汾河灌區(qū)現(xiàn)澆混凝土渠道襯砌凍脹試驗(yàn)研究

王 婧

（山西省汾河灌溉管理局，山西 祁縣 030900）

1 基本情況

汾河灌區(qū)渠道防滲凍脹試驗(yàn)段位于太原市晉源區(qū)野莊村東，樁號為汾河一壩西干渠42+958.9～43+008.9，渠道為東西走向，斷面型式為弧形坡角梯形斷面，設(shè)計(jì)流量4.75 m3/s，坡角弧度半徑3.0 m，渠深2.2 m，渠底寬 2.0 m，邊坡 1：1.25，渠道縱比降1/3 039，屬半挖半填渠道。試驗(yàn)區(qū)地處大陸性季風(fēng)帶，年平均氣溫10℃，最高氣溫39.4℃，最低氣溫-25℃。多年來，汾河灌區(qū)實(shí)施錯(cuò)峰供水機(jī)制，下游局部地區(qū)采取冬季蓄水灌溉模式，此次試驗(yàn)渠段屬上游主要輸水渠道，冬季承擔(dān)渠道過水任務(wù)。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)型式

通過普查渠道防滲凍脹破壞現(xiàn)狀，結(jié)合當(dāng)前灌區(qū)水利工程施工技術(shù)水平，渠道襯砌結(jié)構(gòu)貫徹“輕、薄、巧”的原則，避免“重墩、厚墻、深基礎(chǔ)”和大方量非凍性材料置換等工程措施。試驗(yàn)段防滲為現(xiàn)澆混凝土板加土工膜的弧形坡角梯形斷面襯砌結(jié)構(gòu)（如圖1），渠道橫斷面凍脹應(yīng)力分布較為均勻，襯砌層適應(yīng)較大的凍脹力和凍融沉降變位，具體型式為：全斷面鋪設(shè)土工膜作為防滲層，剛性防滲襯砌層采用現(xiàn)澆C20混凝土，內(nèi)襯0.2 m×0.2 m的8號鉛絲網(wǎng)，底部坡角弧度半徑3 m，每5 m設(shè)伸縮縫填充瀝青砂漿。

2.2 觀測項(xiàng)目設(shè)計(jì)

襯砌層渠基產(chǎn)生凍脹主要基于土壤水分、土質(zhì)、氣溫等因素綜合作用，觀測項(xiàng)目包括氣溫、地溫、土壤含水率、土壤顆粒組成、襯砌層位移等，試驗(yàn)期間每兩周進(jìn)行一次原形觀測。氣溫觀測包括觀測日最高、最低、平均氣溫；渠基地溫由數(shù)字萬用表和預(yù)埋熱敏電阻觀測，埋深分別為 0.2 m，0.4 m，0.6 m，0.9 m，1.2 m。……