浅析河套灌区渠道防渗抗冻胀措施

试论灌区混凝土防渗渠道冻胀防治措施【摘要】针对灌区混凝土防渗渠道的冻胀破坏现象，本文结合实际情况，从混凝土防渗渠道冻胀破坏的形式入手，着重分析了冻胀原因，并在其基础上探讨了几种实际、可行的防治方法，以供相关人士参考。

【关键词】灌区；混凝土防渗；防渗渠道；冻胀；防治措施由于混凝土本身就具有一定的施工缺陷，所以混凝土工程在施工和使用中难免会因为出现质量病害。

针对混凝土的施工缺陷，所以灌区渠道工程在修建时普遍采用混凝土渠道防渗技术，有效避免了渠道渗漏现象发生。

但鉴于天时不利，灌区进入冬季以后，过低的温度会对混凝土防渗渠道造成影响，严重者还会导致渠道发生冻胀现象，给渠道工程的施工管理带来诸多麻烦，因此需要对其进行有效处理。

下面就灌区混凝土防渗渠道的冻胀问题进行探讨。

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。

1.2隆起混凝土板发生隆起现象，其主要原因除了温度过低之后，还缘于地下水位偏高。

在一些地下水位相对较高的渠段，由于渠道地基土的冻胀程度比较严重，而渠道顶部的冻胀程度又相对较小，这就容易造成混凝土衬砌板隆起。

渠道隆起时，其隆起高度大多保持在1～4cm。

尽管渠道隆起现象在来年开春化冻之后会有所复原，但这种复原是有一定限制的，并不能完全复原。

并且由于隆起渠段地基土的含水量相对偏高，经冻结、融化之后，基土内的融水会因受到外界因素影响而从基土中溢出，从而导致渠道细砂垫层产生位移，移动下坠，给下部的混凝土面板施加压力，并挤拱面板。

【节水灌溉】北方灌区渠道防渗抗冻胀衬砌措施分析李　智1,李　娜2(1.内蒙古自治区水利工程质量监督站,内蒙古呼和浩特010020;2.中国灌溉排水发展中心,北京100000)〔摘　要〕　我国北方地区因气候寒冷,灌区输水渠道初砌体因受冻胀作用而破坏严重,影响了工程的使用,并造成巨大的浪费。

文章通过调查北方灌区内现有各级渠道的防渗防冻胀措施、冻胀破坏和老化失修情况,分析了造成渠道衬砌结构破坏的原因,提出适宜该灌区渠道的防渗防冻胀破坏衬砌措施。

〔关键词〕　北方灌区;渠道;冻胀破坏;防冻措施中图分类号:T V698.2+6 文章标识码:B 文章编号:1009-0088(2010)01-0078-031　渠道冻胀破损原因分析造成渠道渗漏和破损的原因是多方面的,有自然的原因,也有人为的原因,集中表现为渠道的老化失修和冻胀破坏,老化失修造成渠道渗漏,渠道渗漏加重冻胀破坏,冻胀破坏又加重了渠道渗漏和老化。

就北方地区而言,渠道冻胀破损原因有以下几个方面。

(1)气温和地温。

北方地区冬季气温低,冻结期长,具有冻胀条件。

如河套灌区1月份多年平均气温月在-11.7℃,极端最低气温可达-33.1℃,一般11月中旬土壤开始冻结,翌年5月中旬全部解冻,冻结期可达180d左右,属于寒冷地区,冻胀严重。

渠道基土地温整体上较大地地温高,由于其接受阳光辐射程度与渠道部位和走向有关,渠道基土地温分布特点是,南坡(一般称阴坡)地温一般比北坡(一般称阳坡)高,西坡地温一般比东坡高,渠底地温介于两者之间。

因此,渠道基土冻深与部位和走向有关,根据试验资料,大地、阴坡、渠底、阳坡的冻深之比为1∶0.91∶0.62∶0.48。

(2)土质。

北方灌区的土壤有粘土和壤土,以粉质壤土较多,其粉粒含量约占颗粒组成的50%～85%,属于冻胀性土质。

(3)地下水位抬高。

由于灌溉渗漏水的补给,地下水回升较大,低洼地带地下水多数接近渠底,甚至高出渠底,原设计渠道的防冻胀措施多采用板下铺设砂砾垫层,采用的是地下水低于冻深范围的措施。

浅谈灌区冬季输水渠道防冰和防冻胀措施作者：张秀萍来源：《南方农业·下旬》2021年第05期摘要在我国农作物种植过程中，为了解决灌溉问题普遍兴建农田水利设施。

然而在我国北方地区，冬季气温偏低会造成输水渠道存在结冰问题，进而造成渠堤稳定性差、渗漏损失多，对农业生产造成不利影响，因此需要切实做好防冰和防冻胀措施。

以甘肃省金昌市為例，从灌区输水渠道冻害的类型和表现入手，讨论输水渠道防冰和防冻工作存在的问题，及灌区输水渠道的防冰和防冻胀措施。

关键词输水渠道;防冻胀;灌区;冬季;甘肃省金昌市中图分类号：S277;TV698.26 文献标志码：B DOI：10.19415/ki.1673-890x.2021.15.097甘肃省地处我国西北内陆，冬季受西伯利亚蒙古高压影响，气温偏低、霜期长，当地11月至次年3月均温低于0 ℃，其中1月平均最低温度为-14 ℃，致使该地区灌区输水渠道出现结冰和冰冻问题。

渠道内水面出现浮冰或水面与坡面接触层结冰后造成冰塞情况，严重影响了输水性能，甚至造成渠道内冰水混合物淤结导致某个或多个断面整体堵塞，水流涌出渠体，对渠体外道路、农田、村庄等设施和人身财产安全造成严重破坏。

此外，在冻土地区渠道的混凝土防水层也容易受到冰冻影响，出现渗水和漏水现象，最终导致渠道水利用效率降低。

因此，新时期需要结合冬季输水渠道的运行特点，采取防冰和防冻胀的保护措施，全面提升渠道水资源利用效率，使其更好地服务于农业生产。

1 灌区输水渠道冻害的类型和表现甘肃省金昌市冬季温度低于0 ℃天气较长，导致灌溉渠道出现较多的结冰和冻胀问题，具体表现在以下3个方面。

1.1 冰冻破坏部分渠道在冬季输水过程中，水面结冰情况较为普遍，特别是渠道水面和坡面接触层被冰封之后，冰冻层会不断加厚逐渐向水面中心合拢，导致水面升高，对渠道坡面的衬砌体产生巨大冲击力，甚至造成混凝土衬砌体出现变形或者位移。

此外，漂浮的水体表面冰块不断累积，导致渠道内流水流通不畅，降低了输水效率，更严重的甚至会出现全面封堵情况而形成冰坝，随之造成水体从渠道两侧溢出，造成更大的安全隐患[1]。

灌区渠道防渗工程技术探讨关键词渠道防渗；抗冻胀破坏；措施渠道防渗工程是有效降低渠道输水损失,节约用水,高效利用水资源,提高渠道水的利用率的有效途径，也是增强渠道行水安全的主要措施。

在我省水资源短缺的情况下，大力开展渠道防渗工程显得十分必要。

1问题的提出近年来，随着灌区续建配套与节水改造项目的实施，渠道防渗工程技术得到了进一步的推广和应用，改变了灌区渠道工程面貌，提高了渠系水的利用率。

根据实际运行观察，由于受冻融因素的影响，防渗工程不同程度地出现水平裂缝、预制板鼓起等现象，尤其是在去年低温冰冻持续时间长情况下，冻胀破坏更为严重，加速了防渗工程的老化进程。

因此，必须按照“适应、消减、局部抵抗”的原则，从设计、渠道断面形式、施工等技术方面研究，采取一定的技术措施，消除冻胀因素对渠道防渗工程的危害，延长防渗工程的使用寿命。

2灌溉渠道防渗工程不同结构的抗冻胀性能灌区渠道防渗工程主要结构形式有砌石、预制砼板、现浇砼板、砼梁板、素砼槽形板、砼多孔板、U形衬砌等。

2.1砌石渠道砌石防渗按结构分为护面式和档土墙式两种，按材料及砌筑方法分为干砌卵石、干砌块石、浆砌块石和浆砌石板等。

它的优点是沿山渠道和石料丰富地区就地取材、抗冲击流速大，耐磨性能强，抗冻能力强，具有较强的稳定渠道作用。

缺点是不宜采用机械化施工，施工质量较难控制。

2.2预制砼板它的接缝多，砼板之间的缝隙用砂浆连接，受施工技术和质量的影响，接缝处易产生裂缝，这样使渠水由此渗入板下，增加了基土水分，遇到冬季低温气候，基土冻胀，接缝首先破坏，砼板发生鼓胀、折裂等破坏现象。

2.3现浇砼板它比预制砼板抗冻性强，主要原因是现浇板施工缝少，整体性强；另外现场浇筑砼，通过振动，砼与基土结合较好。

2.4砼梁板现浇素砼梁板的抗冻胀性强于平板，原因是梁增加了刚度，且梁卡地土槽中既加强了粘结作用，又阻隔了渗水串流，可削弱基土冻胀。

但在冻胀量大的渠段仍会遭受冻害，只有给梁增加钢筋，才能提高抗冻性。

浅议新疆头屯河灌区渠道防渗抗冻措施防渗衬砌渠道抗冻是水利工程抗冻的重要组成部分由于他面积广，在新疆的灌区现代化建设中具有突出的重要意义。

渠道的冻胀及其抗冻措施与冻土力学基础理论关系紧密，只有和冻土力学、工程冻土科学理论及其最新研究成果相结合，才能使防渗衬砌渠道抗冻技术上升为感性与理性相结合、微观与宏观相结合、工程实践与基础理论相结合的应用科技。

标签：渠道防渗；抗冻措施1、渠道抗冻措施的冻土力学原理。

1.1土在负温下冻土原理，并不是所有土都在负温下冻胀，只有含有水分，并且属于冻胀的土才会在负温下冻胀，造成地基土冻胀的三个基本因素是：（1）寒冷地区具有持续负温的气候条件；（2）冻土中各种形态水分的存在和外部水源的补给；（3）土的物理学特性，包括土的颗粒组成、矿物质成分和分散性等，在整个冻胀过程中，水是最活跃的决定因素。

在上述导致冻胀破会三个基本因素中，只要消除或减弱其中一个因素，就能防止冻胀或减轻冻胀破坏危害，但这三个因素中，要回避负温条件，需要较大或很大工作量，投资较大，经济效益相对较低，因此改变基土的结构成分和切断冻土地基在冻结前和冻结后的补给水源，是抗冻措施中最常用的方法。

1.2土在冻结时的水分迁移原理，土在冻结和在冻结持续下、水产生活跃的分子运动，使土粒面周围的薄膜吸附水顺着温度梯度方向冻结封面迁移，正在冻结的土层中的湿度（即含水量）剃度和温度剃度呈一致方向，由此而发生基土水分从底下的未冻土层穿过正在冻结的土层源源不断地向冻结封面迁移现象，发生正在冻结土层中的水分向冻结锋面迁移的现象，新疆乌鲁木齐和昌吉地区灌区冻土深一般为1.2m，渠道防渗衬砌下的冻深可取1.0m，根据新疆水利水电科学研究院，在昌吉试验场露天冷冻场测验数据：粘土、重壤土、沙壤土和砂砾戈壁土的水分迁移临界深度分别为2.3m、1.7m、1.6m和1.0m，因此上述两地区防止冻胀的地下水安全深度，对粘土、重壤土、沙壤土和戈壁土分别为3.3、2.7、2.6m 和2.0m2、头屯河灌区防渗渠道的抗冻问题的现状，头屯河灌区的渠道大多在60年代修建，修建了许多混凝土防渗渠道，凡是修建在强冻胀性的细颗粒基土上的刚性衬砌渠道，现浇混凝土，浆砌石防渗渠道，由于该渠道基土冻胀使衬砌材料发生隆起、裂缝，普片都遇到冻胀问题，每年冬季引水后，均发生沿水流方向裂缝，缝宽达10cm，严重地段在1/3处由于渗漏水作用，部分发生滑坡，当时对防止渠道冻胀，一般采用换填戈壁砂砾料措施，但对换填厚度没有经验，在20cm、40cm、60cm三种换填土中，只有60cm厚度才能基本上不冻胀，由于这种厚度的换填量费用昂贵，实际上难以做到，随后又浆砌石引水渠改为小块混凝土预制板块防渗衬砌，结果在冬季输水运行后，还是年年冻胀裂缝、隆起，年年春季维修，经济损失严重。