摘要：渠道防渗是水利工程当中的重点工作，在我国新疆地区，较多的使用混凝土板衬砌结构，并在应用当中获得了良好的效果与收益。在实际运行当中，因新疆地区早晚温差较大，即需要能够做好渠道防冻胀的控制。在本文中，将就新疆混凝土防渗渠道冻胀破坏成因分析及防冻胀措施进行一定的研究。
关键词：新疆；混凝土；防渗渠道；冻胀破坏；
1 引言
近年来，我国新疆地区的水利工程建设获得了快速的发展，为当地经济发展起到了积极的促进作用。在实际施工中，混凝土板衬砌结构具有广泛的应用，具有运行安全与施工简单的特点，在防渗效果方面具有较好的表现。但新疆地区早晚温差较大的情况的存在，也对于衬砌渠道的运行稳定安全具有了较高的要求，对此，即需要能够积极做好措施的研究应用，保障渠道运行安全。
2 破坏原因分析
2.1 渠道水体结冰
渠道在冬季运行中，经常会使用输冰的方式。因新疆地区气候寒冷，在冬季气温大幅度下降情况下，水肿存在的覆冰在水体流动中，当其到达渠道外道时，因流速减小则有较大的几率出现堆积情况，使冰体从渠边向着中心位置发展并形成冰盖。此时，上游位置的浮冰依然向下游输送，并因此使弯道位置的冰盖厚度不断增加，对渠道两岸混凝土板产生较大的冰推力与压力，在压力达到一定程度后，则会使混凝土板衬砌结构出现位移破坏与断裂的情况。
2.2 冻融破坏
对于渠道混凝土板来说，其属于薄板结构类型，厚度通常在6-15cm之间，是由水泥、水、砂石与外加剂等材料混合胶结形成的。在混凝土水化当中，将形成一定的空隙，同时因砂石材料具有吸水性，在长时间处于水环境当中的情况下，受到冬季负温条件影响，内部孔隙水则会因结冰而膨胀体积。同水相比，冰具有更大的体积，当冰体积不断膨胀、形成的拉应力同混凝土自身拉应力相比更大时，则会使混凝土因此出现裂缝。在多次冻融循环、冻胀力反复作用的情况下，则将使混凝土板因此受到严重的破坏。
2.3 渠基土冻融
对于混凝土板来说，其是一种刚性材料类型，在抗压强度上具有较好的表现，但在抗拉强度上则存在一定的不足，在拉伸变形、承受不均匀变形时的适应性相对较差。受到冻胀力的反复影响，则使其很容易因此受到破坏。其具体类型有：第一，混凝土板鼓胀。在冬季环境中，渠床基土同混凝土板将冻结为一个整体，承受冻胀力与冻结力，以及混凝土板在收缩当中形成的拉应力。当这部分值同混凝土板低温环境中极限应力相比更大时，混凝土板则将因此出现裂缝与鼓胀的情况，使渠基土含水量因此增加。在多年不断冻融循环影响下，该裂缝也将逐渐加宽，进而导致混凝土板出现严重的冻胀破坏；第二，边坡板滑塌。对于渠道衬砌冻融滑塌情况来说，其主要形式有两种。首先，即是在冻胀过程中，使混凝土出现架空情况，破坏坡脚支撑的情况下使板垫层失去平衡性与稳定性，在基土融化时，处于上部的混凝土板则将向下错位、滑移与穿插。其次即基土融化时存在大面积滑坡情况，该种情况的存在也将使渠坡出现滑塌情况，在推开坡脚混凝土板的情况下，使处于上不位置的混凝土板塌落下滑；第三，整体结构抬高。对于具有完整衬砌结构、且渠基土冻胀性较为均匀的渠道，在冬季时，受到渠基土冻胀力的影响，则存在整体抬高衬砌结构的情况。在融化期，渠基土不均匀沉降情况的存在，也将使衬砌结构因此出现裂缝，在通水时，水在流过裂缝后将对其形成陶刷，在对渠道基础造成破坏的情况下使结构出现塌陷、变形与错位的情况，进而使衬砌断面出现冻融破坏问题。
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3 防冻胀措施
3.1 适应冻胀法
当渠基土的冻胀性为I、II级渠道，衬砌结构允许位移量同计算冻胀位移量的差距不大时，则可以对适应冻胀位移的结构措施进行应用。如对于大型混凝土防渗渠道，则可以使用弧形坡角梯形断面、弧形底梯形断面等断面形式。对于小型混凝土防渗渠道，则可以使用现浇混凝土U形与预制混凝土U形断面，该断面类型在抗冻胀性与占地面积上都具有较好的表现。同时，对于冻胀过程当中可能出现的冻胀变形情况，则可以对刚性衬砌断面的横纵缝间距、缝间充填材料与伸缩缝缝型进行适当的调整，以此起到对冻胀变形情况进行消减的效果。目前，现浇混凝土板通常具有2-4m的间距，纵缝间距通常在1-3m之间，在充填材料方面，经常使用的有聚氨酯、沥青砂浆等。
3.2 回避冻胀法
在渠道防渗工程规划设计中，需要能够对较大冻胀量出现的自然条件引起重视：第一，在对渠线进行选择时，需要避开松软土层、高地下水位与粘质土壤地段，尽可能选择具有较高地形、较强透水性且较深地下水位埋藏的地段；第二，在高地下水位渠段，可以对填方渠道进行应用，将渠底冻结层控制在毛管补给以上的高度，同时尽可能对桩基、管道与架空等结构进行应用，避免因其同冻胀土直接接触而受到影响；第三，对于具有地面回归水入渠、渗水情况的渠段，则可以对排水设施进行科学的设置，对渠基土含水量进行有效的控制，避免因增加渠基土含水量形成冻胀破坏。
3.3 消减冻胀法
对于冻胀性III、IV级渠道，在计算过程当中，如果发现冻胀位移量同衬砌结构的允许位移量相比超出很多，则可以对消减冻胀法进行使用。在该方式当中，即能够对基土最大冻胀量进行削减，使其能够处于结构允许范围当中。在具体应用当中，其还可以分为以下处理方式：第一，置换法。在该方式中，即通过非冻胀土的应用将渠基冻结深度范围的冻胀土进行置换，以此对冻胀消减目的进行达成。非冻胀土换填厚度方面，可以根据基土的值环比、设计冻深以及衬砌厚度进行计算确定。在该过程当中，风积沙、砂卵砾石等是经常使用到的换填材料。在材料应用中，需要能够做好材料粒径的控制，保证0.075mm以内土粒的质量在材料总质量的10%以内。通过这部分材料的应用，则能够避免下层水分向土地冻结区迁移、有效的排除渗水情况，在减少冻胀情况发生几率的情况下避免发生冻害。而当换填层具有饱水条件冻结时，则需要保证换填层能够具有良好的排水出路；第二，隔热保温法。在该方式中，应用隔热保温材料在混凝土板衬砌背后位置设置，以此对寒冷情况起到减少的效果。同时，也能够对换填垫层厚度进行减少，在对下层土水分补给隔断的情况下，对渠床的冻胀与冻深起到消除与减轻的效果。目前在该方式应用当中，聚苯乙烯泡沫塑料板、炉渣与珍珠岩等是经常使用到的保温材料。其中，聚苯乙烯泡沫塑料板是目前施工中应用较多的材料类型，具有隔热性高、强度高、重量轻与吸水性低的特点，在应用中获得了较好的效果。在具体应用中，其厚度通常为设计冻深的十分之一至十五分之一之间，厚度则需要控制在5-10cm间。
4 结束语
在上文中，我们对新疆混凝土防渗渠道冻胀破坏成因及防冻胀措施进行了一定的研究。新疆气候环境较为特殊，对于混凝土防渗渠道冻胀的防护性也具有较高的要求。对此，即需要能够做好上述问题原因的分析，结合实际做好防冻胀措施的选择与应用，保障渠道的稳定运行。
参考文献：
[1]伍华方.寒冷地区混凝土防渗渠道的冻胀问题及施工防治措施[J].水土保持应用技术.2015（04）
[2]马越军，刘爱林.麦盖提基地农场混凝土防渗干渠冻胀原因及防止措施[J].新疆农业科学.2007（S2）
[3]刘扬扬.混凝土防渗渠道的施工设计和运行[J].珠江水运.2015（19）
[4]艾强.混凝土防渗渠道的设计施工与运行管理研究[J].水利建设与管理.2013（08）
论文作者:张深垒
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/10/29
标签：混凝土论文; 渠道论文; 情况论文; 新疆论文; 防渗论文; 结构论文; 断面论文; 《基层建设》2019年第22期论文;