建平縣老官地灌區U 型槽渠道凍害產生原因及防護措施

黃志剛

（建平縣水利技術推廣服務中心 遼寧 建平 122400）

老官地灌區位于遼寧省建平縣老官地鎮上地村，位于老哈河左岸，修建于1965 年，設計灌溉面積1.03 萬畝，受益村3 個，受益人口0.61 萬人。該灌區在1965 年竣工投入使用，渠首工程為有壩引水，相繼于1991 年和2020 年進行維修改造，形成現有規模。干渠總長15 km，共有87 座(處)建筑物。支渠共35 條，總長21.02 km。

老官地灌區是中型灌區，運行狀況處于良好狀態。由于建平縣北部氣候較寒冷，時長達5 個月，最大凍深有1.8 m，U 型槽周圍土體溫度在2 月份左右達到最低，其周圍活動層完全凍結，槽體破壞，嚴重影響其服務功能。渠道建設中，解決渠道防凍就成為首要問題。灌區對U 型槽渠道采取防凍措施，雖然一次性投資較大，但是防凍效果好，運行安全，為灌區可持續發揮效益起到了節約資金、節約用水，實現了“節水高效、設施完善、管理科學、生態良好”的管理目標。

1 渠道凍害破壞形式

混凝土U 型槽渠道經過凍脹循環和應力的反復作用，很容易發生混凝土的凍融破壞。破壞形式一般有如下幾個情況：

1.1 產生裂縫及鼓脹。冬季里，混凝土U 型槽渠道極易與渠床基土凍結粘連成一體。混凝土U 型槽渠道既承受著凍結力，又承受著凍脹力、拉應力。如果這些應力值大于混凝土U 型槽渠道在低溫下的極限應力時，極易對U 型槽產生破壞。

1.2 產生架空隆起。在地下水位較高一些的渠段，若水位上升，渠床基土產生凍脹，造成U 型槽大幅度隆起、架空。問題一般發生在渠道坡腳或渠底中部等。

1.3 產生滑塌破壞。滑塌方式主要有兩種：首先是凍脹引起U 型槽隆起架空后造成坡腳支承受到破壞，U型槽墊層穩定平衡失去，基土融化后U 型槽順坡向下滑移、錯位、傾斜或傾倒。二是渠道基土融化時造成的滑坡，會使渠坡滑塌，導致U 型槽被推動錯位。

2 防治措施

U 型槽渠道產生凍脹破壞主要來源于渠道基土凍結時水分遷移和凍脹作用大小。通過工程實踐探索，U 型槽渠道凍害防治，先期規劃布置、到基土處理、渠道排水，中期渠道襯砌形式、采用材料及提高施工質量、后期做好管理維修等諸多方面，做到通盤考慮、因時制宜、因地制宜的采取防治措施。措施如下：

2.1 避開凍脹危害。在工程建設規劃設計之初，設計人員就要考慮避開有產生較大凍脹的地質區域。

2.1.1 要避開粘質土壤、淤泥沼澤、松軟土層及地下水位較高的地段，要選擇透水性較強或者地下水位較深的地段，保證U 型槽渠底的凍結層牢牢控制在地下毛管水補給高度以上。

2.1.2 渠線布置時，要選擇在對比耕地較高一些的脊梁地帶最好。

2.1.3 施工渠段采用填方最好。

2.1.4 渠道一旦產生滲水或者有地面回歸水，要配置排水設施。

2.1.5 渠道林帶樹種選擇，旱柳樹為先，由于旱柳易繁殖，栽培方法簡單，生命力強，可美化環境，還可以加固渠床基土，凍害防治較好。

2.2 消減凍脹危害。U 型槽渠道基土產生凍脹，一般可采用相應的削減措施：

2.2.1 U 型槽基土換填。將渠道內容易產生凍結的土壤換成非凍脹性的填筑材料，如換成干凈的砂石或者級配相當的碎石。砂石和碎石的雜質含量不要大于5%，如果換填層有凍結時，必須保證換填層有排水通道。使用級配碎石要預先篩分成四個大小不同粒級的組配，保證渠道的滲水流出和阻止下層水分向表層遷移。

2.2.2 U 型槽隔熱保溫。是將隔熱保溫布鋪設在混凝土U 型槽背后，做到降低或消除寒冷，隔斷墊層下的不利水分補給。苯板在U 型槽渠道防滲工程中對削減凍深和凍脹效果也不錯。苯板具有自重輕、吸水性低、運輸和施工方便等特點。

2.2.3 U 型槽基土壓實。基土經過壓實后干密度提高，透水性變弱，孔隙率減少。壓實基土能夠阻擋水分遷移和聚集，增強消除凍脹的能力。

3 U 型槽渠道維修

3.1 U 型槽裂縫的維修。U 型槽產生裂縫后，只要U型槽表面平整，縫隙不大，一般采用過氯乙烯膠液涂料粘貼玻璃絲布的方法進行修補。如果U 型槽產生縫隙較大，得用填塞的方法。把U 型槽縫系內、縫壁內及縫系口兩邊的泥土、雜物清除掉，將拌好的瀝青、塑料膠泥填入U 型槽縫系內，填實壓緊，做到表面光滑平整。

3.2 U 型槽砌筑縫的維修。U 型槽砌筑縫一般是水泥砂漿縫，若是產生開裂、掉塊等問題，先要鑿除清理縫內破碎的水泥砂漿塊，然后把縫壁和縫口沖洗干凈，接著用與U 型槽同標號的水泥砂漿填實填滿，隨后搗實抹平，最后要保濕養護14 d 以上。

3.3 U 型槽表層損壞的維修。U 型槽表層產生剝蝕或孔洞等破壞，一般維修可用水泥漿。首先要清理掉表層已損壞的混凝土，然后鑿毛處理，再用水沖洗干凈后，使工作面保持濕潤狀態，用水泥漿抹平后再壓光，還要養護14 d 以上。如果表層損壞部位較深較大時，可采用混凝土修補。

3.4 U 型槽防滲層的維修。如果U 型槽防滲層有破碎、錯位、滑塌等損壞，應該做到及時拆除損壞部位，清理出基土，重新填筑。填筑時，新舊混凝土的接合面充分結合一體，先要鑿毛沖洗，要涂一層厚1 mm 的水泥凈漿，然后再填筑混凝土。還要及時保濕養護。

3.5 U 型槽運行過程搶修。U 型槽渠道運行時，如果局部出現斷裂或滑坡等情況時，采取辦法是馬上停水或降低水位，并且采用土工編織袋裝砂土堵塞方法，待U型槽無水后，再對破壞部位進行有針對性的維修。