混凝土预制板渠道冻害原因与防止措施实录分析

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1 . 渠道断面参数
渠道 断面 参数 主要包 括 允许不 冲流速 、衬 砌超 高 与
渠堤超高 、粗糙 系数 、边坡 系数等 ,下面对其逐一进行探
讨。
冻害 的 出现与 以下三 种 因素有密切 关 系 :首 先 ,渠 道土质 。相 对而 言粘性 土壤具 有较 大的冻 胀量 ,而砂性 土壤相对较小。另外 ,粘性土壤冻胀还 和土壤的粒径有直
取值 也不同。例如 ,当床质为密实或中等密实的粘土、壤
土 、沙壤 土时d 的取值范 围为1 / 4~1 / 5,当粘土和 沙壤土 较 为疏 松时d 的取 值在 1 / 3~1 / 4 范围 。一般安装 混凝土预

制板时要求其允许 不冲流速不能超过2 . 5 m/ s 。
( 2) 衬砌超高与渠堤超高 渠道衬 砌是 指为 防止渠 道边墙 变形 或坍 塌 ,沿渠道
两 岸用 混凝 土或砌块 等材 料修 建的永久 性支 护结构。渠堤 是指 防御河 水向渠道 两岸漫溢 而沿岸修筑 的挡水建筑 物。 衬砌超 高与渠堤超 高需根据 渠道运行 目标以及流 量大小而
定 ,一般取0 . 2~0 . 7 m。 ( 3) 粗糙 系数与边坡系数 不 同建设材 质 的渠道粗 糙 系数 不同 。例如预 制板 粗 糙系数在0 . 0 1 7~0 . 0 2 0 范围 内,浆砌块石的粗糙系数范围

常见渠道断面形式有 U 形、矩形 、梯 形等 ,其中梯形 包括弧底梯 形、弧形坡脚 ,弧底梯形渠道 的弦长和水深 的 比值 K b 以及弧 形坡脚梯 形渠道和水 深的 比值 K b 可 通过数 据计算 ,而矩 形和梯 形渠道 的断面 可利用 实用经济断面计 算法计算获得。

混凝 土预制板渠道断面 二、混凝土预制板榘道冻害原 因
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混凝士预常 I j 板渠道冻窖原因 与防止措施实录分析
● 孟松
混凝土预制板渠道在疏通水源、农业灌溉发挥重要作 用 ,不过 当温度较低时极易 因发生冻害 出现渗 漏,影 响水
为0 . 0 2 0 . 0 2 5 。另外 ,针 对不 同渠基 的刚性材料防渗 渠 道 ,其边坡 系数也不 同。例如对于水深在 1 m一3 m范围内 的渠道来讲 ,如渠基为中土壤、重土壤、粘土时挖填方内
接 关系 ,当 其粒径在0 . 0 5~0 . 1 mm时冻胀较 小 ,而粒 径
( 1)允许不冲流速 允许 不冲流速指水流冲 刷不会给 渠道造成 损害 的最 大 流速 ,因渠道 的水 力半径和床质 不同其允许不冲流 速存在
在0 . 0 2~0 . O 5 mm间的粘性土壤最容易发生 冻胀 现象。研
外 坡 边 坡 系 数 范 围 分别 为 1 . 0~1 . 5 、1 . 0—1 . 5 。 2 . 断面 形 式
资源 的利用效率。冻害是威胁混凝土预制板渠道质量 的重
要 因素,尤其在我 国较 为寒冷 的北部地 区 ,渠道 冻害 现象 发生较 为严重 ,给 渠道经济效 益的发挥造成严 重影响 ,因 此 ,加强对混凝 土预 制板 渠道 冻害方面 的研 究具有重要的 现实意义。鉴 于本文对混凝 土预 制板 渠道 冻害原因进行分 析, 并在此基础上找出针对性措施 ,以期为延长渠道使用 寿命 提供参考。
许最大流速需在原有 的数据 基础上乘 以R d,床质 不同d 的
土预制板冻害发 生的主要 因素 ,当土壤 中含有较大水 分并 且地 下水位和 冻胀面 间的距离较小 时越容 易发生冻胀 ,反 之则不宜冻胀 ;最后 ,低 温。当平均 负温总和较 大时 ,土 层 冻胀总量和冻结深度均 较大。另外 ,不同的负温变化情 况一定程度上影响冻胀程度 :当温度骤 降时表层 冻结面会 向下蔓延 ,结果冰晶会阻塞土层毛细管 ,影响水分转移 , 此时冻胀较轻 ,反之冻胀较为严重 。
4 . 混 凝 土 板 表 面 腐 蚀 和 断 裂
止冻害发生 的 目的。排水 系统包括竖 井排水 、盲沟排水 、 暗管排水等 ,其 中竖井排水指在竖 向排水 井作 用下实现深 层砂石透视层和渠道垫层连通 以达到排水 的 目的。在修筑 竖井时 ,为提高渗水效率应将土层清理干净 ,并每 隔2 5 m 的距离设 置竖井 ,要求断面 为1 . 2 X 1 . 1 ,并在其 中填入 适 量卵石 ;盲沟排水 由位于渠底 中轴线 或沿坡脚 的纵 向集水 盲沟和位于渠坡上 的横 向引水盲沟组成 ,主要作用在于: t - : i } 除渠道渗水。其 中横 向盲沟可设置在伸缩缝下 ,并使用碎
三 、混凝土预制板渠道冻害类型 混凝土预制板渠道冻害有很 多类型 ,下面对不 同类型
冻害 的发生原因进行 分析。 1 . 水泥 勾缝脱落和开裂
该 类型病害 主要因雪、雨水渗 入渠底 ,导致预制板下 土壤和 石垫 层中的水 分大量聚集。此时当气 温下降到一定
程度 后就会发生冻胀 ,使 预制板 出现变形、鼓胀 ,最 终导
致 勾缝 脱 落 、开 裂 。
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》 建 设 施 工
2 . 渠帮滑脱、鼓胀及渠底板 变形 、断裂 该 种病 害 主要 因渠道 中 的水分和 泥 沙沿着 缝 隙进入 到预制板 的石垫 层中 ,温度下降时便会导致渠帮滑脱 或鼓 胀。另外 ,当石垫层和预 制板 之间 出现老 鼠洞穴时 ,也会 导致雪水和雨 水进入其中 ,进而使预制板 出现冻裂 、冻胀 现象。 3 . 闸室、闸墩鼓胀 、冻裂 当水 分夹杂着泥 沙深入到闸底板下石垫层中 ,在低温 的作用下 ,泥沙 中的水 分结冰压 迫闸底板导致其鼓胀 、断 裂 ,闸墩也因此鼓胀断裂,影响 闸门的正常关闭。
究 发现 渗透系数在 1 O 一 3~1 0 — 6 范围 内的土壤较 易发生冻
胀 ,其 他 范 围 内不 宜 冻胀 ;其 次 ,水 分 。 水 分 是 引起 混 凝
差别。例如 当水力半径 为1 m,床质 为粘土 、重土壤 、中 壤 土、轻壤 土时其 允许不 冲流速依 次为0 . 7 m/ s 、0 . 6 5 m/ S 、0 . 6 m/ s 、0 . 4 5 m/ s ,如水 力半径 数值不为 1 m时计 算允