北方防滲渠道抗凍設計問題的分析

任　安（黑龍江農墾勘測設計研究院，黑龍江　哈爾濱　150090）

北方防滲渠道抗凍設計問題的分析

任安
（黑龍江農墾勘測設計研究院，黑龍江哈爾濱150090）

我國北方地區作為我國糧食的主產區，為了更好的提高糧食的產量，可以通過修筑渠道來實現對農田進行灌溉，從而提高農產品的產量。但由于我國北方地區冬季較為寒冷，在防滲渠道建設過程中存在著凍脹破壞問題，所以需要做好北方防滲渠道的抗凍設計措施，確保防滲渠道能夠在農業生產過程中更好的發揮其重要作用。本文從北方防滲渠道的設計特點入手，對北方防滲渠道凍脹的破壞形式進行了說明，同時分析了北方防滲渠道凍脹破壞的原因，并進一步對北方防滲渠道抗凍設計的措施進行了具體的闡述。

北方；防滲渠道；凍脹破壞；抗凍設計；措施

防滲渠道主要是利用建立保護層來降低渠床土壤的透水性。在我國北方，由于冬季氣溫較低，在土壤、水分及溫度等因素影響下，渠道防滲體系極易受到凍脹而導致渠道受到破壞，所以需要針對防滲渠道凍脹破壞的形式及原因，來采取切實可行的措施加強防滲渠道的防凍設計，確保防滲渠道的功能性能夠有效的發揮出來。

1　防滲渠道的設計特點

由于我國北方地區水量相對較少，在防滲渠道設計時通常會采用混凝土和瀝青混凝土等滲漏量較小的防滲結構，在施工過程中需要控制好防滲結構的厚度，同時還要嚴格對伸縮縫進行處理。同時我國北方地區地下水位較低，所以渠道斷面較小，邊坡相對較陡。在縱坡地形上進行設計時，需要對不淤流速進行重點考慮。北方防滲渠道凍脹破壞是較為常見的問題，所以在設計時，需要采取切實有效的措施來盡可能的降低凍害的破壞影響。通常情況下可以選用弧形底梯形、弧形坡腳梯形、弧形和U形渠道，以便于能夠增強對凍脹變形的適應能力，減輕凍脹的破壞力。同時選用高強度的水泥混合砂漿進行渠道的砌筑，妥善進行砌筑縫的設計，嚴格按照相關規程進行施工，避免裂縫的立生。對于渠道襯砌的混凝土板，可以適當的提高其厚度，在施工過程中確保振搗的密實性。渠道在設計時可以根據實際情況來確定其具體走向，但盡量做到兩側坡段的日照和風作用條件不會有較大的差異，減小不均勻凍脹變形的產生，盡量選用粗顆粒土以確保基礎凍脹量的減少。

2　北方防滲渠道凍脹的破壞形式

2.1現澆筑混凝土底板出現斷裂。在一些防滲渠道中，由于沒有進行縱向分縫的設置，這樣就極易在渠底中心線的位置產生裂縫，而且裂縫會不斷延長，部分裂縫還會將渠道的首尾進行連通。

2.2現澆混凝土板的隆起。在渠底或是邊坡中下部位置，部分混凝土板會出現縱向與橫向分縫隆起。

2.3預制混凝土鼓脹與滑塌。當預制板的勾縫砂漿與板之間呈現分離狀態下時，在渠底或是邊坡下部的預制板會出現連片鼓起的情況，通常鼓起的高度會達到2cm～6cm。

3　北方防滲渠道凍脹破壞的原因

3.1渠基的上抬高度不夠。部分渠道改造工程或是在老渠道一側進行新建的渠道，在設計時會受到地形的影響，渠基的上抬高度不夠，而且渠道位于灌溉區內，所處區域地下水位相對較高，這就導致渠道上層會有充分的水分補給，渠道的基礎含水量會達到較高值。在溫度較低時，則會導致凍脹發生。

3.2渠堤的密實度不夠。部分防滲渠道是利用人工進行填筑的，這就導致渠堤達不到設計要求的密實度，會存在較多的薄弱環節。同時由于土體密度較低，地下水容易上升，導致渠堤的含水量升高，渠堤在凍結過程中會產生較大的凍脹力，從而導致渠堤受到不同程度的凍脹破壞。

3.3防滲膜出現連接縫不嚴或者損壞。通常情況下都是利用搭接法和扣接法來進行防滲膜連接，很少會用到焊接法。在防滲膜連接施工過程中不僅容易造成破損，而且板間的接縫可靠性也較差，從而產生滲漏通道，渠道中的水會滲漏到防滲膜層中。

3.4砂墊層的含粉量較高。在防范凍脹的措施中，可以利用沙墊層來代替凍脹土。由于砂墊層系數較高，而且透水性較強，所以在混凝土板下鋪設砂墊層可以起到有效的防凍脹效果，但需要控制好砂墊層中的含土量。

3.5設計中的缺陷。在渠道底部混凝土板設計過程中，由于沒有進行縱縫的設計，這就導致在凍脹力作用下，底板兩側容易受到邊坡的擠壓，中部又有拱力產生，從而導致在凍脹作用下底板中部容易斷裂或是產生裂縫。

4　北方防滲渠道的抗凍設計措施

4.1進行合理的渠道選線與渠系布置。在渠道選線時，要意識到這對于防治凍脹的關系極大，如果條件允許的話，要盡量讓渠線經過之處主要是粗粒土。在地下水位比較深的地方，在地基透水性不好而地下水位又比較高的地方，就要盡可能地建成填方渠道，從而抬高渠底。在灌區之內的渠系布置上，要注意到防止田間灌溉滲漏水，要在地塊和下一條渠道中間設計出一條林帶與道路，從而延長滲漏的途徑。

4.2采取結構抗凍設計措施。運用結構抗凍設計，一般是采用U形或者弧形底梯形斷面渠道的形式，從而抗擊凍脹。U形渠道變形要將整體上抬作為主要形式，凍脹變形情況較為均勻?；⌒吻讋t具有相當的抗凍脹作用，在受凍脹影響時因為變形比較均勻，因而十分適宜于寒冷地區的渠道設計。因為U形渠道主要采用預制混凝土板進行拼結，但是在實際施工過程中，由于預制的尺寸是有限的，而且大型U形混凝土板在進行拼接的過程中，還存在著相當的困難，所以U形渠道一般用于流量比較小的支渠以及支渠以下的渠道，但弧形底梯形斷面渠道由于不受上面這些因素的影響，在干渠和支渠中經常會被采用。

4.3運用隔熱保溫材料。在渠道襯砌體的下部可以設計隔熱保溫材料，這樣不僅可以有效的對凍深和凍脹進行消減，而且還能夠適當的對置換的深度進行減小，從而將下層土的水分補給割斷，有效的起到抗凍脹的效果。另外可以采用聚苯乙烯泡沫板，這是一種新型的保溫材料，不僅自重輕，而且強度較高，吸水性較差，具有非常好的隔熱保溫性能，價格低廉，易于施工，目前在防滲渠道防凍設計中應用較為廣泛。

結語

我國北方防滲渠道防凍脹問題已成為渠道設計中的重要問題，為了有效的避免凍脹破壞的產生，則需要加強對防滲渠道的管理和維護，建立完善的運行管理制度，采取切實可行的抗凍設計措施，加強渠道的抗凍設計，確保渠道防滲作用更好的發揮出來。

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