嘎河灌區節水配套改造工程襯砌渠道抗凍脹分析

摘 要：根據北方灌區保溫抗凍脹技術應用現狀及工程實際，并以嘎河灌區襯砌渠道抗凍脹計算項目為例，闡述了設計凍深、凍脹量及保溫材料的厚度計算。

關鍵詞：嘎河灌區；渠道抗凍脹分析；設計凍深；凍脹量；保溫

1 自然概況

嘎河灌區地處中緯度溫帶半干旱地區，具有明顯的大陸性季風氣候特點。該地區多年平均氣溫為6.9℃，年平均日照數2866h。歷年極端最高氣溫為42.5℃，出現在1955年7月23日，歷年極端最低氣溫-31.4℃，出現在1953年1月16日和1956年1月20日。土層封凍期一般為6個月，每年十月下旬封凍，翌年四月下旬化通，最大凍層深度1.97m。本地區多為北風和西北風，多年平均風速為3.1m/s。本地區多年平均降水量為373.4mm，降水量年內分配不均。

2 凍脹成因分析及其必要性

本灌區封凍期長且在封凍期氣溫降到負溫，負溫對于渠道防滲襯砌工程有著一定的破壞作用，破壞形式是渠道基土凍融對防滲工程的破壞。渠道基土凍融是由于渠道水的滲漏、地下水和其它水源補給，渠道基土中含水量比較高。在冬季負溫作用下，土壤中的水分發生凍結而造成土體膨脹，使襯砌開裂、隆起而折斷。在春季消融時又造成渠床表土層過濕，使土體失去強度和穩定性，導致襯砌體的滑塌。因此必須對襯砌渠道采取保溫防凍脹措施。

3 實例分析

3.1 渠道凍脹量計算

3.1.1 設計凍深計算

根據襯砌渠道凍脹量計算成果，凍脹量均大于《規范》所規定的：混凝土梯形斷面防滲襯砌結構允許法向位移1.0cm，故對襯砌渠道需采取抗凍脹措施。

3.2 渠道保溫防凍脹設計

渠道襯砌采用“預制混凝土板+砂漿過渡層+復合土工膜（一布一膜）+保溫板”的結構形式，保溫材料采用聚苯乙烯硬質泡沫板，根據《渠系工程抗凍脹設計規范》，其厚度計算為。

經計算，嘎河灌區襯砌渠段渠道陽面、陰面及底面的聚苯乙烯硬質泡沫板厚度為8cm。所以統一采用8cm厚聚苯乙烯硬質泡沫板作為渠道的保溫材料。

4 結束語

在寒冷地區進行水利工程建設時，須重視水工建筑物的凍脹問題，并從設計著手，采取有效措施以減輕或避免凍脹問題發生。

參考文獻

[1]赤峰市水利規劃設計研究院：嘎河灌區節水配套改造項目（Ⅱ期）實施計劃[Z].

[2]SL 23-2006.渠系工程抗凍脹設計規范[S].

作者簡介：楊立芳（1983-），女，赤峰市松山區，本科，工程師，主要從事水利水電工程水工建筑物設計工作。