李德峰
宁安市渤海灌区中心水利站
摘要：在灌区的运行中，防渗渠道是必须要设置的一个水利结构，这种结构对整个灌区灌溉功能的正常发挥都有着非常重要的作用，但是在实际的应用中，灌区的防渗渠道经常会出现冻胀破坏的现象，本文对冻胀主要的形式和原因进行了相关的阐述，同时有针对性的采取了冻胀防治措施。
关键词：灌区；混凝土防渗；防渗渠道；冻胀；防治措施
混凝土结构本身就非常容易出现一些质量问题，所以在施工的过程中如果使用这种材料也非常容易出现一些质量上的问题，所以在灌区的渠道工程当中也经常会对混凝土渠道采取一定的防渗措施，这也十分有效的减少了渠道渗漏的现象，但是季节的变化也会给渠道的正常运行带来了十分不利的影响，温度会对混凝土防渗渠道的正常运行造成一定的阻碍，甚至还会出现一些冻胀的现象。
1、混凝土防渗渠道的冻胀破坏形式
无可厚非，混凝土防渗渠道发生冻胀现象的时间大多处于冬季，因温度过低而导致。在以往的冻胀破坏案例中，混凝土防渗渠道发生冻胀现象的表现形式主要包括：
1.1现浇混凝土底板破裂
在冬季温度过于低下的情况下，一些未设置纵向分缝的渠道的混凝土底板容易发生裂缝破坏。通常情况下，裂缝的发生的位置大多处于渠道底部的中心或中心线，裂缝宽度多维持在0.1～1cm范围内，裂缝长度较长且存在不确定性，可能会在裂缝形成后期持续延长。有些裂缝甚至贯通了整条渠道。
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1.2隆起
混凝土板发生隆起现象的主要原因除了温度太低之外，还有地下水水位不断增高的原因，在一些地下水水位比较高的渠道位置，地基冻胀现象要比其他的位置更加的明显，而其他位置受到冻胀影响相对较小，这样的情况下就会使得混凝土的衬砌板发生比较严重的隆起现象，如果渠道出现了隆起问题，一般隆起的高度都在1-4mm之间，这种隆起现象会随着春天温度的回升而有所减弱，但是这也不能保证其能恢复到最原始的状态，同时因为发生隆起的位置在含水量上要比其他位置更高，在水分经过冻结和融化之后会将水的压力作用在混凝土板上，同时多余的水分也会在地基土中溢出，这样就会导致地基的下沉，等到次年这种冻胀所产生的隆起危害会更加的严重，甚至还会出现滑坡的现象。
1.3预制混凝土板出现鼓胀、滑塌现象
这种现象的几个非常明显的表现是预制板会在这一过程中成片鼓起或者是不连续的几片同时鼓起，一般高度都在2到6厘米这一区间内，鼓胀为滑塌现象的产生提供了非常好的条件，预制板混凝土的冻胀现象大多会发生在渠道的底部或者是边坡的下端，所以如果在这一过程中鼓胀的高度过大就会使得预制混凝土板出现明显的失衡现象，当这种现象发展到一定的程度就会出现边坡滑塌的现象。
2、防渗渠道冻胀原因分析
2.1 渠基上抬高度不足
对于一些老渠道改建工程或者是在老渠道的另一边新建渠道都会受到地形因素的影响，所以在高度上往往不能达到相关的标准和要求，渠道在灌溉区会存在很长的时间，所以地下水的水位一直处在比较高的水平，这样就会使得地基当中含水量非常高，冻结的过程中会产生一定的渗透作用。同时还会产生比较严重的冻胀现象，对于一些渠道防渗的面板来说冻胀破坏是非常普遍同时也是比较严重的。
2.2 渠堤密实度不够
对于一些由民工施工的渠道，如果渠底部的密实程度不能很好的达到设计和施工的要求，就会使得工程的质量受到非常不利的影响，同时因为土体的松散程度太高，地下水会在一定的作用下以非常快的速度上升，这样也会使得渠堤的含水量大大的升高。冻结的过程中会会产生非常大的冻胀力，如果是春天，这些冻胀会逐渐融化，所以这些渠堤会受到水的渗透力的影响，同时也非常容易发生变形，如果情况非常严重还会产生滑坡现象，同时渠道的安全也会受到非常大的威胁。
2.3 防渗塑膜接缝不严或损坏
在防渗塑料膜的连接施工中比较常见的两种方法就是搭接或者是扣接的方法，还有一种比较少数的工程中采用了焊接的方式，但是这些施工方法在施工的效果和质量上也存在着一定的差别，施工的过程中对有些破损的部分也不能及时的得到修补，同时还存在一些集中的渗漏通道，在施工的过程中板间的接缝存在着一定的问题，所以非常容易产生损坏的现象，板开裂或者是脱离的情况也是比较常见的，所以地下水也非常容易进入到防渗塑模层，然后塑模层会在这一过程中产生非常明显的冻结作用，从而也会对渠堤产生非常不利的影响，基土当中的水含量也会在这一过程中大大的增加，所以在入冬之前的一段时间渠道冻害的防治工作是比较难展开的。所以这一时期渠道的运行安全也会受到非常大的影响。
2.4 细砂垫层含粉土量偏高
设垫层替换冻胀土是防止冻胀破坏的有效措施之一。风积砂具有导温系数高、透水性强的特点，属弱冻胀土。灌区内风积砂分布较多，故防渗渠道均采用风积砂做垫层，但部分风积砂源含粉土量偏高，有的高达17%，甚至更高，本身已属于冻胀土，用于渠道垫层，无法起到防冻涨作用。
3、冻害防治措施
3.1 及时维修。冻胀隆起的土体，体积较原先增大，且含冰夹层和冰晶体，冻胀现象往往一年比一年严重。不及时治理，将导致渠道更为严重的破坏。维修应遵循“重伤不拖延，轻伤不放过，合理安排，逐步解决”的原则，具体办法主要有：a.置换冻胀部位的不合格垫层，基土含水量较高、冻胀部位较为严重的部位，可加厚至冻层厚度；b.修补损坏的板间分缝和防渗塑膜；c.对变形严重的渠堤挖开重新填筑，提高土体密实度；d.凿开现浇混凝土底板中心裂缝，使缝宽达到2 厘米，用适应变形较好的聚乙烯塑料胶泥灌缝。
3.2避免冻胀
为了能够尽量减少灌区混凝土渠道发生冻胀，应当在施工时就采取一定的防治措施。例如在渠道设计中合理选择渠道路线，尽量不在透水性强的地段开挖渠道，而多选择地下水位较深等不易出现冻胀的地段。另外，在施工中还应该多采用填方渠道，来改善渠道地基的土质层，若渠段可能会出现渗水现象，则应该在这一段做好排水设施施工。除此之外，还 可以采用种植柳树的方式来避免冻胀现象。因为柳树自身的根须十分发达，可以将土质变成不易发生冻胀的纤维土，改善渠床的地质环境。
3.3削减冻胀
在冻结深度内将混凝土板下的冻胀性土换成非冻胀性材料，如戈壁石、风积砂的一种方法。戈壁石、风积砂垫层本身不会产生冻胀，而且能排除渗水和阻止下层水分向表层冻结区迁移，所以换填垫层能有效地减少冻胀肪止冻害现象的发生。
另外，将隔热保温材料布设在混凝土板衬砌体背后，减轻或消除寒冷，并可减少换填垫层深度，隔断下层土的水分补给，从而减轻或消除渠床的冻深和冻胀。如苯板等新型保温材料对削减冻深和冻胀的应用效果良好，这种保温材料具有自重轻、强度高、吸水性低、隔热性好、运输和施工方便等优点。
3.4 改善渠道运行方式，加强田间灌溉管理
合理安排，适当提前冬灌时间，或利用原有土渠进行冬灌，尽量减少基土水分的内补给量。同时，应加强田间灌溉水的调度管理，勿使超灌，控制入冬前灌区地下水位的上升。
4、结束语
综上所述，做好灌区混凝土防渗渠道的冻胀防治工作，是保证渠道工程施工质量，减少水资源浪费的一项重要措施。在灌区节水改造建设中，灌区混凝土防渗渠道的修筑是极其重要的，而在修筑完成，对其进行管理时，需要严格做好渠道工程的冻胀防治，以便进一步深化我国灌区续建配套和节水改造工程建设。
参考文献：
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[2] 芦琴，王正中，刘计良，刘旭东.弧脚梯形衬砌渠道抗冻胀及水力合理断面的分析[J].西北农林科技大学学报（自然科学版）.2010（01）
论文作者:李德峰
论文发表刊物:《基层建设》2016年3期
论文发表时间:2016/5/30
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