灌区混凝土防渗渠道冻胀防治措施

2020-03-24梁世亮

科学技术创新 2020年3期

梁世亮

（黑龙江省农垦牡丹江管理局水利工程管理分站，黑龙江密山158308）

混凝土作为现代各工程当中最大宗的材料，以其良好的性能和稳定性被人们所广泛的推崇和应用，对于灌区防渗渠道来说，混凝土的质量直接影响其稳定性，所以其重要意义不言而喻。然而对于灌区来说，防渗渠道长期处于外界环境当中进行工作，不仅自身会存在老化和磨损等情况，而且如果外界环境的温度发生变化，或是出现自然灾害等情况，都会对渠道的混凝土结构造成一定的影响，进而威胁防渗渠道的可靠性和安全性。

1 混凝土防渗渠道的冻胀破坏形式

混凝土是以水泥为主要胶凝材料，并与水、砂、石等材料进行配比后的人工合成物，在防渗渠道的使用当中，一旦出现冻胀现象，则直接会对其混凝土结构造成严重的影响或是伤害，其中主要表现形式大致有以下：

1.1 底板破裂

开裂是混凝土出现问题的常见形式，一般来说，在防渗渠道的使用当中，如果外界环境发生变化，温度急剧下降，则会导致混凝土底板当中出现裂缝，而这些裂缝不仅影响渠道的正常工作，而且由于裂缝已经产生，并具有不稳定性，所以难免在未来的工作当中再次发生蔓延和扩张，致使渠道整体的质量受到影响，如果不能得到及时发现和解决，势必致使灌区的渠道出现严重隐患而引发故障，造成灌区内人身安全和财产安全受到威胁。

1.2 隆起

在灌区当中，一旦外界温度降低，则会引发周边地下水出现升高的情况，致使混凝土防渗渠道的地基隆起，进而造成渠道的整体结构失衡，并且稳定性不断下降。地基作为灌区防渗渠道的根本，对于渠道整体具有保障作用，一旦由于外界温度变化而发生形变，势必导致其安全性能降低，并且在地下水渗透进入地基时，由于水资源具有不稳定性，一旦出现冻结和融化的情况，还会导致地基出现再次形变，造成渠道发生下沉、位移等情况发生，并且在这种情况发生后，如果不能及时得到解决，在次年冬季来临时，还会加剧隆起的问题，致使防渗渠道出现更大的故障，造成大量经济损失。

1.3 鼓胀、滑塌

在灌区防渗渠道的预制混凝土出现鼓胀和滑塌情况时，一般也与地基土有直接的关联，主要原因在于，混凝土渠道底板和边坡结构位置，受到地基土的影响而出现膨胀的情况，致使整个预制混凝土板的稳定性和可靠性下降，导致渠道结构出现滑塌的事故，造成严重损失。

2 防渗渠道冻胀现象原因

灌区作为保障性工程，对于农业与社会经济的发展具有重要意义，如果对于其中的混凝土防渗渠道出现的冻胀现象缺乏应有的认知，则导致维修和养护工作难以进行，进而在工程当中出现大量隐患而引发事故，不仅影响渠道的正常使用，还会造成一定的经济损失，所以为了能够更好的解决此问题，则需要能够明确防渗渠道冻胀现象产生的原因，有针对性的选择防治措施进行处理。通过对以往灌区混凝土防渗渠道出现问题的实际情况进行分析，大致可以了解到，引发冻胀现象的主要因素在于水分，如果土体当中所含有的水分结构发生变化，凝结成冰后出现体积扩张的情况，则直接导致土壤颗粒位置出现变动，在受到建筑物约束而产生的冻胀力的情况下，直接造成建筑物的形变，进而出现隐患，并且冻胀量与温度之间呈现比例关系，当温度降低时，冻胀量相对升高。所以根据于此，可以判断出，地下水的存在特性、基本含水量以及土壤特性是决定冻胀现象的主要因素。

2.1 渠基上抬高度不足

以目前实际情况来看，我国灌区的工程一般建设于20 世纪50-70 年代，所以在长期的使用当中，难免会出现一定安全问题，所以需要进行改建和维修，但在老渠的改建或是老渠一侧新建的防渗渠道当中，受到地形影响，往往上抬高度不能达到标准，成为问题的原因之一。灌区的防渗渠道具有一定的特殊性质，其沿线的地下水位较高，渠基土层水分补给较为充分，所以相对来说含水量较高，在水分冻结过程中，由于地下水受到温差影响，而产生渗透力作用，则会沿着毛细管上升集聚，加大基土冻胀量，进而对渠道的防渗面板产生较大的冻胀作用。

2.2 渠堤密实度较低

灌区的混凝土防渗渠道工程属于水利工程之一，所以应当在施工当中对渠道按照标准和规范进行密实，才能确保渠道具有一定的稳定性和可靠性，但以目前实际情况来看，多数渠道工程是由非专业团队进行施工，所以相对来说无论是对于技术的应用还是设备的操作，都会存在一定的片面性，造成渠堤密实度较低，导致渠道当中会存在一些薄弱区域，在地下水受到毛细管作用上升时，渠堤的含水量大量增加，一旦水分冻结，则会产生更大的冻胀力，并且冬季过后，水分融化，还会由于渠堤水分外溢而出现形变，甚至在严重的情况下，还会引发滑坡和流土破坏等情况发生，不仅影响渠道正常工作，而且还会对附近人民形成威胁。

2.3 防渗塑膜接缝不严

在渠道工程当中，防渗塑膜的连接一般都会采用搭接法和扣接法，极少数的情况下还会采用焊接法，由于施工当中的团队和实际情况存在差异，所以其质量也会不同，造成工程当中出现隐患。由于板间接缝不可靠并且容易损坏，尤其体现在预制板衬砌渠道当中，板间分缝开裂和分离情况屡有发生，水分在渗透到防渗塑膜时，则容易通过裂缝位置进入渠道，增加基土的含水量，影响渠道的可靠性和安全性。

3 灌区混凝土防渗渠道冻胀防治措施

3.1 提高工程质量

在冻胀现象发生时，本身质量问题所造成的影响，则可以在工程施工当中，通过加强监督管理而进行改善。在渠道工程施工当中，不仅需要施工团队具有过硬的专业能力，而且还应当能够正确应用技术和设备，提高混凝土的材料质量，合理进行配比，加强混凝土结构的稳定性，并且在密实工作当中，应当由专业人员进行操作，对土壤采用科学手段进行密实，避免混凝土本身存在隐患。

3.2 修建排水系统

在渠道当中，一些地下水位较高的地段是故障的多发区，所以应当积极修建排水系统或是截水系统，尤其在挖方渠段，应当在渠道旁边进行截水和排水沟的布置，切断基土水的补给源头，排水和截水沟根据实际需要，可以做成明沟或是暗沟的形式（如图1 和图2）。

3.3 加强养护维修

由于防渗渠道当中的混凝土一旦出现冻胀现象，如果不能及时发现和解决，势必随着时间的推移而更加严重，所以则应当在日常工作当中加强养护和维修工作的效率。在对混凝土防渗渠道进行维修时，应当秉承“重伤不拖延，轻伤不放过，合理安排，逐步解决”的工作理念，对冻胀部位的不合格垫层及时更换，并根据实际情况选择是否增加垫层厚度，而对于板间分缝的问题，同样需要及时发现和维修。一旦在防渗渠道的使用当中，出现较为严重的形变情况，则需要进行开挖后重新填筑，提高土体密实度，避免问题发生时所造成的损失。