏当属最严重的一个，在我国北方有关季节性冻土的一些地区当中非常普遍，对工程产生的危害比较大。

二、保温措施及其在防冻胀方面的应用模式

凭借聚苯板来保温防冻胀是如今广泛应用的一种渠道防冻胀措施，在内蒙、甘肃、新疆等有关省（区）方面的灌区凭借混凝土衬砌板加上砂浆过渡层加上聚苯板来保温防冻胀的相关结构形式，实际的防冻胀效果非常良好。聚苯板拥有抗老化、耐腐蚀、强度高以及吸水性小等优点，依照试验资料，1厘米厚的有关泡沫塑料保温层就能够比得上14厘米厚填土所具有的保温效果。这种结构形式适合应用在地下水埋深浅、冻深较大或者是缺少砂砾石等有关地区当中的大中型渠道。具体应用这种结构形式的时候一定要注意，大部分保温材料实际的保温效果会跟随潮湿和吸水率的提高而降低，所以，通常需要和塑料薄膜或者是复合土工膜进行配合使用，这样防渗防冻胀的实际效果会更好。在地下水位高度超过渠底的时候，需要设置有效的排水措施。

三、置换措施及其在防冻胀方面的应用模式

置换措施是有关渠道衬砌和防渗工程当中应用非常普遍的一种防冻胀技术。图1是混凝土衬砌板加上置换材料的一种防渗防冻胀有关结构形式。对于灌区节水改造当中，在新疆以及内蒙等有关地区应用戈壁料与风积沙作为具体的置换材料，这样不但能够起到较高的防冻胀作用，同时还能减少工程投资。这种结构形式适合应用在季节性冻土有关地区、低下水位较低、渠基土是冻胀性土、周围有砂砾石亦或是中粗砂等有关非冻胀性土的一些大中型渠道。在冻结深度非常大的时候，为了有效的消除冻胀带来的影响，需要对冻结深度之内的所有冻胀性土进行置换，所以，其工程量非常大，往往不够经济。这种结构形式在具体应用的时候一定要注意，假如置换层可能是饱水冻结的时候，需要确保冻结期置换体具备排水出路，也就是说应该设置相关的排水措施；在置换层出现被淤塞危险的时候，需要对置换体迎水面合理铺设土工膜亦或是土工织物保护。

四、复合措施及其在防凍胀方面的应用模式

如果渠道防渗防冻胀有关结构形式比较单一，那么通常很难达到理想当中的防冻胀效果，以下是对于灌区节水改造当中，应用较为成功的几种渠道防渗防冻胀有关复合结构形式。

（一）渠道边坡上的混凝土衬砌加上渠底中的柔性结构防护

这种结构形式就是在实施渠道衬砌防渗的时候，渠道边坡应用混凝土衬砌，而渠道底部则是应用非刚性材料进行防护的有关方法。对于这种结构形式来说，其适合应用在大中型渠道当中，同时在应用的过程中主要分成两种情况。

首先，如果地下水位高度超过渠底的时候，那么渠道边坡应该使用混凝土板和置换材料，而渠底应该使用透水材料进行防护。对于这种情况不适合使用混凝土衬砌以及膜料全断面进行防渗，并且防冻胀也不适合使用聚苯板相关保温措施。

其次，在地下水位高度在渠底以下的时候。渠道边坡应该使用混凝土板、聚苯板、膜料以及置换材料亦或是混凝土板等，而渠底则是应用膜料防渗和土料保护层进行防护。

（二）膨润土防水毯加上土料保护层

膨润土防水毯以及土料保护层有关渠道防渗防冻胀方面的结构形式比较适合应用在冻胀破坏非常严重的地区，或者是渠道纵坡相对较小的一些大中型渠道。应用这种结构形式进行防渗防冻胀具有良好的效果，并且投资也比较少，通常能够比混凝土板、聚苯板以及膜料的相关结构形式投资减少约30%。图2是内蒙古有关河套灌区在永刚分干渠当中应用的防渗防冻胀的一种结构形式，其凭借膨润土防水毯进行防渗，并利用塑性固化土当做保护层的有关结构形式，其防渗防冻胀的实际效果非常好。

（三）混凝土衬砌加上置换措施加上适应冻胀变形的有关断面形式

这种结构形式凭借混凝土衬砌进行防渗，利用戈壁料垫层来对冻胀性渠基土进行置换，在横断面上应用弧形坡脚有关梯形断面或者是弧形底有关梯形断面，适合应用在寒冷地区、地下水位埋深非常大、渠基土是冻胀性土、存在非冻胀有关置换材料地区的一些渠道。在渠道纵坡相对较大的时候，渠坡应该使用混凝土衬砌、而渠底则应该使用浆砌卵石的有关结构形式。图3是渠坡混凝土衬砌，加上渠底浆砌卵石，加上弧形坡脚有关梯形断面，加上置换垫层的有关防冻胀结构形式，其适合应用在大中型渠道当中。

结束语：

本文总结了几种比较常用的有关渠道防渗防冻胀技术方面的应用模式，认为在一些冻胀破坏严重的有关渠道防渗工程当中，如果应用的渠道防渗防冻胀相关结构形式比较单一，通常很难达到理想当中的防冻胀效果。对于灌区续建配套和节水改造当中，应该依照渠道沿线方面的地形特点、气象水文以及土壤地质等具体情况，从而因地制宜的使用防渗防冻胀的有关复合结构形式，进而确保防冻胀的实际效果。

参考文献：

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